Sistem pemantauan 7 mesin larik CNC melalui OPC UA dan rekod nilai ukuran penggelek pada Grafana untuk kilang pengeluaran di Thailand

Latar belakang masalah

Cabaran kes ini ialah melihat status 7 mesin larik CNC (mesin larik yang dikawal oleh komputer) dan nilai ukuran penggelek dari satu tempat. Kedua-dua bahagian data sudah wujud, tetapi berada dalam sistem yang berasingan. Status mesin terdapat dalam perisian I-Link yang disambungkan pada mesin, manakala saiz penggelek yang diukur selepas pelarikan perlu direkodkan dalam pangkalan data Roller sedia ada milik kilang pada MS SQL Server.

Pelanggan mahu pengguna dapat melihat saiz penggelek, nilai ukuran dan masa pengeluaran dengan jelas, serta mahu nilai dalam pangkalan data Roller sepadan dengan saiz yang benar-benar diukur pada setiap kali. Dalam barisan yang mempunyai banyak mesin, jika data berada di tempat berasingan, untuk mengetahui mesin mana yang beroperasi, mesin mana yang berhenti atau mempunyai Alarm (isyarat amaran kelainan mesin), setiap titik perlu dibuka dan disemak satu demi satu.

Keperluan dan kekangan

Sistem perlu berfungsi dengan perisian dan pangkalan data yang sedang digunakan oleh kilang, dan perlu mematuhi dasar bahagian IT pelanggan. Keperluan dan kekangan utama adalah seperti berikut:

• Dipasang pada pelayan dalaman kilang dan beroperasi dalam rangkaian pelanggan
• Membaca data mesin melalui OPC UA daripada perisian I-Link yang sudah disambungkan pada mesin CNC
• Dasar pelanggan tidak membenarkan pengambilan data secara langsung daripada pangkalan data sedia ada. Pembacaan dan penulisan pangkalan data Roller mesti melalui API
• Nilai ukuran mesti direkodkan dalam pangkalan data Roller sedia ada supaya nilai dalam pangkalan data sepadan dengan saiz yang benar-benar diukur
• Grafana bukan aplikasi web yang dibina khusus sepenuhnya. Rupa bentuk dan pengisian data tertakluk kepada kekangan Grafana

Bagaimana sistem membaca status mesin CNC dan menerima nilai ukuran penggelek

Sistem membaca status mesin melalui OPC UA dan menerima nilai ukuran penggelek melalui halaman Input pada Grafana yang dibuka daripada tablet. Data dari kedua-dua arah dipaparkan pada satu papan pemuka. Kami membaca data mesin melalui OPC UA daripada perisian I-Link yang sudah disambungkan pada mesin, dan menulis nilai ukuran melalui API pada Node-RED kerana dasar pelanggan tidak membenarkan pengambilan data secara langsung daripada pangkalan data.

1. 1

   Membaca status mesin melalui OPC UA

   Node-RED mengambil nilai daripada kesemua 7 mesin CNC melalui OPC UA setiap 5 saat, seperti status program, Alarm, kelajuan putaran dan Cycle Time, kemudian menyimpannya ke dalam InfluxDB.

2. 2

   Memaparkan gambaran keseluruhan pada halaman Overview

   Setiap mesin mempunyai lampu status motor utama (hijau bermaksud beroperasi), status program Run/Stop, lampu Alarm (merah bermaksud mesin bermasalah) dan Cycle Time yang ditukar daripada saat kepada minit sebelum dipaparkan.

3. 3

   QC merekod nilai ukuran penggelek melalui halaman Input

   Selepas pelarikan selesai, bahagian QC (pemeriksaan kualiti) memilih mesin, penggelek dan kedudukan pada penggelek. Nilai diameter dan lebar diterima daripada angkup vernier digital, manakala nilai kesipian pada kedua-dua sisi diisi pada tablet. Sistem mengira perbezaan nilai kesipian serta-merta.

4. 4

   Menulis kembali ke pangkalan data sedia ada

   Apabila butang simpan ditekan, API pada Node-RED akan merekod nilai baharu atau mengemas kini nilai sedia ada dalam pangkalan data Roller pada MS SQL Server.

5. 5

   Melihat jadual nilai ukuran terkini

   Jadual pada Grafana memaparkan nilai terkini bagi setiap kedudukan penggelek, termasuk saiz semasa, jumlah yang dilarik keluar (Cutdown), serta diameter dan lebar terkini.

Hasil penyerahan

Kami menyerahkan keseluruhan set perisian pada pelayan dalaman kilang, bersama pengujian sistem dan dokumen projek. Senarai penyerahan adalah seperti berikut:

• Halaman Overview pada Grafana: status motor utama, status program, Alarm dan Cycle Time bagi kesemua 7 mesin CNC
• Halaman Input pada Grafana bersama Custom Plugin (komponen tambahan yang kami tulis) untuk menghantar nilai ukuran penggelek
• Jadual nilai ukuran terkini bagi setiap kedudukan penggelek
• Pembacaan data mesin melalui OPC UA dengan Node-RED dan penyimpanan ke dalam InfluxDB
• API pada Node-RED yang menghubungkan Grafana dengan pangkalan data Roller sedia ada pada MS SQL Server
• Kerja tambahan pada tahun 2026: analisis pangkalan data sedia ada milik kilang dan penulisan arahan pengambilan data (Query)

Bagaimana skop kerja berubah semasa projek

Skop kerja berubah dari segi skrin dan jadual nilai ukuran, dan semua perubahan berpunca daripada kekangan data atau alat yang ditemui semasa pembangunan. Setiap perubahan direkodkan dalam dokumen penutupan projek, seperti berikut:

• Cycle Time menggantikan masa siap kerja: rancangan asal adalah untuk mengira masa siap kerja daripada G-code (set arahan yang digunakan mesin CNC untuk melarik bahan kerja), tetapi OPC UA tidak dapat menghantar data tersebut. Oleh itu, halaman Overview memaparkan Cycle Time setiap mesin sebagai gantinya.
• Beberapa lajur dalam jadual nilai ukuran dibuang: lajur yang perlu merujuk kembali kepada saiz penggelek dalam pangkalan data sedia ada dibuang kerana struktur pangkalan data sedia ada tidak membenarkan rujukan sedemikian.
• Medan input disatukan dalam satu panel: Plugin piawai Grafana tidak dapat menghantar data dalam bentuk teks, jadi kami menyatukan medan input dalam satu panel dan menulis Custom Plugin untuk menghantar data.

Kerja utama bermula pada tahun 2025. Kemudian, pada tahun 2026, pelanggan menempah kerja tambahan untuk menganalisis pangkalan data sedia ada milik kilang dan menulis arahan pengambilan data (Query).

Hasil yang dapat disahkan daripada penyerahan

Bukti hasil kerja ini ialah dokumen penutupan projek (Product Document) yang merekodkan skrin yang diserahkan dan perubahan skop skrin semasa projek. Selain halaman Overview dan halaman Input, dokumen ini turut menunjukkan jadual nilai ukuran terkini bagi setiap kedudukan penggelek. Jadual ini memaparkan saiz semasa, jumlah yang dilarik keluar, serta diameter dan lebar terkini.

Kes ini tidak mempunyai angka pengukuran perniagaan, seperti pengurangan masa henti mesin. Oleh itu, kami hanya melaporkan perkara yang diserahkan dan mempunyai dokumen pengesahan.

Apakah yang kita pelajari

Kerja ini memberikan prinsip berikut untuk kerja integrasi data mesin dengan sistem sedia ada kilang:

• Semak senarai Tag (item data) yang benar-benar dapat dihantar oleh mesin melalui OPC UA sebelum mereka bentuk skrin. Nilai yang perlu dikira daripada data yang tidak dihantar oleh mesin tidak dapat dipaparkan. Dalam kes ini, masa siap kerja terpaksa ditukar kepada Cycle Time.
• Persetujui kaedah akses pangkalan data sedia ada dengan bahagian IT sebelum pembangunan bermula. Dalam kes ini, dasar tidak membenarkan pengambilan data secara langsung daripada pangkalan data, jadi kerja penyambungan terpaksa menunggu API, dan mesyuarat tentang penyambungan antara pasukan IT dengan pihak di tapak kerja ditangguhkan.
• Reka bentuk skrin mengikut kekangan alat dan struktur pangkalan data sedia ada, dan nyatakan skop skrin dengan jelas secara bertulis. Grafana bukan aplikasi web yang dibina khusus sepenuhnya, dan pangkalan data sedia ada menentukan lajur mana yang benar-benar boleh dipaparkan.

Cara menggunakan pendekatan ini di kilang anda

Jika mesin CNC atau perisian kawalan mesin anda menyediakan data melalui OPC UA, anda boleh menggunakan pendekatan yang sama seperti kes ini, iaitu membaca status mesin ke dalam Node-RED, menyimpannya dalam InfluxDB, memaparkannya pada Grafana dan menulis nilai ukuran kembali ke pangkalan data yang sedia ada di kilang. Bahagian yang perlu disesuaikan ialah senarai Tag mesin dan kaedah akses pangkalan data sedia ada anda.

• Dapatkan senarai Tag yang benar-benar boleh dihantar oleh mesin melalui OPC UA sebelum memuktamadkan skrin
• Selesaikan persetujuan dengan bahagian IT tentang kebenaran akses, jadual dan kaedah penyambungan pangkalan data sedia ada sebelum memulakan pembangunan
• Rumuskan secara bertulis skrin dan data yang diperlukan pada papan pemuka, dengan membandingkannya dengan had Grafana