IIoT 通讯服务器: UA 系列
UA 系列 IIoT 通讯服务器 : 连接 IT 与 OT,整合云端 Cloud 与 Web 移动 APP
系统架构
重点特色
- 支持 远程资料库和本地端 同时写入
- 支持 远程资料库资料补遗机制
- 支持 OPC UA、MQTT、SNMP、RESTful 同时启用
- 内建 MQTT Broker (包含WebSocket)
- 支持 完整资安防护机制- HTTPS、SNMP v3、通讯加密、黑名单
- IoT云平台连接- Microsoft Azure、Amazon Web Services、IBM Bluemix、阿里云
- 支持 IFTTT 逻辑控制触发 APP 通知功能
- 提供 PID 逻辑运算功能
IT 整合与技术
• OPC UA:
|
工业自动化通讯标准
|
• MQTT:
|
物联网传输技术
|
• Data Logger:
|
本地端数据纪录 和 汇入远程数据库
|
• IFTTT:
|
云端事件条件触发控制 (IF This Then That)
|
• Cloud:
|
工业物联网 IIoT 云端连结技术
|
• SNMP Agent:
|
简易网络管理通讯协议 即时监控装置数据 |
OT 整合与技术
• OPC UA:
|
工业自动化通讯标准
|
• MQTT:
|
物联网传输技术
|
• Modbus:
|
工业自动化系统广泛运用的通讯协议技术
|
• EtherNet/IP:
|
工业以太网通讯协议,基于 TCP/IP 通讯协议可相容于工厂及企业端网络
|
特色:
-
内建 OPC UA Server 服务
-
内建 MQTT Broker 服务
-
提供 SNMP 代理 (Agent) 功能 (UA-2800 支持功能)
-
提供 RESTful API 服务接口 (UA-2800 支持功能)
-
支持 同时提供 OPC UA、MQTT、SNMP、RESRful 通讯服务
-
支持设备通讯协议: 以太网及串口通讯模块
► 以太网 : UA 支持 Modbus TCP, MQTT , ICP DAS EtherNet/IP 模块进行连接
► 串口 : UA 支持 Modbus RTU/ASCII 模块 (最多 3 个通讯端口)
► UA Web UI : 可快速设定模块,亦可显示即时模块状态
► 每个连线支持的最多模块数量表:
-
具备资安防护的感测器数据上传
-
I/O 数据采集可直接汇入远程数据库和本地端
-
数断线补遗式数据记录
-
支持 Cloud 云端平台连接功能
-
支持行动装置通知功能(如:LINE、Twitter、微博等)
-
提供 Function Wizard 功能精灵导引设定专案功能
精灵式专案导引步骤框范例
-
提供 Internal 模块,可建立虚拟变数作为暂存,供读写使用或资料交换
* 建立内部变数: 可设定8个 Internal虚拟模块,每个模块100个 Internal内部变数(点)。
* 通讯协议转换: 提供 Internal 对 OPC UA Server通讯转换
-
OPC UA
战情图控最主要的目的,是提供厂区管理人员,维持厂区正常工作的可视信息。采用AVEVA™ Edge设计、布署的战情图控,可以呈现产线、厂务、IP设备的资安拓朴与摄影机的实时信息与影像,并且在设备异常时显示告警讯息,利于管理人员快速排除异常。此外,实时信息的储存与调用也是战情图控的重要功能。战情图控的厂务、生产实时信息来源,是透过TCP/IP的OPC UA协议取得,有别于采用Modbus TCP协议的图控架构,以下列出几个协议常见的差异:
- OPC UA 有Client/Server及发布-订阅两种通讯模式,而 Modbus 则是使用一问一答的 Client/Server 架构进行通讯。
- OPC UA 包含加密、验证和访问控制等安全功能,而 Modbus 则没有。
- Modbus 专为工业控制系统而设计,通常用于存取可程控器、驱动器和传感器等设备的数据。
- OPC UA 基于 TCP/IP 协议进行通信,可以部署在任何支持此协议的硬件和软件平台上,并可与不同的设备和系统进行互动,无论其制造商或位置如何。相较之下,Modbus 旨在与支持 Modbus 协议的有限数量的设备和系统配合使用。
UA通讯服务器UA-2241M,在此例中收集产线与厂务设备数据后, 转换成OPC UA协议后再提供给战情图控。转换成OPC UA协议的最主要好处有二,一是减少通讯封包数量,二是保障TCP层数据传输的安全性。
UA I/O系列的U-7555M,应用在厂区灯控,除了具备上述OPC UA协议的优势外,也使用UA I/O内的逻辑控制,判断灯光的实际开、关状态,减少TPD-703的开发逻辑撰写。另外,UA I/O的排程功能,也可对厂区灯光做排程关闭,避免下班时间灯光没有关闭的情形。
OPC UA 有 Client/Server 也有 发布-订阅模型
Ans: OPC UA Client 是一种连接至OPC UA Server并读取数据的应用程序。OPC UA Client 旨在与一种名为 "OPC UA" 的通用工业自动化协议进行通讯。这种协议的目的是获得不同系统(例如工作站、工具、生产机器等)之间的互联性,使其能够在同一系统内进行数据交换和控制。OPC UA Client 的主要功能是从 OPC UA Server 读取数据(例如传感器数据、生产数据等),并以可读取的方式显示在用户界面上。
OPC UA Client 可以满足于以下系统、装置或场景需求:
A. 工业自动化系统
B. 智慧家庭
C. 微型控制器
D. IoT 系统
E. 监控和控制系统
F. 生产自动化系统
由于 OPC UA Client 可以读取和显示许多器件和设备的数据,因此在实际应用当中,它可以作为一个跨平台和跨设备显示数据的应用程序,能够兼容最新的工业标准。在设置 OPC UA Client 之前,必须确保与该客户端相关的通讯适配器已经连接至要访问的 OPC UA Server。这种适配器通常是基于计算机网络协议(如TCP/IP)的数据网络。通过配置必要的连接参数(例如 URL、交换协议等),客户端即可与 OPC UA Server 连接。
OPC UA Server的主要任务是管理数据模型,该模型描述了系统内不同数据项之间的关系。通过将数据整合到统一的数据模型中,OPC UA Server可以从各种不同的数据源中获取数据。例如,OPC UA Server可以从PLC、计量仪表、传感器和其他装置中获取数据,然后将其转换成统一的数据格式,并将其发送到客户端。
此外,OPC UA Server还负责安全性和权限管理。它可以通过对数据进行加密、访问控制和认证等机制,确保数据在传输过程中的安全性。此外,用户可以通过权限管理对不同用户分配不同的权限,以保护数据的安全性。
Ans: OPC UA的Client/Server通讯模式是OPC的传统通讯架构。这个过程从Client向Server发起联机请求开始,然后由Server验证身分并给予联机结果回应。当Client需要从Server端的Item取得数据时,可以送出订阅和监看Item数据的请求给Server。当Server端的数据有变化时,它会主动响应给Client。此外,当Client需要改变Item数据时,它也需要主动发出数据写入请求给Server,然后Server会响应写入结果。
Company | Client Name | Platform | License | Download link | Last version |
---|---|---|---|---|---|
Unified Automation | UA Expert | Windows | Free | http://bit.ly/UaExpert | 1.7.0 (2023-07-13) |
Prosys | OPC UA Browser | All (java) | Free | http://bit.ly/ProsysOpcUaClient | 4.4.0 (2022-11-28) |
Softing | OPC UA Demo-Client | Windows | Free | http://bit.ly/SoftingOpcUa | 2.30.0 (2022-01-13) |
Free OPC UA | OPC UA Client GUI | All (Python) | Free | http://bit.ly/FreeOpcUA | 0.8.4 (2022-01-31) |
Kepware | OPC UA Client Driver | Windows | Commercial | http://bit.ly/KepwareOpcUa | |
Node OPC UA | OPC UA Commander | All (JS) | Open-source | http://bit.ly/NodeOpcUaClient | 0.31.0 (2023-07-20) |
UA I/O系列 | UA 通讯服务器 | |||
---|---|---|---|---|
U-7000系列 | UA-2841M | UA-5231/UA-2241 系列 | UA-7231M | |
OPC UA Server 联机数 | 3 | 50 | 20 | 20 |
OPC UA Client 联机数 | 1 | 不支持 | 不支持 | 不支持 |
UA I/O系列 | UA 通讯服务器 | |||
---|---|---|---|---|
U-7000系列 | UA-2841M | UA-5231/UA-2241 系列 | UA-7231M | |
OPC UA Server | O | O | O | O |
OPC UA Client | O | X | X | X |
MQTT Broker | X | O | O | O |
MQTT Client | O | O | O | O |
MQTT JSON | O | O | O | O |
Modbus RTU Master | X | O | O | O |
Modbus TCP Master | X | O | O | O |
EtherNet/IP | X | O | O | O |
SNMP V3 Agent | X | O | X | X |
RESTful API | O | O | X | X |
Remote SQL Data Log | X (注解1) | O | O | O |
Local Data Log | O | O | O | O |
IFTTT | X | O | O | O |
IoTstar | O | X | X | X |
此应用案例已被多家石化行业采用,并运行良好。
|
||||||||||||||||||||||
UA-2x00 / UA-5200 / UA-7200 系列 IIoT 通讯服务器 (内建 OPC UA Server 和 MQTT Broker/Client 服务)
更多UA硬件及软件规格,可以查看UA比较表。相关产品请参考: OPC UA I/O模块、MQTT Broker BRK模块。 |
||||||||||||||||||||||
型号 | OS | CPU | SDRAM | Flash | 非挥发性 储存器 |
microSD 卡 |
以太网口 | RS-232 / RS-485 |
扩充口 | 无线 网络 |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
UA-2841M
|
Linux Kernel 5.10.72 |
ARM Quad-Core CPU, 1.6 GHz/Core |
DDR4 2 GB |
8 GB | FRAM 64 KB MRAM 128 KB |
4 GB (最多 32 GB microSDHC 或 2 TB microSDXC) |
2 | 1 x RS-232 (console) 1 x RS-232 2 x RS-485 (2500VDC隔离) |
1 (*1) |
- | ||||||||||||
UA-2641M
|
Linux Kernel 4.1.15 |
ARM Quad-Core CPU, 1.0 GHz/Core |
DDR3 1 GB |
|||||||||||||||||||
UA-2241M
|
Linux Kernel 3.2.14 |
ARM CPU, 1.0 GHz |
DDR3 512 MB |
512 MB | FRAM 64 KB | 4 GB (最多 32 GB microSDHC) |
- | |||||||||||||||
UA-2241MX-4GE
|
4G (*2) |
|||||||||||||||||||||
UA-2241MX-4GC
|
||||||||||||||||||||||
UA-5231
|
8 GB | 1 | 1 (*1) |
- | ||||||||||||||||||
UA-5231M
|
||||||||||||||||||||||
UA-5231M-3GWA | 3G | |||||||||||||||||||||
UA-5231M-4GE
|
4G (*2) |
|||||||||||||||||||||
UA-5231M-4GC
|
||||||||||||||||||||||
UA-7231M
|
1 PoE | 1 x RS-232 (console) 1 x 5-wire RS-232/485 (2500VDC隔离) |
- |
*1. 支持选购一个 XV-board 扩充模块,可参考 "支持列表" 网页。 注意: -4GE/4GC和-3G 型号 不支持 XV-board 系列 XV511i 型号,请勿选购使用。 *2. 4G 系统注意事项: UA-2241MX-4GE:支持 4G LTE (FDD) 通信(频段适用:中国大陆以外的亚洲地区) UA-2241MX-4GC/UA-5231M-4GC:支持4G LTE(FDD、TDD)通信(频段适用:中国大陆) |
IIoT 通讯服务器 | 进 阶 型 | 通 用 型 | 精 巧 型 | ||
---|---|---|---|---|---|
服务器系列型号 | UA-2841M | UA-2241 系列 | UA-5231 系列 | UA-7231M | |
资安防护功能比较 | |||||
防火墙动态黑名单 | 可设定条件自动将异常连线 IP 放入动态黑名单 | ||||
HTTPS 网页加密 | 可启用网页 https 并提供 X.509 凭证及金钥上传作为验证使用 | ||||
OPC UA Server | 身分验证: Username/Password, X.509 Certificate Security Policy: > Basic128Rsa15 (Sign / Sign & Encrypt) > Basic256 (Sign / Sign & Encrypt) * 以下各項目前僅 UA-2841M 支持 > Basic256Sha256 (Sign / Sign & Encrypt) > Aes128_Sha256_RsaOaep (Sign / Sign & Encrypt) > Aes256_Sha256_RsaPss (Sign / Sign & Encrypt) |
||||
MQTT Broker | 提供 SSL 及 TLS 加密及安全性验证 | ||||
支持 TLS 1.3 及以下版本 | 支持 TLS 1.2 及以下版本 | ||||
MQTT Client | 提供 SSL 及 TLS 加密及安全性验证 可通过 Microsoft Azure、Amazon Web Services 等 Cloud 连线检查 |
||||
支持 TLS 1.3 及以下版本 | |||||
SNMP(V3) Agent | 提供 TLS 验证 | 支持 TLS 1.2 及以下版本 | |||
硬件规格 | |||||
CPU | ARM Quad-core, 1.6 GHz/Core | ARM, 1 GHz | |||
SDRAM | DDR4 2 GB | DDR3 512 MB | |||
Flash | 8 GB | 512 MB | 8 GB | ||
以太网 | 10/100/1000 Base-TX × 2 |
10/100/1000 Base-TX × 2 |
10/100/1000 Base-TX × 1 |
10/100 Base-TX × 1 PoE |
|
MicroSD介面 | Yes (最多支持2TB) | Yes (最多支持32GB) | |||
RS-232/RS-485 | 1 x RS-232 (console) 1 x RS-232 2 x RS-485 (2500 VDC 隔离) |
1 x RS-232 (console) 1 x 5-wire RS-232/485 (2500 VDC 隔离) |
|||
XV扩充板插槽 | 可选购 1 个 XV511i,扩充 4 个 RS-485埠 或 可选购 1 个 XV107/107A/110/111/111A/116/119/303/306/307/310,扩充 I/O |
- | |||
USB | 2 | 1 | - | ||
无线通讯 | - | 有 4G 型号 | 有 4G, 3G 型号 | - | |
尺寸 (mm) | 42 x 164 x 130 | 35 x 167 x 119 | 117 x 126 x 58 | 97 x 114 x 38 | |
軟件规格:Protocol 通訊協定 (*1, *2) | |||||
OPC UA Server | 最多 50 Sessions 最多 8000 点 |
最多 20 Sessions 最多 8000 点 |
|||
MQTT Broker | non-SSL & SSL / WebSocket | ||||
2100 个连线以内 | 400 个连线以内 | ||||
MQTT Client | non-SSL & SSL | ||||
500 个连线以内 | 200 个连线以内 | ||||
Modbus RTU/ASCII Master |
32*3 埠=96 台 | 32*1 埠=32 台 | |||
Modbus TCP Master |
250 台装置以内 | 100 台装置以内 | |||
EtherNet/IP | 125 台装置以内 | 50 台装置以内 | |||
支持泓格EIP-2000系列及Universal Robots产品 | |||||
SNMP v3 Agent | 10 个指令读取及 10 个指令写入 | - | |||
RESTful | 20 个指令读取及 1 个指令写入 | - | |||
軟件规格:数据储存 (*2) | |||||
MS SQL / My SQL Data log |
连线资料库数量 3 个以内, 每个连线最多1000点 |
连线资料库数量保持1个, 最多1000点 |
|||
Local Data log | 以CSV格式储存于本机 MicroSD卡 或 SSD 中 |
以CSV格式储存于本机 MicroSD卡中 |
|||
軟件规格:功能 (*2) | |||||
Internal | 可建立虚拟变量作为暂存,提供其他功能读写使用或数据交换,让OPC UA Client 与 Client 互相通讯转换资料 | ||||
PID | 可组合远端 I/O 装置模拟成 PID 控制系统 | ||||
軟件规格:Cloud 云端 IoT 平台服务整合 (*2) | |||||
MQTT JSON 功能 | Microsoft Azure, Amazon Web Services, IBM Bluemix | ||||
MQTT Custom 功能 | ThingSpeak | ||||
IFTTT Condition Trigger 功能 |
IFTTT 逻辑触发 APP 软体 (Line, Twitter, Gmail ...) | ||||
*1: 表格内为使用单一Protocol 时最大连线数量或使用量 *2: 同时使用多个 Protocol 或功能时,实际使用数量需配合 CPU Usage 控制于 80% 以下,请参考 UA 网页介面的 CPU 数据 |
XV-board 扩展板支持列表
UA 型号 | 支持插入一个 XV-board 扩展板模块 | ||
---|---|---|---|
XV-board 种类 | XV-board 型号 | ||
UA全系列 (UA-2200 / 5200 / 2800 系列) |
I/O 扩展板 | XV107, XV107A, XV110, XV111, XV111A, XV116, XV119, XV303, XV306, XV307, XV310 |
|
UA-2241M, UA-2841M UA-5231, UA-5231M |
RS-485 扩展板 | XV511i |
-
IIoT 通讯服务器: UA 系列应用案例
客户化工厂 IT 系统要记录水过滤系统的流量、压力、水质相关数据。对开发人员困难的是不知道如何从过滤盘中的 PLC 读取内容。借由现场人员将 UA-5231M 布署在系统盘前端,让 UA-5231M 直接将PLC 数据转为 IT 系统支持的 OPC UA 服务,可减轻 IT 人员设备与系统整合的难度。
* UA-5231 取代电脑的优势 + 使用 OPC UA 接轨 OPC Classic
UA-5231 是一款嵌入式的工业物联网通讯服务器,相比普通 PC,拥有体积小,耗电散热少,及长时间运行更稳定的优点,并提供工业通讯标准协议 OPC 的最新版本的 OPC UA Server 功能。 OPC UA 对比 OPC Classic,在通讯上提供了防火墙亲善的跨网域通讯,及 SSL/TLS 通讯加密的安全性连线通讯能力。
制造资讯采集特色:
- 快速部属(小型broker)
- 云端通讯(保证送达)
应用特色:
- DI或开关切换状态改变通知
- 手机APP LINE 个人或群组通知
- IFTTT支援更多APP - Skype, 推特, 微博...
应用特色:
UA IIoT 通讯服务器 在线试用
-
UA-5231M + I/O模块
帐号: root
密码: root