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兩個網路,一台工業平板電腦:QEC-PPC-M-090T-S 串接機台端與工廠端網路

2026-09-18

隨著設備逐漸走向聯網化,設備製造商經常面臨一個實際的網路架構問題:

機台端網路與工廠端網路,往往肩負完全不同的任務。

在機台端,控制器、I/O、驅動器與感測器可能透過獨立網路,以 Modbus TCP 等通訊協定交換設備狀態與控制資料;到了工廠端,SCADA、監控或資料採集系統則可能需要透過 OPC UA 取得機台資訊。

兩邊的資料需要互通,但這並不代表兩個網路也必須直接互通。

在一般架構中,這類需求可能需要增加工業電腦或通訊閘道器,再搭配額外的網路設備。 QEC-PPC-M-090T-S 則透過可程式化 HMI 工業平板電腦與兩組獨立乙太網路介面的整合,提供另一種更精簡的架構選擇。

QEC-PPC-M-090T-S

如上圖所示,QEC-PPC-M-090T-S 可以直接位於機台端網路與工廠端網路之間,同時負責現場 HMI 操作,不需要再將多個功能分散於不同設備。

QEC-PPC-M-090T-S 不只是現場操作介面。透過兩組獨立乙太網路介面,它可以在機台端透過 Modbus TCP 與機台控制器交換資料,並將指定資料透過 OPC UA 提供給工廠端的 SCADA 或上位系統,同時維持兩側網路的獨立性。


雙乙太網路:分別連接機台端與工廠端

QEC-PPC-M-090T-S 提供兩組獨立乙太網路介面,可依應用需求分別配置於不同網段:

  • 1 × 10/100 Mbps 乙太網路 (LAN) — 適合連接機台端的控制器與現場設備網路。
  • 1 × Gigabit 乙太網路 (GLAN) — 適合連接工廠端的 SCADA、上位系統或資料網路。
 

雙乙太網路的價值不只是多一個網路連接埠,而是讓開發者能依照應用架構,將機台端通訊與工廠端連線分別配置於不同網段。

本文示範使用 Modbus TCP 與 OPC UA,是為了具體呈現兩組乙太網路介面所負責的不同網路角色,並非將兩組介面固定或限定為這兩種通訊協定。開發者仍可依實際系統需求,選擇合適的通訊方式與資料流向。

同時,QEC-PPC-M-090T-S 可透過 86Duino IDE 以 C/C++ 開發應用程式,讓開發者自行設計兩側的通訊、資料映射與應用程式邏輯。

雙乙太網路負責連接兩個不同的網路角色;86Duino IDE 則讓開發者決定兩側資料如何交換與使用。


適合直接部署於機台現場的工業設計

了雙網路架構,QEC-PPC-M-090T-S 的硬體設計也考量機台現場的部署需求。其採用 無風扇設計,可減少風扇本身的維護需求,也降低強制氣流主動將環境灰塵帶入設備的情況。

IP65 前面板 可在設備正確安裝於操作面板或控制箱後,協助保護面向操作端的螢幕與觸控區域,降低灰塵與水侵入前面板的風險。IP65 防護等級僅適用於前面板,並非整機外殼。

面對工廠現場的溫度變化,標準操作溫度範圍為 0°C to +60°C,另提供 -20°C to +70°C 的寬溫選配。這些設計使 QEC-PPC-M-090T-S 不只是整合 HMI 與通訊協定閘道功能的平台,也是一台適合直接部署於機台現場的工業平板電腦。


讓資料互通,而不是直接打通網路

雙網路架構的關鍵概念是:需要互通的是資料,而不是直接打通兩個網路。

QEC-PPC-M-090T-S 並不是將機台端網路與工廠端網路設為透明網路橋接。兩組乙太網路介面各自維持不同的網路角色,而真正跨越兩側的是應用程式選擇交換的資料。

例如,從機台端透過 Modbus TCP 取得的設備資料,可以先由 QEC-PPC-M-090T-S 處理,再選擇性地映射為 OPC UA 變數,提供給工廠端使用。

需要互通的是資料,而不是直接打通兩個網路。

對設備製造商而言,這讓機台端網路可以繼續專注於設備通訊,同時將工廠端真正需要的資料提供給 SCADA 或其他上位系統。

對既有設備升級而言也特別實用——原本的機台端網路不一定需要重新設計,就能增加面向工廠端的資料介面。


實際雙網路示範:從機台端到工廠端

為了實際呈現雙乙太網路在設備聯網中的應用方式,本次不只以架構圖說明,也以 QEC-PPC-M-090T-S 建置一套可實際運作的雙網路示範系統。

在這套系統中,QEC-M-070T 仍負責機台端的 EtherCAT 控制,並連接 R11CFFG EtherCAT I/O 模組與 Modbus RTU I/O 板,收集現場 I/O 與設備資料。QEC-M-070T 再透過機台端網路,以 Modbus TCP 與 QEC-PPC-M-090T-S 交換製程資料、狀態與命令。

到了工廠端,QEC-PPC-M-090T-S 則將指定資料透過 OPC UA 伺服器提供給 UaExpert 或 SCADA 等 OPC UA 用戶端,讓上位系統可以從工廠端網路取得機台資訊。

 

本次示範的資料路徑可以簡化為:

機台 I/O → QEC-M-070T → Modbus TCP → QEC-PPC-M-090T-S → OPC UA → 工廠端用戶端

資料交換是雙向的。機台端的設備狀態與製程資料可以傳送至工廠端;經過允許與處理的控制命令,也可以再傳回機台控制器。

這裡的重點並不是讓 QEC-PPC-M-090T-S 直接轉送兩個網路之間的封包。在本次實際示範中,它同時扮演現場操作面板、通訊協定橋接與網路邊界;機台端的 EtherCAT 控制則仍由 QEC-M-070T 負責。

透過實際操作,可以直接看到雙網路架構的運作方式:操作人員可在 QEC-PPC-M-090T-S 本機 HMI 查看機台狀態,同一時間,經過選擇的設備資料也能提供給工廠端系統使用。


不只是通訊協定閘道器

一般固定功能的通訊協定閘道器可以進行不同通訊協定之間的資料轉換,但對聯網設備而言,僅完成通訊協定轉換往往還不夠。

現場操作人員仍需要查看設備狀態、調整參數、監控通訊狀態、確認警報,以及判斷控制命令是否真正被設備接受。

透過 QEC-PPC-M-090T-S,通訊邏輯與 HMI 視覺化可以在同一平台上完成。開發者可使用 86Duino IDE 以 C/C++ 建立應用程式邏輯,並透過 86HMI 的圖形化開發環境設計觸控操作介面。

QEC_SCARA

因此,從機台端取得的資料不只用於通訊,也能直接成為現場 HMI 的顯示與操作資訊。在本次示範中,HMI 畫面包含服務狀態與即時 I/O 總覽、手動控制、網路與通訊協定設定、診斷及事件記錄,讓通訊狀態、設備資料與操作功能集中在同一個介面中。

同時,指定資料也能經過映射後透過 OPC UA 提供給工廠端。開發者還可以依設備需求定義哪些參數只能讀取、是否接受遠端命令,以及機台控制器、本機觸控螢幕與工廠端 OPC UA 用戶端之間的控制權限。

這也是 QEC-PPC-M-090T-S 與固定功能通訊協定閘道器之間很重要的差異:

它不只是轉換資料,也能決定資料如何被顯示、處理與使用。


一台工業平板電腦,整合多種功能

透過觸控螢幕、嵌入式 x86 控制平台、可程式化環境與雙乙太網路,QEC-PPC-M-090T-S 可以在單一設備中整合:

  • 現場 HMI 與設備操作
  • 機台端網路通訊
  • 工廠端系統連線
  • 資料映射與通訊協定轉換
  • 依應用需求設計的控制與存取邏輯
 

在本次示範架構中,QEC-PPC-M-090T-S 同時扮演 操作面板、通訊協定橋接與網路邊界;機台端的 EtherCAT 控制則由 QEC-M-070T 負責。

對原本需要配置 HMI、額外閘道器/工業電腦與網路設備的應用而言,這種整合方式有助於減少設備數量、配線、設定項目以及控制箱所需空間。


適合哪些應用?

這種雙網路架構特別適合:

  • 既有設備聯網升級 — 保留原本的 Modbus 架構,同時增加 OPC UA 連線能力
  • SCADA 整合 — 將指定的設備資料提供給工廠監控系統
  • 機台端與工廠端連線 — 區隔設備層與工廠層的網路通訊
  • 精簡型機台設計 — 降低 HMI、閘道器與額外網路設備的數量
  • 客製化聯網設備 — 依需求定義資料映射、命令權限或通訊行為
 

對正在從單機設備走向聯網製造的設備製造商而言,不一定需要重新設計整套控制架構。

有時真正需要的,只是一個更有效率的方式,連接機台端與工廠端。

兩個網路,兩種角色,一台可程式化工業平板電腦。

透過 QEC-PPC-M-090T-S,機台端網路可以繼續專注於設備通訊,工廠端網路則取得所需要的資料,而真正決定兩側如何交換資訊的,是開發者所設計的應用程式。


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QEC-PPC-M-090T-S主要特點:

  • 搭載 DM&P Vortex86EX2 處理器(533MHz)
  • 512MB DDR3 板載記憶體
  • 3 × USB、Gigabit Ethernet、LAN、音訊介面、DC +12~50V 電源輸入
  • 9 吋 TFT LCD(1024 × 600 解析度),配備電阻式觸控螢幕
  • 工業級工作溫度:0~+60°C(可選配 -20~+70°C)
  • 標配 32MB SPI Flash 與 2GB SLC eMMC 板載儲存空間(可選配 16GB eMMC)
  • 通過 CE / FCC / VCCI 認證,並完成耐衝擊、耐振動測試,前面板達 IP65 防護等級
  • 支援 DC +12~50V 寬範圍電源輸入
  • 支援 86Duino 整合開發環境(IDE)

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