泓格科技的 I-87K 系列 I/O 模組擷取冷卻水塔的類比數據，包括冷熱水溫度、濕球溫度、出口壓力、靜壓液位、散熱風扇之馬達電流；PET 系列 PoE 乙太網路高速同步數據採集模組則接收加速規回傳的冷卻風扇系統振動數值。這些數據透過 Modbus TCP 通訊協定傳至 GRP 系列乙太網/串行/CAN 轉 4G 閘道器，再以 4G 通訊即時回傳到中控室的 SCADA，實現冷卻水塔系統的遠端即時監測，提升整體運作效率。
案例介紹
此案例之客戶為一家化工廠，主要從事化學品的製造、加工與處理，廠內設有專門的鍋爐、蒸餾塔、反應槽、冷卻水塔等核心設備，以生產高附加價值的產品。其中，冷卻水塔是製程中相當重要的排熱裝置，它運用水和散熱風扇將熱空氣流往上方帶動，並排放至大氣中，以降低系統溫度。此技術不僅適用於化工廠，在煉油廠、熱力發電廠和核電廠中亦有廣泛的運用。
以下將說明客戶如何採用泓格的智能冷卻水塔監測解決方案，透過 IIoT 技術進行數據採集，進而達到水塔效能的即時運算、風扇傳動系統的故障診斷，以及水塔散熱系統的損傷鑑別。
遠端監測好便利 水塔數據一把抓
此案場的監測點位眾多，為了簡化配線，泓格推薦客戶使用 ET-87P8-MTCP 8 槽智能乙太網 I/O 擴充單元，搭配 I-87017ZW 電壓/電流輸入模組擷取冷卻水塔的出口壓力值、靜壓液位值，以及散熱風扇的馬達電流值 ; I-87015PW 電阻溫度檢測器 (RTD) 輸入模組蒐集水塔冷熱水溫度和濕球溫度值，並透過乙太網路 (Modbus TCP 通訊協定) 將資料傳至 GRP-540M-4GE 乙太網/串行/CAN 轉 4G 閘道器。
此外，PET-AR400 PoE 乙太網路高速同步數據採集模組會將 iSN-701-F15-L030 IEPE 加速規蒐集的散熱風扇系統之減速機和馬達振動數值透過乙太網路 (Modbus TCP 通訊協定) 傳至 GRP-540M-4GE 乙太網/串行/CAN 轉 4G 閘道器。
GRP-540M-4GE 乙太網/串行/CAN 轉 4G 閘道器以 4G 無線通訊方式將所有的現場數據回傳至中控 SCADA 系統，進行後續水塔冷卻效能的分析、風扇傳動系統的故障診斷，以及水塔散熱系統的損傷鑑別。其系統架構圖如下:
I-87017ZW 電壓/電流輸入模組提供 20 單端或 10 差動訊號輸入通道、16-bit 解析度及最高 50 Hz 的取樣率。可獨立設定每個通道的電壓和電流輸入。
此案例中，I-87017ZW 電壓/電流輸入模組負責擷取現場的類比數據，包括: 出口壓力、靜壓液位、馬達電流值，並透過乙太網路 (Modbus TCP 通訊協定) 將數據傳至 GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉4G閘道器。
I-87015PW 電阻溫度檢測器 (RTD) 輸入模組提供 7 個 RTD 輸入通道，並支援 3 線式 RTD 線阻消除功能，無論導線長度多長，都能達到精準的量測。
此案例中，I-87015PW RTD 輸入模組會擷取 RTD 數據，包括: 水塔冷熱水溫度、濕球溫度。透過比較水塔出水溫度與冷卻水塔的冷卻極限溫度—濕球溫度，可以得知水塔的冷卻效能高低。這些數值會透過乙太網路 (Modbus TCP 通訊協定) 傳至 GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉4G閘道器。
ET-87P8-MTCP 8 槽智能乙太網 I/O 擴充單元是 Modbus TCP I/O 擴充單元，提供 8 個 I/O 插槽，可透過乙太網路擴充泓格科技 I-87K 系列 I/O 模組，以應付工業現場的各式監控應用。它提供兩個乙太網路端口，可建構菊花鏈拓撲， 讓多個 ET-87P8-MTCP I/O 擴充單元相互串聯或與其他乙太網設備串聯，以集中配線。此外，ET-87P8-MTCP 8 槽智能乙太網 I/O 擴充單元支援 Modbus TCP、Modbus RTU/ASCII 通訊協定，並具備 Modbus TCP 轉 Modbus RTU 閘道器功能。
iSN-701-F15-L030 IEPE 加速規主要用於振動量測，測量範圍為±80g，頻率回應範圍為 0.5Hz 至 15kHz。
在此案例中，iSN-701-F15-L030 IEPE 加速規用於量測水塔散熱風扇系統之減速機與馬達的振動數據，並將數值傳至 PET-AR400 PoE 乙太網路高速同步數據採集模組。
PET-AR400 乙太網路高速同步數據採集模組提供 4 個類比輸入通道，能同步採集 4 通道的 IEPE 加速規訊號，且可調整採樣頻率，每通道的採樣率最高可達 128 kHz。此外，其 24 位元 ADC 內建濾波功能，可過濾雜訊。PET-AR400 還提供 4 kV 靜電防護與 2500 VDC 的內部隔離，具有優異的穩定性。
PET-AR400 乙太網路高速同步數據採集模組適用於各種移動式、便攜式以及精密訊號的測量應用，並支援兩種 A/D 觸發模式：軟體觸發及類比輸入準位觸發。在軟體觸發模式下，可依指令觸發連續或是 N 筆數據的 A/D 採集；而類比輸入準位觸發模式則是在類比輸入值高於或低於預設電壓值時觸發 N 筆數據的 A/D 採集。
在此案例中，PET-AR400 乙太網路高速同步數據採集模組的作用是將 iSN-701-F15-L030 IEPE 加速規的數值透過乙太網路 (Modbus TCP通訊協定) 傳給 GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉 4G 閘道器，實現高效的數據傳輸與監控。
GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉 4G 閘道器能將乙太網路、RS-232、RS-485、CAN 等有線通訊轉換成 2G/3G/4G 無線通訊。其高性能的 CPU 能穩定處理大量資料，適用於嚴峻的工業環境中。此外，GRP-540M-4GE 也具備 GPS 功能，可應用於移動裝置上進行定位監控。
在此案例中，GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉 4G 閘道器以 4G 通訊將 I-87017ZW 電壓/電流輸入模組、I-87015PW 電阻溫度檢測器 (RTD) 輸入模組，以及 PET-AR400 乙太網路高速同步數據採集模組的數據傳回中控室，進行數據分析和管理。
泓格產品為此案例帶來的效益
泓格科技的 I/O 模組支援雙看門狗機制，Module Watchdog 會在模組不正常運作時自動重設 CPU；Host Watchdog 則可確保主機與 I/O 模組間的通訊正常，管理者也可預設 Safe Value 作為 I/O 模組收不到主機命令，且超過Timeout設定時間時的應變機制，而在輸出模組也有Power On Value，能確保模組在剛上電或復電時會進入預設的輸出狀態，藉此提升系統的可靠性與穩定性。
-
I-87K 系列 I/O 模組具備各項保護功能，包括: 4 kV ESD 保護、3000 VDC 模組內部隔離、+4 ~ +20 mA 斷線檢知、過電流保護和過電壓保護，使其在工業環境應用中能提供更好的抗雜訊干擾能力。
此案例中選用帶有 4G LTE 路由器功能的 GRP-540M-4GE 具備以下兩項優勢 : 一、可有效避開內部 MIS 的防火牆設定規範，確實將數據回傳至中控端。二、可隨時從異地來訪現場端設備，以排除問題。
GRP-540M-4GE 乙太網路/序列埠/CAN轉 4G 閘道器支援 4G FDD LTE、3G WCDMA 與 2G GSM，並提供 4G 路由器功能與 Port mapping 功能。
PET-AR400 乙太網路高速同步數據採集模組針對振動數值的蒐集，相比泓格 PET-7H 系列乙太網路高速同步數據採集模組 + SG-3000 系列訊號調理模組的架構更為簡單，能減少配線、節省空間和降低成本。
泓格能源管理解決方案：助力企業管理碳排放
廠區/設備端電力資訊擷取
PM-3000 智能電錶系列可以取得電力使用所產生的能源排放數值，例如: 冷卻水塔用電、冰水主機用電、空調與照明用電、製程機台設備用電等等。
在此案例中，這些數據可透過 Modbus RTU 協定傳送到 PMC 電錶集中器系列。
兼具邊緣運算與控制能力的電錶集中器
PMC 電錶集中器系列具備完整且彈性的電錶模組整合能力，除了提供即時的電力管理及資料記錄功能外，也能即時讀取和紀錄電錶所量測的設備電力使用資訊。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 PMC 電錶集中器系列機台偵測到設備的電壓電流異常時，可即時發出告警通知管理人員 (例如: Email、SMS 簡訊、LINE、微信等)。
在此案例中，PMC 電錶集中器系列可整合廠區與設備的用電資訊，並以 Modbus TCP 協定回傳至中控室。
IoTstar 是一套由泓格科技開發的工業物聯網雲端管理軟體，可對 PMC 電錶集中器系列，以及與其所連接的 I/O 模組與設備進行遠程監控和管理。透過 IoTstar Dashboard Service，每個電錶集中器皆有獨立的 Dashboard，可以圖像化顯示電壓、電流功率因素、累計功耗(kWh)等電力數據，以及即時的碳排放量數據，IoTstar Report Service 則提供報表統計與查詢服務，系統也能將產出的報表以PDF 和 Excel 的檔案格式匯出。
結語
泓格科技的智能冷卻水塔監測解決方案協助客戶蒐集冷卻水塔的相關數據，並將資料即時回傳至中控中心，達到遠端監測的目的，並在異常狀況發生時，及時前往處理，減少停機的時間。且管理人員也能運用這些數據進行後續的分析，及早擬定預防保養策略。
針對石化產業，泓格科技除了提供智能冷卻水塔監測解決方案外，亦於煉油廠中導入 ZigBee 無線油氣外洩偵測解決方案，在廠區結合氣體、環境與電力監控，透過無線通訊克服廣大廠區的距離問題，同時避免毒化災害危機。此外，泓格科技還提供瓦斯整壓站監測解決方案，即時遠端監測現場管路的狀態和影像，有效減少人力巡檢的成本，且能保障市民之生命財產安全。
相關產品
