Grafana+Zabbix: Визуелизација на работењето на производната линија

Во оваа статија сакам да го споделам моето искуство за користење на системите со отворен код Zabbix и Grafana за да ја визуелизирам работата на производните линии. Информациите може да бидат корисни за оние кои бараат брз начин за визуелно прикажување или анализа на собраните податоци во индустриска автоматизација или IoT проекти. Статијата не е детален туторијал, туку концепт за систем за следење базиран на софтвер со отворен код за производствена фабрика.

Toolkit

Zabbix – Долго време го користиме за следење на ИТ инфраструктурата на фабриката. Системот се покажа како толку удобен и универзален што почнавме да внесуваме податоци од производствени линии, сензори и контролери во него. Ова ни овозможи да ги собереме сите податоци за метриката на едно место, да направиме едноставни графикони за потрошувачката на ресурси и перформансите на опремата, но навистина ни недостигаа аналитика и убави графикони.

Графана е моќна алатка за аналитика и визуелизација на податоци. Голем број на приклучоци ви дозволуваат да земате податоци од различни извори (zabbix, clickhouse, influxDB), да ги обработувате во лет (пресметајте ја просечната вредност, збирот, разликата итн.) и цртате секакви графикони (од едноставни линии, брзинометри, табели до сложени дијаграми).

Draw.io – услуга која ви овозможува да цртате од едноставен блок дијаграм до план на кат во онлајн уредник. Има многу готови шаблони и нацртани објекти. Податоците може да се извезат во сите главни графички формати или xml.

Ставањето на сето тоа заедно

Има многу написи напишани за тоа како да ги инсталирате и конфигурирате Grafana и Zabbix, ќе ви кажам за главните точки за конфигурација.

На серверот Zabbix е создаден „мрежен јазол“ (домаќин), кој ќе поседува „елементи на податоци“ (ставки) со метрика од нашите сензори. Препорачливо е однапред да размислите низ имињата на јазлите и податочните елементи и да ги направите што е можно поструктурирани, бидејќи ќе им пристапиме од grafana преку регуларни изрази. Овој пристап е погоден затоа што можете да добиете податоци од група елементи со едно барање.

За да ја конфигурирате grafana ќе треба да инсталирате дополнителни приклучоци:

• Zabbix од Александар Зобнин (alexanderzobnin-zabbix-app) – интеграција со zabbix
• natel-discrete-panel – додаток за дискретна визуелизација на хоризонтален график
• pierosavi-imageit-panel – приклучок за прикажување податоци на врвот на вашата слика
• agenty-flowcharting-panel – додаток за динамична визуелизација на дијаграм од draw.io

Самата интеграција со Zabbix е конфигурирана во grafana, ставка од менито ConfigurationData SourcesZabbix. Таму треба да ја наведете адресата на серверот api zabbix, ова е она што го имам http://zabbix.local/zabbix/api_jsonrpc.php, и најавете се со лозинка за пристап. Ако сè е направено правилно, при зачувување на поставките ќе има порака со бројот на верзијата на api: zabbix API верзија: 5.0.1

Креирање на контролна табла

Тука започнува магијата на Grafana и нејзините додатоци.

Приклучок за Natel-discrete-panel
Имаме податоци за статусот на моторите на линиите (работат = 1, не работат = 0). Користејќи го дискретниот график, можеме да нацртаме скала што ќе покаже: статусот на моторот, колку минути/часови или % работел и колку често се палел.

Визуелизација на статусите на моторот

Според мое мислење, ова е еден од најдобрите графикони за визуелизација на перформансите на хардверот. Веднаш можете да видите колку долго е во мирување и во кои режими работи почесто. Може да има многу податоци, можно е да се соберат по опсези, да се трансформираат по вредности (ако вредноста е „1“, тогаш прикажете ја како „ON“)

Приклучок pierosavi-imageit-панел

Сликата е погодна за користење кога веќе имате нацртан дијаграм или план на подот на кој сакате да примените податоци од сензорите. Во поставките за визуелизација, треба да го наведете URL-то на сликата и да ги додадете потребните елементи на сензорот. Елементот се појавува на сликата и може да се постави на саканото место со глувчето.

Дијаграм на печка со метрика на температура и притисок

Agenty-flowcharting-приклучок за панел

Би сакал да зборувам подетално за создавање визуелизација на FlowCharting, бидејќи тоа е неверојатно функционална алатка. Ви овозможува да направите динамичен мнемонички дијаграм, чии елементи ќе реагираат на вредностите на метриката (промена на боја, позиција, име, итн.).

Примање податоци

Создавањето на кој било елемент за визуелизација во Графана започнува со барање за податоци од изворот, во нашиот случај тоа е zabbix. Користејќи прашања, треба да ги добиеме сите метрики што сакаме да ги користиме во дијаграмот. Метричките детали се имињата на податочните елементи во Zabbix; можете да наведете или индивидуална метрика или множество филтрирано преку регуларен израз. Во мојот пример, полето Item го содржи изразот: „/(^линија 1)|(достапност)|(тиквички)/“ - тоа значи: изберете ги сите метрики чие име строго започнува со „линија 1“ или го содржи зборот „достапност или го содржи зборот „тиквички“

Пример за поставување на барање за податоци за моторите од прва линија и достапноста на суровини

Конверзија на податоци

Изворните податоци можеби не се секогаш во формата во која треба да ги прикажеме. На пример, имаме податоци од минута во минута за тежината на производот во контејнер (kg) и треба да ја прикажеме брзината на полнење во t/час. Ова го правам на следниов начин: ги земам податоците за тежината и ги трансформирам со функцијата grafana delta, која ја пресметува разликата помеѓу метричките вредности, па моменталната тежина се претвора во kg/min. Потоа множам со 0.06 за да го добијам резултатот во тони/час. Бидејќи метриката за тежина се користи во неколку барања, наведов нов алијас за неа (setAlias) и ќе го користам во правилото за визуелизација.

Пример за користење на параметарот делта и мултипликатор и преименување на метриката во барањето

Еве уште еден пример за конверзија на податоци: требаше да го избројам бројот на серии (почеток на циклусот = стартување на моторот). Метриката се пресметува врз основа на статусот на моторот „линија 1 - пумпа за пумпа од резервоар 1 (статус)“. Трансформација: ги менуваме податоците од оригиналната метрика со функцијата делта (разлика на вредности), така што метриката ќе има вредност „+1“ за палење на моторот, „-1“ за запирање и „0“ кога моторот не го менува својот статус. Потоа ги отстранувам сите вредности помали од 1 и ги сумирам. Резултатот е бројот на палење на моторот.

Пример за конвертирање на податоци од тековниот статус во бројот на започнувања

Сега за самата визуелизација

Во поставките на екранот има копче „Уреди цртање“; стартува уредувач во кој можете да нацртате дијаграм. Секој објект на дијаграмот има свои параметри. На пример, ако наведете поставки за фонт во уредникот, тие ќе се применат за визуелизација на податоци во Grafana.

Вака изгледа уредникот во Draw.io

Откако ќе го зачувате дијаграмот, тој ќе се појави во графана и можете да креирате правила за менување на елементите.

Во параметрите() наведуваме:

• Опции - поставете го името на правилото, името или алијасот на метриката чии податоци ќе се користат (Примени на метрика). Типот на агрегација на податоци (Агрегација) влијае на конечниот резултат на метриката, така што Last значи дека ќе се избере последната вредност, аvg е просечната вредност за периодот избран во горниот десен агол.
• Прагови - параметарот на вредностите на прагот ја опишува логиката на примена на бојата, односно избраната боја ќе се примени на елементите на дијаграмот во зависност од метричките податоци. Во мојот пример, ако вредноста на метриката е „0“, статусот е „Ок“, бојата ќе биде зелена, ако вредноста е „>1“, статусот ќе биде Критичен, а бојата ќе биде црвена.
• Мапирања во боја/совет за алатки“ и „Пресликување на етикета/текст“ - избирање на елемент на шема и сценарио за неговото однесување. Во првото сценарио, објектот ќе биде обоен, во второто, на него ќе има текст со податоци од метриката. За да изберете објект на дијаграмот, треба да кликнете на знакот на колото и да кликнете на дијаграмот.

Во овој пример, ја сликам пумпата и нејзината стрелка црвена ако работи и зелена ако не работи.

Користејќи го приклучокот за дијаграм на текови, можев да нацртам дијаграм на целата линија, на која:

1. бојата на единиците се менува во согласност со нивниот статус
2. постои аларм за отсуство на производ во контејнери
3. се прикажува поставката за фреквенција на моторот
4. прва брзина на полнење/фрлање на резервоарот
5. се пресметува бројот на циклуси на работа на линијата (серија).

Визуелизација на работата на производната линија

Резултира

Најтешко ми беше добивањето податоци од контролорите. Благодарение на разновидноста на Zabbix во однос на примањето податоци и флексибилноста на Grafana поради приклучоците, потребни беа само неколку дена за да се создаде сеопфатен екран за следење на производната линија. Визуелизацијата овозможи преглед на графикони и статистика, плус лесен пристап преку интернет до сите заинтересирани - сето тоа овозможи брзо да се идентификуваат тесните грла и неефикасното користење на единиците.

Заклучок

Многу ми се допадна комбинацијата Zabbix+Grafana и препорачувам да обрнете внимание на неа доколку треба брзо да обработувате податоци од контролори или сензори без програмирање или имплементирање на сложени комерцијални производи. Секако, ова нема да ги замени професионалните SCADA системи, но ќе биде доволно како алатка за централизирано следење на целото производство.

Извор: www.habr.com