IIoT 通訊服務器: UA 系列
UA 系列 IIoT 通訊服務器 : 連接 IT 與 OT,整合雲端 Cloud 與 Web 行動 APP
系統架構

UA系列優勢
- 遠端資料庫和本地端 可同時寫入
- 支援 遠端資料庫資料補遺機制
- OPC UA、MQTT、SNMP、RESTful 通訊服務可同時啟用
- 內建 MQTT Broker (包含WebSocket)
- 完整資安防護機制支援- HTTPS、SNMP V3、通訊加密、防火牆 動態黑名單 / 白名單
- IoT雲平台連接- Microsoft Azure、Amazon Web Services、IBM Bluemix、阿里雲
- 行動裝置 APP 通知功能
IT 與 OT 通訊服務技術與整合









• OPC UA:
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工業自動化通訊標準
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• MQTT:
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物聯網傳輸技術
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• RESTful API: | 網際網路安全交換資訊介面,第三方軟體整合 |
• SNMP Agent: | 簡易網路管理通訊協定,即時監控裝置數據 |
• Data Logger:
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本地端資料紀錄 和 匯入遠端資料庫
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• IFTTT:
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雲端事件條件觸發控制 (IF This Then That),行動裝置APP通知
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• Cloud:
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工業物聯網 IIoT 雲端連結技術
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• Modbus:
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工業自動化系統廣泛運用的通訊協定技術 |
• EtherNet/IP: | 工業乙太網路通訊協議,基於 TCP/IP 通訊協定可相容於工廠及企業端網路 |
同時提供 OPC UA, MQTT, SNMP, RESTful API 通訊服務

特色:
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內建 OPC UA Server 服務

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內建 MQTT Broker 服務
內建一個 MQTT Broker (non-SSL & SSL/WebSocket) 並符合 MQTT V.3.1.1 版協議,提供物聯網主動式M2M 通訊傳輸, QoS 訊息品質機制與保留機制, 身分驗證與通訊加密, 最後留言(Last Will), MQTT Client Driver 等功能,MQTT Broker建議支援200個MQTT客戶端或裝置連線,最多不超過400個。

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提供 RESTful API 服務介面 (UA-2800 支援功能)

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提供 SNMP 代理 (Agent) 功能 (UA-2800 支援功能)

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支援多種設備通訊協議: 可連接 Ethernet 及 Serial 通訊模組
► Ethernet : UA 支援 Modbus TCP, MQTT , ICP DAS EtherNet/IP 模組連線
► Serial : UA 支援 Modbus RTU/ASCII 模組 (最多 3 個 Serial 通訊埠 )
► UA Web UI : 可快速設定模組,亦可顯示即時模組狀態
► 每個連線支援的最多模組數量表:


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具備 IIoT 資安防護( 憑證與加密)

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I/O 數據採集可直接寫入遠端資料庫和本地端Data Logger

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斷線補遺式資料記錄

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支援 Cloud 雲端平台連接功能
並支援MQTT Client客製化訊息功能,用戶可自行編輯要發佈的MQTT訊息格式,發佈給接收特定格式訊息的Client端,彈性支援各廠家的IoT物聯網雲端平台。

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支援行動裝置通知功能 ( 如 : LINE, 推特 , 微博 ...)

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提供 Function Wizard 功能精靈導引設定專案功能
精靈式專案導引步驟框範例


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提供 Internal 模組,可建立虛擬變數作為暫存,供讀寫使用或資料交換
* 建立內部變數: 可設定8個 Internal虛擬模組,每個模組100個 Internal內部變數(點)。
* 通訊協議轉換: 提供 Internal 對 OPC UA Server通訊轉換。
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免費好用工具軟體 : EZ-UAQ Utility
* 請點選 EZ-UAQ Utility 參考更多實用資訊。

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OPC UA

戰情圖控最主要的目的,是提供廠區管理人員,維持廠區正常工作的可視資訊。採用AVEVA™ Edge設計、佈署的戰情圖控,可以呈現產線、廠務、IP設備的資安拓樸與攝影機的即時資訊與影像,並且在設備異常時顯示告警訊息,利於管理人員快速排除異常。此外,即時資訊的儲存與調用也是戰情圖控的重要功能。戰情圖控的廠務、生產即時資訊來源,是透過TCP/IP的OPC UA協議取得,有別於採用Modbus TCP協議的圖控架構,以下列出幾個協議常見的差異:
- OPC UA 有Client/Server及發佈-訂閱兩種通訊模式,而 Modbus 則是使用一問一答的 Client/Server 架構進行通訊。
- OPC UA 包含加密、驗證和存取控制等安全功能,而 Modbus 則沒有。
- Modbus 專為工業控制系統而設計,通常用於存取可程式控制器、驅動器和感測器等設備的資料。
- OPC UA 基於 TCP/IP 協議進行通信,可以部署在任何支援此協議的硬體和軟體平台上,並可與不同的設備和系統進行互動,無論其製造商或位置如何。相較之下,Modbus 旨在與支援 Modbus 協定的有限數量的設備和系統配合使用。
UA通訊服務器UA-2241M,在此例中收集產線與廠務設備資料後, 轉換成OPC UA協議後再提供給戰情圖控。轉換成OPC UA協議的最主要好處有二,一是減少通訊封包數量,二是保障TCP層資料傳輸的安全性。
UA I/O系列的U-7555M,應用在廠區燈控,除了具備上述OPC UA協議的優勢外,也使用UA I/O內的邏輯控制,判斷燈光的實際開、關狀態,減少TPD-703的開發邏輯撰寫。另外,UA I/O的排程功能,也可對廠區燈光做排程關閉,避免下班時間燈光沒有關閉的情形。
OPC UA 有 Client/Server 也有 發布-訂閱模型
Ans: OPC UA Client 是一種連接至OPC UA Server並讀取數據的應用程式。OPC UA Client 旨在與一種名為 "OPC UA" 的通用工業自動化協定進行通訊。這種協定的目的是獲得不同系統(例如工作站、工具、生產機器等)之間的互聯性,使其能夠在同一系統內進行數據交換和控制。OPC UA Client 的主要功能是從 OPC UA Server 讀取數據(例如感測器數據、生產數據等),並以可讀取的方式顯示在使用者界面上。
OPC UA Client 可以滿足於以下系統、裝置或場景需求:
A. 工業自動化系統
B. 智慧家庭
C. 微型控制器
D. IoT 系統
E. 監控和控制系統
F. 生產自動化系統
由於 OPC UA Client 可以讀取和顯示許多器件和設備的數據,因此在實際應用當中,它可以作為一個跨平臺和跨設備顯示數據的應用程式,能夠兼容最新的工業標準。在設置 OPC UA Client 之前,必須確保與該客戶端相關的通訊適配器已經連接至要訪問的 OPC UA Server。這種適配器通常是基於電腦網絡協定(如TCP/IP)的數據網絡。通過配置必要的連接參數(例如 URL、交換協定等),客戶端即可與 OPC UA Server 連接。
OPC UA Server的主要任務是管理資料模型,該模型描述了系統內不同資料項目之間的關係。通過將數據整合到統一的資料模型中,OPC UA Server可以從各種不同的數據源中獲取數據。例如,OPC UA Server可以從PLC、計量儀表、傳感器和其他裝置中獲取數據,然後將其轉換成統一的資料格式,並將其發送到客戶端。
此外,OPC UA Server還負責安全性和權限管理。它可以通過對數據進行加密、訪問控制和認證等機制,確保數據在傳輸過程中的安全性。此外,使用者可以通過權限管理對不同用戶分配不同的權限,以保護數據的安全性。
Ans: OPC UA的Client/Server通訊模式是OPC的傳統通訊架構。這個過程從Client向Server發起連線請求開始,然後由Server驗證身分並給予連線結果回應。當Client需要從Server端的Item取得數據時,可以送出訂閱和監看Item數據的請求給Server。當Server端的數據有變化時,它會主動回應給Client。此外,當Client需要改變Item數據時,它也需要主動發出數據寫入請求給Server,然後Server會回應寫入結果。

Company | Client Name | Platform | License | Download link | Last version |
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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 通訊服務器 | |||
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U-7000系列 | UA-2841M | UA-5231/UA-2241 系列 | UA-7231M | |
OPC UA Server 連線數 | 3 | 50 | 20 | 20 |
OPC UA Client 連線數 | 1 | 不支援 | 不支援 | 不支援 |
UA I/O系列 | UA 通訊服務器 | |||
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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 (註解1) | O | O | O |
Local Data Log | O | O | O | O |
IFTTT | X | O | O | O |
IoTstar | O | X | X | X |

此應用案例已被多家石化行業採用,並運行良好。


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UA-2x00 / UA-5200 / UA-7200 系列 IIoT 通訊服務器 (內建 OPC UA Server 和 MQTT Broker/Client 服務)
更多UA硬體及軟體規格,可以查看 UA比較表。相關產品請參考: OPC UA I/O模組、MQTT Broker BRK系列。 |
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型號 | OS | CPU | SDRAM | Flash | 非 揮發性 記憶體 |
microSD 卡 |
乙太 網路 埠 |
RS-232 RS-485 |
擴充 埠 |
無線 網路 |
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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 隔離) |
1 | - | ||||||||||||
UA-2641M
|
Linux Kernel 4.1.15 |
ARM Quad-Core CPU, 1.0 GHz/Core |
DDR3 1 GB |
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UA-2241M
|
Linux Kernel 3.2.14 |
ARM CPU, 1.0 GHz |
DDR3 512 MB |
512 MB |
FRAM 64 KB | 4 GB (Max. 32 GB microSDHC) |
1 (*1) |
- | ||||||||||||||
UA-2241MX-4GE
|
4G (*2) |
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UA-2241MX-4GC
|
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UA-5231 | 8 GB | 1 | 1 (*1) |
- | ||||||||||||||||||
UA-5231M
|
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UA-5231M-3GWA
|
3G | |||||||||||||||||||||
UA-5231M-4GE
|
4G (*2) |
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UA-5231M-4GC
|
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UA-7231M
|
1 PoE |
1 x RS-232 (console) 1 x 5-wire RS-232/485 (2500VDC 隔離) |
- | - |
*1. 支援選購一個 XV-board 擴充模組,可參考 "支援清單" 網頁。 注意: -4GE/4GC與-3G 型號 不支援 XV-board 系列 XV511i 型號,請勿選購使用。 *2. 4G 系統注意事項: UA-2241MX-4GE: 支援 4G LTE (FDD) 通訊 (頻段適用: 中國大陸以外的亞洲地區) UA-2241MX-4GC/UA-5231M-4GC: 支援 4G LTE (FDD, TDD) 通訊 (頻段適用: 中國大陸) |
IIoT 通訊服務器 | 進 階 型 | 通 用 型 | 精 巧 型 | ||
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服務器系列型號 | UA-2841M | UA-2241 系列 | UA-5231系列 | UA-7231M | |
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資安防護功能比較 | |||||
防火牆白名單 | 設定允許通過防火牆連線的 IP 地址和網段名單,藉此防止未經授權的訪問和系統攻擊 (UA-2841M 未支援) | ||||
防火牆動態黑名單 | 可設定條件自動將異常連線 IP 放入動態黑名單 | ||||
HTTPS 網頁加密 | 可啟用網頁 https 並提供 X.509 憑證及金鑰上傳作為驗證使用 | ||||
OPC UA Server | 身分驗證: Username/Password, X.509 Certificate Security Policy: > Basic128Rsa15 (Sign / Sign & Encrypt) > Basic256 (Sign / Sign & Encrypt) > Basic256Sha256 (Sign / Sign & Encrypt) > Aes128_Sha256_RsaOaep (Sign / Sign & Encrypt) > Aes256_Sha256_RsaPss (Sign / Sign & Encrypt) |
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MQTT Broker | 提供 SSL 及 TLS 加密及安全性驗證 | ||||
支援 TLS 1.3 及以下版本 | 支援 TLS 1.2 及以下版本 | ||||
MQTT Client | 提供 SSL 及 TLS 加密及安全性驗證 可通過 Microsoft Azure、Amazon Web Services 等 Cloud 連線檢查 |
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支援 TLS 1.3 及以下版本 | 支援 TLS 1.2 及以下版本 | ||||
SNMP(V3) Agent | 提供 TLS 驗證 | - | |||
硬體規格比較 | |||||
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 | ||
乙太網路介面 | 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 (最多支援2TB) | Yes (最多支援32GB) | |||
RS-232/RS-485 | 1 x RS-232 (console) 1 x RS-232 2 x RS-485 (2500 VDC 隔離) |
1 x RS-232 (console) 1 x 5-wire RS-232/485 (2500 VDC 隔離) |
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XV擴充板插槽 | 可選購 1 個 XV511i,擴充 4 個 RS-485埠 或 可選購 1 個 XV107/107A/110/111/111A/116/119/303/306/307/310,擴充 I/O |
- | |||
USB | 2 | 1 | - | ||
無線通訊 | - | 有 4G 型號 | 有 4G, 3G 型號 | - | |
尺寸 (mm) | 42 x 164 x 130 | 35 x 167 x 119 | 117 x 126 x 58 | 97 x 114 x 38 | |
軟體規格比較:Protocol 通訊協定 (*1, *2) | |||||
OPC UA Server | 最多 50 Sessions 最多 8000 點 |
最多 20 Sessions 最多 8000 點 |
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MQTT Broker | non-SSL & SSL / WebSocket | ||||
2100 個連線以內 | 400 個連線以內 | ||||
MQTT Client | non-SSL & SSL | ||||
500 個連線以內 | 200 個連線以內 | ||||
Modbus RTU/ASCII Master |
32*3 埠=96 台 | 32*1 埠=32 台 | |||
Modbus TCP Master |
250 台裝置以內 | 100 台裝置以內 | |||
EtherNet/IP | 125 台裝置以內 | 50 台裝置以內 | |||
支援泓格EIP-2000系列及Universal Robots產品 | |||||
SNMP v3 Agent | 10 個指令讀取 及 10 個指令寫入 |
- | |||
RESTful | 20 個指令讀取 及 1 個指令寫入 |
- | |||
軟體規格比較:資料儲存 (*2) | |||||
MS SQL / My SQL Data log |
連線資料庫數量最多 3 個, 每個連線最多 1000 點 |
連線資料庫數量 1 個, 最多 1000 點 |
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Local Data log | 以 CSV 格式儲存於本機 MicroSD卡 或 SSD 中 |
以 CSV 格式儲存於本機 MicroSD 卡中 |
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軟體規格比較:功能 (*2) | |||||
Internal | 可建立虛擬變數作為暫存,提供其他功能讀寫使用或資料交換,讓OPC UA Client 與Client 互相通訊轉換資料 | ||||
PID | 可組合遠端 I/O 裝置模擬成 PID 控制系統 | ||||
軟體規格比較:Cloud 雲端 IoT 平台服務整合 (*2) | |||||
MQTT JSON 功能 | Microsoft Azure, AWS(Amazon Web Services), IBM Bluemix | ||||
MQTT Custom 功能 | ThingSpeak | ||||
IFTTT Condition Trigger 功能 |
IFTTT 邏輯觸發 APP 軟體 (Line, Twitter, Gmail ...) | ||||
*1: 表格內為使用單一Protocol 時最大連線數量或使用量 *2: 同時使用多個 Protocol 或功能時,實際使用數量需配合 CPU Usage 控制於 80% 以下,請參考 UA 網頁介面的 CPU 數據 |
XV-board 擴充模組支援清單
UA 型號 | 支援插入一個 XV-board 擴充板模組 | ||
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XV-board 類別 | XV-board 型號 | ||
UA全系列 (UA-2200 / 5200 / 2800 系列) |
I/O 擴充板 | XV107, XV107A, XV110, XV111, XV111A, XV116, XV119, XV303, XV306, XV307, XV310 |
|
UA-2241M, UA-2841M UA-5231, UA-5231M |
RS-485 擴充板 | XV511i |
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IIoT 通訊服務器: UA 系列應用案例
客戶化工廠IT 系統要記錄水過濾系統的流量、壓力、水質相關數據。對開發人員困難的是不知道如何從過濾盤中的PLC 讀取內容。但藉由現場人員將 UA-5231M 佈署在系統盤前端,讓 UA-5231M 直接將 PLC 數據轉為 IT 系統支援的 OPC UA 服務,減輕 IT 人員設備與系統整合的難度。

* UA-5231 取代電腦的優勢 + 使用 OPC UA 接軌 OPC Classic
UA-5231 是一款嵌入式的工業物聯網通訊服務器,相比一般 PC,擁有體積小,耗電散熱少,及長時間運作更穩定的優點,並提供工業通訊標準協議OPC 的最新版本的 OPC UA Server 功能。OPC UA 對比 OPC Classic,在通訊上提供了防火牆親善的跨網域通訊,及 SSL/TLS 通訊加密的安全性連線通訊能力。




應用特色:
* Dead Band 區段邊界觸發
- 濃度過高危險警報
- 濃度下降安全通知
* 電腦/手機Mail通知
- Gmail、e-mail、Office 365 Mail、Dropbox......





UA IIoT 通訊服務器 線上試用
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UA-5231M + I/O模組
帳號 : root
密碼 : root