泓格半導體倉儲 ZigBee 無線溫溼度監測解決方案
使用 DL-100 系列溫溼度資料擷取器及 ZigBee 系列無線通訊模組，將倉儲的溫溼度數據即時傳送至中控中心的 AVEVA Edge 圖控軟體做遠端監測，當溫溼度數值異常時，會觸發告警裝置，讓管理者能有效地掌握倉儲溫溼度的變化，並在緊急狀況發生時即時進行處理。
案例介紹
此客戶生產的高科技半導體封裝材料品質易受溫溼度影響。若長期置放於潮濕環境下會產生潮解現象，嚴重影響產品品質，故需要檢測倉庫的溫溼度數據以達品質控管之目的，並符合相關機構稽核的需求。
庫房的溫濕度過去都是透過人工定期巡檢來監控與手動填寫的方式來記錄，但常有誤抄或溫度異常出現許久卻無人處理的問題。因此，客戶想為其龐大的倉儲建立一個自動化的溫溼度監測系統，將數據即時自動傳至中控室進行儲存與分析，且希望在溫溼度異常時能有告警功能警示相關人員。
然而，此廠區有 6 間獨立且分散的倉儲，每個倉儲的空間皆十分巨大，佈線非常不易，若連接實體線路需花費高昂成本。此案例將說明客戶如何使用泓格的 ZigbBee 無線倉儲環境監測解決方案，達成多個倉庫獨立的全天候溫溼度監測，並在數據異常時自動觸發警報警示相關人員。
泓格 ZigBee 無線倉儲溫溼度監測方案
此案例中，客戶在 6 個倉庫中各安裝 1 個 DL-100TM485S 溫溼度資料擷取器量測溫濕度，透過Modbus RTU 通訊協定將數據傳至 ZT-2551 ZigBee 無線 RS-485/RS-232 轉換器 ，再透過 ZigBee 無線訊號，經由 ZT-2510 ZigBee 中繼器傳送至 ZT-2570 Ethernet/RS-232/RS-485 轉 ZigBee 轉換器，再藉由 Modbus TCP 通訊協定將所有資料回傳至中控端的電腦，由中控端的 AVEVA Edge 圖形監控軟體統一記錄、分析與繪製現場的溫濕度、趨勢圖，並設定溫濕度高低警報值。當任一倉儲的溫溼度超出標準值時，會透過 tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組驅動 ALM-Horn-BR告警模組，並同時傳送Email告警訊息通知管理人員前往察看。其架構圖如下:
DL-100TM485S 系列溫溼度資料擷取器，可用於記錄溫度、濕度和露點資料，支援 RS-485 通訊界面，並提供 LCD 螢幕來顯示各式溫度、溼度與露點溫度模組 ID 等數據，最多可儲存4088筆溫度與濕度資料。此案例中，共使用 6 個 DL-100TM485S 溫溼度資料擷取器分別監測 6 個倉儲的溫濕度，並透過 Modbus RTU 通訊協定傳送至 ZT-2551 RS-232/RS-485 轉 ZigBee 轉換器。
ZigBee是一種基於 IEEE 802.15.4 標準的無線規格（WPAN），適用於10 ~ 700公尺中長距離的自動控制與分散式系統。具有使用簡單、抗干擾力強、成本低、安全性高等特點。
泓格科技的 ZigBee 系列產品是基於 IEEE 802.15.4 標準協定所設計，其通訊頻率可調整介於 2405 MHz ~ 2480 MHz 之間，並固定劃分為 16 個 RF 通訊頻道，每個 RF 通訊頻道的頻率間隔 5 MHz；同時提供了16384 個邏輯網路群組代碼 (Pan ID, 0x0000 ~ 0x3FFF)。 另外也遵循 ZigBee 聯盟制訂的通訊規範 ZigBee 2007 (ZigBee Pro)。
此案例中，六個倉儲內皆設置一個 ZT-2551 RS-232/RS-485 轉 ZigBee 轉換器，分別接收各倉儲中的 DL-100TM485S 溫溼度資料擷取器所量測到的數據，並轉換成 ZigBee 無線通訊傳送至走道的 ZT-2510 ZigBee中繼器。
ZT-2510 ZigBee 中繼器可收集多個 ZT-2551 Zigbee 轉換器的訊號，並延伸 ZigBee 的傳輸距離與範圍，將數據傳至中控室的 ZT-2570 Ethernet/RS-232/RS-485 轉 ZigBee 轉換器，接著再透過 Modbus TCP 通訊協定回傳到中控電腦上，以解決現場端佈線不易的問題。
AVEVA Edge 是一款全方位、整合開發的圖形軟體，擁有能製作功能強大的 SCADA 和 HMI 應用程式所需的基本組件，並支援所有 Windows 執行平臺，包括 Windows Embedded Compact、Windows Embedded Standard、Windows 8.1/10/11 和 Windows Server Editions (Server 2012/2016/2019)。AVEVA Edge 執行時，除了支援本機端的操作，還支援遠端網頁的監控，使用上相當便利。
此案例中，溫溼度資料最後傳送至中控室後，AVEVA Edge 圖控軟體即可顯示趨勢圖，記錄溫溼度於每時段的變化，另可以 CSV、PDF、Excel 報表形式輸出做後續應用。當察覺溫溼度有異時，AVEVA Edge 會透過 tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組觸發 ALM-Horn-BR 告警模組，以聲光警示相關人員。
tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組提供兩通道的數位輸入及兩通道的光耦合繼電器輸出，並支援 Modbus TCP/UDP、MQTT 通訊協定，能夠與 HMI、SCADA、PLC 進行整合。此案例中，當溫溼度數據異常時， tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組會接收 AVEVA Edge 的指令觸發 ALM-Horn-BR 聲光告警模組。
泓格產品為此案例帶來的效益
ZigBee無線模組可以將 RS-485 串列通訊轉為無線訊號，解決了此案例中倉儲與中控室之間的佈線問題。透過ZigBee Mesh 多路徑的特色，能夠在其中一條路徑不通時，自行尋找其他路徑做傳輸，以迴避無線設備之間的實體障礙物，且相較 Wi-Fi 訊號只能走直線，透過 ZT-2510 ZigBee中繼器，訊號就可以轉彎，成功的被傳送到中控端。
泓格提供多種功能的ZigBee通訊模組，如ZT-2055-IOP (Pair connection) 具備一對一的I/O Pair-connection功能；ZT-2055-IOG (Pair connection for group)有一對多的 I/O Pair-connection功能；MDC-211-ZT 為 ZigBee 資料集中器，提供多元通訊界面，包括Ethernet、ZigBee Wireless、RS-232與RS-485，可輕鬆將各類數據回傳至中控中心；ZT-2530M 則是一款用於連接兩個不同的ZigBee 網絡的 ZigBee 橋接器。
AVEVA Edge 圖形控制軟體擁有多種圖表與設計工具，透過圖表編輯介面能夠創造出符合應用需求的畫面，結合相關元件、賦予其動態屬性來達到所需的功能。其具備歷史趨勢圖、多種即時警報設定、PDF 與 CSV 等格式報表匯出、保護資訊斷線的備援裝置、內建支援 SQL 資料庫、多國語言選擇等功能。
泓格的 I/O 模組皆支援 Modbus 通訊協定，可輕鬆與多種設備整合。
tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組具小巧的體積，可以輕鬆安裝在任何地方，甚至直接嵌入機器中，且附有兩個可拆卸的接線端子連接器，便於接線。
tET-P2POR2 微型 Ethernet I/O 模組具備雙看門狗功能，包括 CPU 看門狗與 Host 看門狗。當內建韌體運作異常，CPU 看門狗會負責重新啟動 CPU，而 Host 看門狗則會監控 I/O 模組與主機間的通訊狀況，若出現異常，即設定裝置回復到預設之安全值。另支援 Pair-connection 功能，使用者不用額外撰寫程式，即可把現場的 DI 訊號直接傳到遠端 DO。
tET-xxxx 系列 I/O 模組是少點數的Ethernet I/O，如需多點數Ethernet I/O模組可選擇 ET-70xx, ET-72xx, ET-22xx系列I/O 模組。
ALM-Horn-BR警告模組具4種警報音及紅藍色閃光，支援數位訊號輸入，能即時以聲音及閃光通知相關人員。
泓格無線環境監控解決方案
泓格科技提供全方位的無線環境監控解決方案，除了使用 DL-100 系列溫溼度資料擷取器測量溫度與濕度，也能搭配 iSN 系列漏液偵測模組偵測環境中的漏液情形、PM-3000 系列智能電錶蒐集用電資訊、tM系列 I/O 模組控制門禁系統，並透過 MDC-700 系列 Modbus 資料集中器與 PMC-2241M 電錶集中器一次將資料快速回傳至中控室，以協助客戶隨時掌控廠區以及中控室的環境狀況。在中控室的電腦上則可安裝泓格 IoTstar 工業物聯網雲端管理軟體做視覺化的顯示與管理。
環境漏液資訊偵測
iSN-101/S2 漏液偵測模組搭配 CA-LLD-DC 漏液偵測線可用於偵測環境的漏液問題，協助客戶針對大面積漏水或是管線破裂進行偵測，並在偵測到漏液時將資訊傳回中控端，讓相關人員能在第一時間獲得通報。
廠區與機台電力資訊擷取
泓格三相智能電錶 PM-3133-100 具備高精度的特性，能準確蒐集電力資訊，用來擷取廠區與中控室內設備機台的用電資訊，並將數據回傳至中控室進行管理。
門禁系統控制
tM-PD3R3 數位輸入繼電器輸出模組可回傳門禁刷卡機的資料，並由 PMC-2241M 電錶集中器進行門禁管理。當刷卡成功時，PMC-2241M 會透過 tM-PD3R3 數位輸入繼電器輸出模組開啟門鎖，刷卡失敗時，PMC-2241M 則發送告警訊息給管理人員。
具備 ZigBee 無線傳輸功能的 Modbus 資料集中器
MDC-211-ZT 為 ZigBee 轉 Modbus 資料集中器提供 Data Logger 功能，且具備乙太網路、RS-232、RS-485 與 ZigBee 通訊介面，可將使用 Modbus RTU 協定的設備升級到使用 Modbus TCP 協定做溝通，並將從端不同設備讀回來的資料合併成連續位址的格式，讓主端的電腦主機能一次讀回多個從端設備的資料，取代以往的輪詢方式，以節省來回讀取設備的時間。MDC-211-ZT 可透過 ZigBee 無線通訊界面接收現場端 ZT 系列模組依序回傳的溫溼度、漏液、電錶資訊，以解決現場佈線不易的問題。同時，也能透過有線的 RS-485 通訊介面接收中控室內的溫溼度、漏液、電錶資訊，並利用乙太網路將所有資料傳送至 PMC-2241M 電錶集中器。
兼具邊緣運算與控制能力的電錶集中器
PMC-2241M 電錶集中器具備完整且彈性的電錶模組整合能力，提供即時的電力管理及資料記錄功能外，即時讀取電錶所量測的用電設備電力使用資訊，並進行記錄。其支援多種通訊協定，具內建網頁伺服器 Web Server，使用者可藉由瀏覽器直接進行各項電力資訊瀏覽及系統參數設定。
透過 IF-THEN-ELSE 邏輯運算功能，可穩定高效地執行自動化邏輯，當下端設備的電壓、電流、溫度或環境中的溫濕度等數值出現異常時，可即時發出告警並通知管理人員 (例如: Email、SMS 簡訊、LINE、微信等)。除了整合廠區與機台的電力資訊，也蒐集溫溼度、漏液與門禁資訊，並以 Modbus TCP 協定傳送至 IoTstar 工業物聯網雲端管理軟體。
可視化戰情室
IoTstar 為泓格所研發的工業物聯網雲端管理軟體，可對泓格的 WISE/PMC/PMD 系列物聯網控制器以及與其所連接的I/O模組、裝置與設備進行遠程監控和管理。透過 IoTstar Dashboard Service，使用者可依據個人需求彙整與建立不同的 Dashboard，並且可分享此 Dashboard 給其他人。IoTstar Report Service 則提供報表統計與查詢服務，系統也能將產生出的報表以 PDF 和 Excel 的檔案格式匯出。
結語
泓格的無線溫溼度監控方案協助客戶取得各倉儲內的即時溫溼度資料，並透過 ZigBee 無線傳輸克服佈線問題，省下龐大成本。中控室可分析 ZigBee 傳來的溫溼度數據，在異常時啟動警報系統，並傳送即時告警訊息給管理人員。此方案能提升品質管控與方便相關單位稽查，亦可應用於食品加工產線，對於建立完善的生產履歷而言是相當重要的一環。
泓格無線解決方案也已應用於其他多個場域，例如在台灣水產養殖場，同樣是透過 ZigBee 將現場數據傳回中控室；阿里山的泓格電動遊園車隊管理解決方案則使用 GTP-541M 單元裝置搭配 M2M RTU Center 管理軟體，以 3G/4G 無線通訊監測遊園車的電量。
針對部分無法使用 ZigBee、3G/4G 等通訊方式的案場，泓格也提供其他的無線監控解決方案，包括: 利用 RF(radio frequency) 遙控自行車噴漆產線天車的無線監控解決方案；LoRa 無線數據機在醫院移動型防疫機器人之應用；使用 433MHz 無線通訊頻段傳輸數據的森林園區無線緊急求救按鈕系統。
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