Ans: 以下图TPU工厂为例，要建构一个以OPC UA为基础的监控系统分为三层架构，由上到下分别为支持OPC UA Client的 AVEVA™ Edge图控系统、具有OPC UA Server功能的UA通讯服务器及I/O模块，以及需连接在通讯服务器下的I/O模块或传感器。

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。

Ans: OPC UA Server是一种提供数据和信息的应用程序，是OPC UA技术的核心。在OPC UA中，其负责管理、搜集、存储和分发数据。OPC UA Server的作用类似于一个中枢控制器，可以连接到各种不同的客户端，提供数据的存取和交换。

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。

Ans: PC端常见的OPC UA Client软件如下表  

Ans:
 

Ans:
 

Ans: 传统现场端的设备信息无法直接进入IT 的Network，所以必须在中间加入PLC+HMI，才能将现场端的设备信息传回IT 的Network。现在则可以用泓格UA系列产品直接来取代PLC + HMI。


 此应用案例已被多家石化行业采用，并运行良好。

 

Ans: 地端的IT系统，例如OSIsoft PI System，已经具备OPC UA Client的联机功能，可以直接连接OPC UA I/O或者OPC UA通讯服务器。
 

Ans: 请参考以下连结，在面向不同设备、数据库时的操作说明

https://www.icpdas.com/cn/faq/index.php?kind=707#993 

 

Ans:  登入UA I/O网页后，依照以下流程，即可连上IoTstar

[客户需求]

1. 监控厂区内的电机特殊输出电流。
2. 数据高安全性传输。
3. 客户端需求透过无线监控厂区。

 

1. 配合监控厂区内的电机特殊输出电流而设计

由于一般电表输入频率为50 / 60 Hz，而现场的电机输出频率为50 / 6000Hz。采用一般的电表做电机监控，精密度是不够的。所以，改用高频率的CT 来监控电机输出电流。
 

2. 提升资料高安全性传输

U-7500 系列模块将取得的电机电流数据，通过OPC UA、MQTT 具有高安全性的协议来传递数据，让厂区的资讯安全再提升。
 

3. 部署客户端通过无线监控厂区

通过 RJ45 转Wi-Fi 的转接头，将厂区有线讯号转成无线讯号传输，让客户在厂区的任何地方皆可监控工厂内电机的状况。
 

[ UA I/O 模块电机监控应用架构]：

使用泓格科技 IoTstar 与 UA I/O 方案于监控系统上，能带来诸多效益。此应用案例，客户通过 IoTstar 云端管理软件与UA I/O 模块系列结合，架设环境设施的云端物联网监控系统，管理者可获得下列多个效益。
** UA I/O 系列自出厂版本 V9.7 之后，支持 IoTstar 云端管理软件功能。
 

1. 全程无须编写程序

从环境参数资讯收集到云端数据库储存，全程无须编写程序，仅需通过网页界面操作即可完成。
 

2. 完整的收集与监控产线设备运行数据

通过 IoTstar Dashboard Service 可实时查询并了解案场环境参数的状态，完整的收集与监控产线设备的运行数据。
 

3. 降低设备维护成本

通过 IoTstar Remote Access Service，可对环境监控设备进行云端状态监控、设定调整与固件更新，降低设备维护作业所衍生的人员差旅产生的时间与成本。
 

[IoTstar with UA I/O 模块环境设施监控应用架构]：

 

随着物联网兴盛，日常生活也导入各项智能设备，智能灯控不仅能依情境调光来达成节能，也可加入数据分析，对管理者发送照明设备维护提醒。然而智能灯控也会面临网络安全攻击事件威胁，泓格在生医厂完整架设智能灯控系统，提供稳定照明的同时，也能透过系统提醒，实时安排厂区设备预防保养，用最小化管理成本达到最大效益。

实现智能灯控系统时，新技术的应用除了帮助人与空间的互动更加便利外，保留传统灯控的面板开关除可减少新技术与人的距离，也提供灯控模块需要维修时，照明设备依旧提供服务。此外，智能灯控使用网络接口传输数据的安全性，在日益增加的网络安全攻击事件威胁下也需要考量。

系统架构

泓格在生医厂智能灯控系统上，除了传统灯控的照明设备与实体开关外，增加了六个单元来组成，由照明服务空间往上至厂务管理单位分别是灯控盘、网络交换机、触控屏、通讯服务器、厂务监控系统与资安监测预警系统。
 

 

智能灯控的实现还可以和各种感测器整合，实现依据情境的调光功能达到节能效果，也可加入数据分析，对管理单位发送照明设备维护提醒，以最小化的人力管理成本达到最大的服务效益。
 

1. 灯控盘

控制核心是U-7555M 模块，模块上的数字输出与输入连线到照明设备回路与照明面板开关的继电器，此模块也提供逻辑与排程控制，成为可单独运行的智能灯控模块。U-7555M 提供三种高安全性的资料交换协议，OPC UA、MQTT 与Restful API(https)，通过这几种协议与厂务监控系统整合可大幅降低资安风险。
 

 

2. 网络交换机

网络交换机串接灯控盘内的控制核心U-7555M、使用单位期望安装于隔间墙上的触控屏并且并入厂区主网络，由于使用的通讯协议特性都不是轮询机制，所以对厂区频宽的要求极低。

3. 触控屏

触控屏可选用2.8 吋、4.3 吋或7吋，小尺寸适用于服务空间内仅有照明设备需要开关 ， 大尺寸适用于服务空间内有其他智能建筑可一并整合的设备，例如空调( 送风机或室内独立空调)、门禁、电力资讯、环境感测器资讯( 温、湿度、CO2、VOC) 等，也可整合排程控制界面用于区域灯光、空调。
 

 

4. 通讯服务器

BRK-2841M，提供MQTT 协议的Broker 功能， 用于MQTT 讯息派发与代理， 符合MQTT V.3.1、3.1.1 及5.0 版协议，支持 QoS 讯息品质机制、保留机制、身分验证、通讯加密、最后留言 (Last Will) 及桥接功能等MQTT 功能。支持Web UI 设定方式快速设定BRK 功能，可减少个人自行架设Broker 的负担及降低维护成本。此外提供丛集、桥接、平衡负载及高可用性功能，可借由多台BRK 产品组成高可用性(High Availability) 系统，防止现场系统因故障导致服务停止问题。
 

5. 厂务监控系統

使用AVEVA Edge 开发整合厂区內的水、电、气、空调、灯光、消防、门禁等厂务设备数据，提供实时必要呈现数据于厂务人员电脑、手持移动设备非实时但需要储存数据于数据库，前者提供厂区稳定生产环境，后者用于数据分析，应用于设备正常( 预防)保养通知、厂区节能策略等。

 

 

6. 网络安全监测预警系统

厂区内的网络规划参考工控物联网的Purdue 模型建设外，因厂区建设添购的多数设备，仍无法提供具备高安全性的通讯协议，所以另外建立网络安全监测预警系统，用于实时监测厂区内的IP 设备以及不具备加密通讯协议(Modbus TCP) 的设备，于异常时通知MIS、厂务与纪录通报。
 

 

随着时代演进，劳力成本不断地提高、人力短缺，这对注重产能与产品质量的制造业而言无疑是个沉重的负担，因此如何将[ 资讯数字化] 是一个重要的课题。企业在产业升级的道路上，常发生不知从何处下手，IT 与 OT 人员之间认知不同等问题造成整合困难，最终不得不放弃计划，此案例客户即是遇到类似问题。
分析案例客户遇到的困难可分为以下项目:

1. 感测器数值纪录不易
2. 机台讯息散落
3. 无数据图形化

泓格科技提出解决方案，使用U-7526M 将模拟讯号转换成为RESTful API / MQTT 数据资料来达成[ 资讯数字化] 目标，再使用BRK-2841M 来将所有讯息进行统整，使得在数据库、组态软件应用上更加灵活，让厂区状况更易于掌控与纪录。
 

泓格应用架构之优点:

1. 制程状态数字化便于纪录
2. 讯息集中管理不散乱
3. 数据图形化，状态一目了然

泓格科技架构图:

 

整合感知及输出模块，简化案场人员配置工作与难度

在客户同案场的水逆渗透设备资讯化，遇到的问题是空间狭小，无法同时摆放感知模块与控制器。但使用U-7526M 提供模拟感知器及OPC UA 服务，可简单将设备的水质、流量、压力数据汇集到IT系统，降低现场人员配置整合负担。