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IIoT/IoT 工業物聯網與物聯網介紹

【認證目的與預期成果】

  • 認證目的
    相信大家都知道物聯網和AI已經是目前趨勢,但為什麼我們要建立物聯網的認證呢?認證目標雖然是考核學生對物聯網及IIOT的基本認知,及建立相關通訊的能力。但更重要的是,讓學生能夠透過這個認證,建立物聯網的基礎及信心。

     
  • 預期成果
    – 透過物聯網實習套件,取代工業用昂貴設備,學習物聯網(IoT)的建立與IIoT的通訊概念。
    – 考核學生對物聯網及IIoT的基本認知,及建立相關通訊的能力。

【認證與教學特色】

【設備與場域】

【物聯網小常識】

▶ IoT/IIoT是什麼?

物聯網(Internet of Things,簡稱IoT)是一種計算裝置、機械、數位機器相互關聯的系統,具備通用唯一辨識碼(UID),並具有通過網路傳輸數據的能力,無需人與人、或是人與裝置的互動。


工業物聯網(Industrial Internet of Things,簡稱IIoT ) 是應用在工業上的物聯網,是互聯的感測器、儀表以及其他設備和電腦的工業應用程式以網路相連所成的系統,其中包括了製造以及能源管理。網路連線可以進行資料蒐集、交換以及分析,有助於提昇生產力以及效率,也有其他的經濟效益。IIoT是由分散式控制系統(DCS)演進而成,利用雲端運算完善和優化過程控制,達到較高程度的自動化。

▶ Node-RED/MQTT是什麼?

Node-RED 提供了一個基於Web瀏覽器的流程編輯器,可以使用圖形化的各種節點輕鬆地將流程連接在一起,快速將流程部署運行。可創建JavaScript函數,可以保存或共享應用程序的元素以供重複使用,運行時構建在Node.js 上。


MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 訊息佇列遙測傳輸 是ISO 標準(ISO/IEC PRF 20922)下基於發布 (Publish)/訂閱 (Subscribe)格式的訊息協定,可視為「資料傳遞的橋梁」它工作在 TCP/IP協定上,為了硬體效能低下的遠端裝置及網路狀況糟糕的情況下而設計的發布/訂閱型訊息協定,為此它需要一個訊息中介軟體,以解決當前繁重的資料傳輸協定。

 

▶ Modbus/OPC UA是什麼?

Modbus是一種串行通信協定,是Modicon公司(現在的施耐德電氣 Schneider Electric)於1979年為使用可程式化邏輯控制器(PLC)通信而發表。

Modbus已經成為工業領域通信協定事實上的業界標準,並且現在是工業電子裝置之間常用的連接方式。

Modbus比其他通信協定使用的更廣泛的主要原因有:

  • 公開發表並且無著作權要求
  • 易於部署和維護
  • 對供應商來說,修改移動原生的位元或位元組沒有很多限制

開放平台通信(Open Platform Communications,簡稱OPC ) 舊稱「用於過程控制的OLE」,是用於工業自動化的一種通信標準。

裝置製造商(特別是PLC)如果遵從這一標準,則即時資料可提供給OPC Server,上位機的軟體(稱為OPC Client)直接存取OPC Server就可以取得到裝置資料,從而對不同的裝置的差異透明化。


OPC UA的全名是OPC Unified Architecture(OPC統一架構)是OPC基金會應用在自動化技術的機器對機器網絡傳輸協議。

OPC UA和其前身開放平台通信(OPC)是由同一個組織所開發,但兩者有顯著不同。

基金會開發OPC UA的目的是發展比原來OPC通訊架構(只使用Microsoft Windows的進程交換COM/DCOM)更理想的架構,也更符合正在發展中的工業自動化。

OPC UA的規格開發了三年,之後花了一年實現通訊協定,OPC UA的第一個版本在2006年問世。

到2015年10月10日為止,OPC UA最近的版本是1.03。除了client/server通訊協定外,新版的OPC UA也加入了publish/subscribe的機制。