港湾および鉱山において計量ブリッジが SCADA とどのように統合されるか

混雑した港のゲートや鉱山の発送地点では、計量台は車両の重量を表示するだけではありません。これは、車両の識別、資材追跡、交通管制、生産報告、機器監視などを含む、より広範な運用システムの一部となります。

 

計量ブリッジは、計量インジケータ、PLC、産業用ゲートウェイ、またはローカル計量サーバーを介して、一般に SCADA として知られる監視制御およびデータ収集システムに接続できます。 SCADA システムは重量値と機器のステータスをリアルタイムで受信し、専用の計量ソフトウェアが取引、チケット、車両記録、監査証跡を管理します。

 

最適な統合設計は、現場で何を制御する必要があるか、どのデータを交換する必要があるか、ネットワークが利用できないときに計量台を動作し続ける必要があるかどうかによって異なります。

Weighbridge SCADA 統合とは何ですか?

Weighbridge SCADA の統合は、トラック スケールとその関連機器を工場全体またはターミナル-全体の監視および制御システムに接続することです。

一般的な統合型計量ブリッジは、SCADA に次の機能を提供します。

実車両重量

総重量、風袋重量、正味重量

安定した体重ステータス

ゼロおよび過負荷ステータス

車両の存在と位置

バリアゲートのステータス

信号機の状態-

RFIDまたはナンバープレートデータ

計量取引ステータス

通信およびデバイスのアラーム

SCADA は、この情報をオペレーター画面に表示したり、アラームを生成したり、プロセス データを保存したり、計量台を他のシステムと調整したりすることができます。

これは、SCADA が計量ソフトウェアを置き換えるべきであるということを必ずしも意味するわけではありません。ほとんどのプロジェクトでは、2 つのシステムには異なる責任があります。

SCADA はプロセスと装置を監督します。計量ソフトウェアは、商用または運用上の計量トランザクションを管理します。

一般的なウェイブリッジ-から-のアーキテクチャ

従来のアナログ秤は、スケールプラットフォームの下に取り付けられたいくつかのロードセルを使用します。それらの信号はジャンクションボックスで結合され、計量指示計に送信されます。デジタル トラック スケールでは、ロード セルがインジケーターまたは計量コントローラーとデジタル通信できます。

インジケータはロードセル信号を使用可能な重量値に変換します。その値は、PLC、ゲートウェイ、産業用コンピューター、またはローカル サーバーに転送できます。

一般的なデータ パスは次のとおりです。

ロードセル → ジャンクションボックス → ウェイングインジケータ → PLC または産業用ゲートウェイ → SCADA

より完全な無人計量システムの場合、アーキテクチャには次のものも含まれる場合があります。

ローカル計量コンピュータ

ナンバープレート認識カメラ

RFIDリーダー

車両位置センサー-

バリアゲート

信号機

LEDディスプレイ

音声案内装置

監視カメラ

中央データベースまたは歴史家

ERP、MES、TOSまたは生産管理システム

計量ブリッジは通常、ローカルの動作層を保持する必要があります。メインの SCADA サーバーまたはサイト ネットワークが利用できなくなった場合でも、通信が回復した後、ローカル システムは承認されたトランザクションの記録を継続し、保存されたデータを同期できます。

3 つの一般的な統合方法

1. インジケーターとSCADA間の直接接続

基本的なアプリケーションでは、計量インジケータは現在の重量を PLC または SCADA システムに直接送信します。

機器に応じて、接続では次のものが使用される場合があります。

RS232

RS485

イーサネット

Modbus RTU

Modbus TCP

4～20mAなどのアナログ出力

デジタル入出力信号

この方法は、SCADA が現在の重みといくつかのステータス信号のみを必要とする場合に適しています。

これは比較的単純ですが、車両番号、資材、顧客、チケット番号、オペレーター、監査履歴などの完全な取引情報が提供されない場合があります。

 

2. ローカル計量ソフトウェアによる統合

この構成では、計量インジケータは、専用の計量ソフトウェアを実行しているローカルの産業用コンピュータにデータを送信します。

ソフトウェアは計量プロセスを処理し、API、データベース インターフェイス、または産業用通信ゲートウェイを介して SCADA または他の管理システムと選択された情報を交換します。

この方法は、サイトで次のことが必要な場合に適しています。

総計量と風袋計量

正味重量の自動計算-

車両と運転者の記録

材料およびサプライヤー情報

チケットの印刷

カメラの証拠

ユーザー権限

取引の承認

監査証跡

履歴レポート

ローカル計量ソフトウェアは取引記録システムとなり、SCADA は運用監視に必要な情報を受け取ります。

 

3. ハイブリッド統合

大規模な港や鉱山では、ハイブリッド アーキテクチャが使用されることがよくあります。

-リアルタイムの重量と機器のステータスは、PLC または産業用ゲートウェイを介して SCADA に送信されます。完全な取引記録は、計量ソフトウェアと端末オペレーティング システム、ERP、MES、または生産データベースの間で個別に交換されます。

この取り決めにより、高速操作信号がビジネス記録から分離されます。また、SCADA の中断によりすべての計量作業が停止されるリスクも軽減されます。

ウェイブリッジ プロジェクトで使用される通信プロトコル

プロトコルの選択は、既存の制御システム、必要なデータ量、サイバーセキュリティ ポリシー、デバイス間の距離に基づいて行う必要があります。

Modbus RTU および Modbus TCP

Modbus は、表示器、PLC、SCADA システム間で重量値や機器のステータスを転送するために広く使用されています。

Modbus RTU は通常、RS485 シリアル接続上で動作します。 Modbus TCP は産業用イーサネットを使用します。どちらも文書化されたレジスタ マップを必要とするため、システム インテグレータは重量値、ステータス ビット、およびアラーム コードをどこで読み取るかを知ることができます。

レジスタ マップには次のように記載されている必要があります。

レジスタアドレス

データ型

バイトオーダー

小数点位置

エンジニアリングユニット

読み取りまたは書き込み権限

更新頻度

無効なデータの動作-

バイト順序、符号、小数点位置、または測定単位が正しく設定されていない場合、計量インジケータに正しく表示された値でも SCADA が誤って解釈する可能性があります。

OPC UA

OPC UA は、構造化されたデータ交換、相互運用性、セキュリティ制御をサポートしているため、マルチベンダーの産業システムによく選択されます。{0}

計量ブリッジは必ずしもネイティブ OPC UA 出力を必要とするわけではありません。 PLC、エッジ ゲートウェイ、またはローカル計量サーバーは重量情報を収集し、OPC UA サーバーを通じて SCADA に公開できます。

OPC UA は、プロジェクトで次のような明確に名前が付けられたデータ ポイントが必要な場合に役立ちます。

Scale01.LiveWeight

Scale01.WeightStable

Scale01.車両現在

Scale01.バリアオープン

Scale01.トランザクションID

Scale01.コミュニケーションアラーム

意味のあるタグ名を使用すると、説明のない数値レジスタのリストよりもコミッショニングと将来のメンテナンスが容易になります。

MQTT と API

MQTT または Web API は、計量情報をクラウド プラットフォーム、ダッシュボード、またはエンタープライズ アプリケーションに転送する必要がある場合に使用できます。

MQTT はパブリッシュ{0}および-サブスクライブ モデルを使用し、選択したデータを複数の承認されたシステムに配布するのに役立ちます。 REST API は、トランザクション クエリ、マスター-データ交換、システム-間-のシステム統合に一般的に使用されます。

これらのインターフェイスは、信頼できるローカル制御層の代替として扱われるべきではありません。港と鉱山は、インターネットや広域ネットワークの一時的な障害に対処できなければなりません。-

統合計量サイクルの仕組み

一般的な自動計量サイクルは次の手順に従います。

センサーがトラックの接近を検知します。

システムは車両の RFID タグまたはナンバー プレートを読み取ります。

SCADA または計量ソフトウェアは、車両が認可されているかどうかを確認します。

進入柵が開き、信号機がドライバーを誘導します。

位置センサーは、車両全体が計量台上にあることを確認します。

計量インジケータは、実際の重量と安定した重量信号を送信します。-

重量が安定すると、システムは承認された値を取得します。

カメラは取引に関連する画像を保存します。

計量ソフトウェアは取引記録を作成します。

必要な検査が完了すると、出口バリアが開きます。

2 回目の計量後、ソフトウェアは正味重量を計算します。

最終レコードは、SCADA、ERP、MES、TOS、または別の許可されたシステムに送信されます。

正確な配列はサイトによって異なります。港はトラック、コンテナ、貨物の注文を特定する場合があります。鉱山では、トラック、材料グレード、積み込みポイント、目的地、およびシフトを記録する場合があります。

どのようなデータを交換する必要がありますか?

よくある統合の間違いは、重量値だけに注目することです。有用なトランザクションには通常、測定データと操作コンテキストの両方が必要です。

プログラミングを開始する前に、所有者、計量台サプライヤー、SCADA インテグレーター、ソフトウェア プロバイダーは共通のデータポイント リストを承認する必要があります。-

ポート計量ブリッジの統合

港では、貨物、アクセス、書類の管理を維持しながら、車両を迅速に移動させる必要があります。

統合されたポート計量ブリッジにより、計量結果を以下と結び付けることができます。

ゲート予約記録

コンテナ番号

貨物の注文

税関またはターミナルに関するリファレンス

ヤードの位置

入出国の許可

端末オペレーティング システム

請求および物流記録

SCADA は、計量台が利用可能か、占有されているか、過負荷かオフラインかを表示できます。オペレーターはゲートに行かなくても、列や機器のアラームを確認できます。

ローカル計量システムは、車両の身元を確認し、証拠を取得し、商用計量記録を完成させることができます。その後、最終トランザクションを端末またはビジネス システムに転送できます。

港湾環境には塩分、湿気、交通渋滞が含まれる場合があるため、統合計画では腐食保護、ケーブル配線、サージ保護、排水、安全なメンテナンスアクセスも考慮する必要があります。

マイニングウェイトブリッジの統合

採掘作業では計量台を使用して、ピット、加工エリア、備蓄、発送ポイント間を移動する鉱石、廃岩、精鉱、燃料、その他のバルク材料を追跡します。

SCADA に接続された採掘計量ブリッジは、制御室の監視に役立ちます。

シフトによる物質移動

トラックのアクティビティ

スケールの可用性

過負荷イベント

通信障害

積み込みと発送状況

ソースと宛先別の生産データ

計量ブリッジのデータは、ローダーの記録、ベルトスケールの合計、または備蓄量の推定値と比較することもできます。ただし、これらの測定システムは動作が異なるため、自動的に一致すると期待すべきではありません。調整時には、期間、水分、材料損失、測定方法の違いを考慮する必要があります。

採掘現場では、距離が長く、粉塵、振動、落雷にさらされ、ネットワーク状態が不安定になることがよくあります。したがって、産業用ネットワーク機器、保護されたケーブルルート、サージ保護、ローカルデータバッファリングは設計の重要な部分となります。

SCADA は法定計量要件に代わるものではありません

秤量台を SCADA に接続するだけでは、システムが合法的な取引用途に適したものになるわけではありません。{0}{1}

計量器、表示器、設置および校正は、目的地の国およびプロジェクトの該当する要件を満たしている必要があります。貿易取引が測定値に依存する場合、承認された重量は認可された計量器から取得され、不正な変更から保護される必要があります。

SCADA は承認された結果を表示または保存できますが、計量記録への無制限のリモート書き込みは避けてください。

キャリブレーションと通信テストも別のタスクとして扱う必要があります。 Modbus または OPC UA 接続が成功すると、データ転送が確認されます。計量精度を確認するものではありません。

サイバーセキュリティとアクセス制御

接続された計量台は、サイトの運用技術ネットワークの一部になります。したがって、アクセスはアプリケーションが必要とするものに限定する必要があります。

推奨されるコントロールは次のとおりです。

計量ブリッジ ネットワークを公共ネットワークやオフィス ネットワークから分離する

ファイアウォールまたは制御された産業用ゲートウェイの使用

必要なポートとプロトコルのみを許可する

ロールベースのユーザー権限の適用-

可能な場合は読み取り専用の SCADA タグを使用する-

リモート接続の暗号化

設定とトランザクションの変更を記録する

同期されたシステム時刻の維持

ローカルデータと設定のバックアップ

ベンダーのリモート アクセスの制御

管理されたメンテナンス手順に基づいて承認されたデバイスを更新する

産業用制御システムに関する CISA ガイダンスは、運用テクノロジー環境に対するネットワーク保護と制御されたアクセスに重点を置いています。正確な管理は、港湾または鉱山所有者のサイバーセキュリティ ポリシーに従う必要があります。

統合前の重要な質問

計量ブリッジの通信方法を選択する前に、プロジェクト チームは以下を確認する必要があります。

どのような指示計や計量コントローラーを使用しますか?

どの通信インターフェースが利用可能ですか?

どの SCADA プラットフォームとバージョンがインストールされていますか?

SCADA には Modbus TCP、OPC UA、または別のプロトコルが必要ですか?

どのデータポイントが必要ですか?

SCADA は計量システムにコマンドを送信できますか?

公式の取引記録を所有しているのはどのシステムですか?

ネットワークの停止中も計量を継続する必要がありますか?

ローカル データはどのくらいの期間保持する必要がありますか?

カメラ、RFID、柵、信号機は含まれますか?

ERP、MES、または TOS との統合は必要ですか?

どのようなサイバーセキュリティと法定計量規則が適用されますか?

フィールド校正と検証は誰が行うのでしょうか?

FAT および SAT の許容基準は何ですか?

この段階で明確な答えを得ることで、統合の遅延のほとんどを防ぐことができます。

テストと試運転

計量ブリッジ SCADA インターフェイスは、実際に出荷される前にテストされ、現場で再度検証される必要があります。

工場受け入れテストには次のものが含まれる場合があります。

通信接続

登録またはタグの検証

正と負の重み値

小数点と単位の確認

安定した-体重信号

ゼロおよび過負荷ステータス

アラームシミュレーション

コミュニケーション-喪失行動

ローカルデータストレージ

電力回復動作-

現場受け入れテストでは、実際の動作条件下で完全な車両プロセスを確認する必要があります。

異常事態をテストすることも重要です。例: 重量が安定する前に車両が出発した場合はどうなりますか?カメラがオフラインの場合はどうなりますか? SCADA サーバーが利用できない場合でもトランザクションは続行できますか?同期後の重複レコードはどのように防止されますか?

これらのテストでは、通常の計量デモンストレーション以上のことが判明することがよくあります。

信頼性の高い計量ブリッジ SCADA プロジェクトの計画

信頼性の高い統合は、明確な責任分担から始まります。

計量ブリッジのサプライヤーは、利用可能な信号、インジケーターインターフェイス、および計量ロジックを定義する必要があります。 SCADA インテグレータは、必要なタグ、通信標準、および制御室の動作を定義する必要があります。-サイト所有者は、トランザクション プロセス、サイバーセキュリティ要件、および受け入れ基準を定義する必要があります。

予備的な統合提案の場合は、以下を提供してください。

計量ブリッジの容量とプラットフォームのサイズ

秤の数

指示計の型式と通信ポート

SCADAのブランドとバージョン

必要な通信プロトコル

必要なデータポイントのリスト-

車両重量測定プロセス

既存のネットワーク図

必要な周辺機器

ERP、MES、または TOS インターフェイスの要件

Weight Worth は、港湾、鉱山作業、その他の産業現場向けに、カスタマイズされたトラック スケール、計量インジケータ、無人計量システム、プロジェクト固有のソフトウェア統合を提供しています。{0}

新しい計量台を計画している場合、または既存の秤を SCADA に接続する必要がある場合は、現在の機器リストと必要なデータ フローをお送りください。当社の技術チームはインターフェイスをレビューし、適切なシステム アーキテクチャを推奨します。

よくある質問

既存の計量台を SCADA に接続できますか?

多くの場合、そうです。まず、既存のインジケーターで利用可能な通信ポートとプロトコルを確認する必要があります。 SCADA と直接通信できない場合は、PLC、プロトコル コンバータ、または産業用ゲートウェイを追加できます。

SCADA は計量ブリッジ ソフトウェアに代わるものですか?

通常はそうではありません。 SCADA は、プロセス監視と機器制御用に設計されています。専用の計量ソフトウェアは、車両の記録、総計量と風袋計量、正味重量計算、チケット、画像、監査証跡を処理します。-

OPC UA は秤量台にとって Modbus TCP よりも優れていますか?

どちらのプロトコルが常に優れているというわけではありません。 Modbus TCP はシンプルで、重量値とステータス信号として広くサポートされています。 OPC UA は、より構造化されたデータ モデルと追加のセキュリティ機能を提供します。正しい選択は、既存の制御アーキテクチャによって異なります。

SCADA 接続が失敗するとどうなりますか?

ローカル計量システムは、理想的には動作を継続し、トランザクションをローカルに保存する必要があります。接続が復元された後、承認されたレコードは合意されたルールに従って同期できます。

SCADA は柵や信号機を制御できますか?

はい。コマンドは、PLC、計量コントローラー、またはローカル オートメーション システムを通じて送信できます。安全インターロックと手動回復手順を制御設計に含める必要があります。

統合評価を開始するには何が必要ですか?

インジケーターのモデル、利用可能なインターフェース、SCADA プラットフォーム、必要なデータポイント、計量台の数、車両計量プロセスの説明を提供します。

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