使用泓格環(huán)境監(jiān)測模塊、M-7000系列I/O模塊、PM-3133-100-MTCP三相智能電表、MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器、GTM-204M系列調制解調器以及AVEVA Edge組態(tài)軟件的主要組合，將信息機房升級成云端系統(tǒng)，可完整地監(jiān)測機房中的電力、溫濕度、機柜門位狀態(tài)、空調系統(tǒng)與漏液情形。

案例介紹

建置于中國臺灣高速網(wǎng)絡與計算中心的「臺灣杉二號」(Taiwania 2)，為中國臺灣首座AI超級計算機主機，在2018年底公布的全球500大高速計算主機（TOP500）中，排名第20名；能源效率（Green500）排名第10名。

高速計算機（數(shù)據(jù)）中心的二大指標為「計算力」與「能源效率 PUE」。臺灣杉二號「Taiwania 2 」的計算能力達 9 PFLOPS（每秒執(zhí)行9千兆次浮點運算）的優(yōu)異效能，溫水冷卻系統(tǒng)的能源效率達 1.2 PUE 白金等級。

能源效率（PUE）比較表格

而放置這個超級計算機的信息機房，其電力、溫濕度等環(huán)境的監(jiān)控規(guī)劃也相當重要，泓格客制化的環(huán)境與能源管理解決方案，將機柜的溫濕度及電力數(shù)據(jù)，實時呈現(xiàn)在中控中心，協(xié)助客戶達到節(jié)約能源、預防保養(yǎng)及安全防災的目的，同時監(jiān)測機柜門位，防止非法入侵，以確保檔案安全。此案例將說明泓格環(huán)境與能源監(jiān)測解決方案如何協(xié)助此客戶實時監(jiān)測信息機房機柜。

Peta級 超級計算機「臺灣杉二號」

(照片來源: 中國臺灣高速網(wǎng)絡與計算中心)

泓格環(huán)境及能源監(jiān)測解決方案

泓格環(huán)境及能源監(jiān)控解決方案在此案例的應用可分為五部分:

1、使用iSN-104漏液監(jiān)測模塊與CA-LLD-DC100X-L030漏液偵測線，監(jiān)測機柜周圍漏液情形。

2、使用DL-10溫濕度感測模塊，監(jiān)測機柜內溫濕度數(shù)據(jù)。

3、使用M-7051D-G數(shù)字輸入模塊，監(jiān)測機柜門位狀態(tài)的門禁安全。

4、使用PM-3133-100-MTCP三相智能電表，測量機柜冷卻系統(tǒng)用電。

5、使用MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器，將通過Modbus RTU協(xié)議傳輸?shù)穆┮?、溫濕度、門位狀態(tài)、空調系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，以Modbus TCP協(xié)議傳回中控中心的AVEVA Edge組態(tài)軟件。

架構圖1

由iSN-104 I/O模塊與CA-LLD-DC100X-L030漏液偵測線組成的漏液監(jiān)測模塊，能將布線區(qū)域內偵測到的漏液情況透過Modbus RTU傳送至MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器。

DL-10溫濕度感測模塊可測量特定空間內的溫度與濕度，并將這些數(shù)據(jù)通過Modbus RTU傳送至MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器，進行環(huán)境監(jiān)測。DL-10溫濕度感測模塊的體積小，可大幅度節(jié)省空間；由于機柜的空間狹小，客戶因此選用DL-10測量機柜中的溫濕度。

M-7051D-G 數(shù)字輸入模塊支持Modbus RTU以及DCON通訊協(xié)議，提供16 個數(shù)字輸入通道，可滿足干接點和濕接點接線，而干接點的接線有效距離可達500公尺。此模塊具備16個LED指示燈，可用于監(jiān)控數(shù)字輸入通道的狀態(tài)。此案例中，此功能方便管理人員監(jiān)控機柜門位的門禁安全。

PM-3133-100-MTCP三相智能電表具備高精度的特性，適用于低電壓的一次側以及中、高電壓的二次側。用戶能夠取得可靠和準確的能源消耗數(shù)據(jù)，并實時監(jiān)控與操作設備。此模塊提供開口式CT，其最大的輸入電流為400 A、輸入電壓范圍為10~500 VAC，兼容于各國電壓規(guī)范。在此案例中，PM-3133-100-MTCP三相智能電表通過Modbus TCP協(xié)議，將冷卻系統(tǒng)電力數(shù)據(jù)直接傳送到中控端計算機。

MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器支持Ethernet、RS-232 與 RS-485 通訊接口，并提供Modbus通訊協(xié)議定義的AI/AO/DI/DO四種類型數(shù)據(jù)，每種數(shù)據(jù)各9600個數(shù)據(jù)緩存器，可將使用Modbus RTU通訊協(xié)議的設備升級到使用Modbus TCP協(xié)議做溝通。將從站不同設備讀回來的數(shù)據(jù)合并成連續(xù)地址，讓主站的計算機主機能一次讀回多個從站設備的數(shù)據(jù)，取代以往的輪詢方式，節(jié)省來回讀取設備的時間。

一個MDC-714 Modbus數(shù)據(jù)集中器有4個接口，每一個接口可接一條RS-485線，而一條RS-485在線最多可連接32個Modbus RTU的模塊，因此很適合用在像數(shù)據(jù)中心這類需監(jiān)測點位多的環(huán)境中，收集多個Modbus模塊的數(shù)據(jù)。

AVEVA Edge是一款全方位、整合開發(fā)的組態(tài)軟件，擁有能制作功能強大的 SCADA和HMI應用程序所需的基本組件，支持所有Windows執(zhí)行平臺。在此案例中主要是通過HMI和AVEVA Edge的InduSoft 功能，提供客戶簡易友善的人機界面操作，達到數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制和通訊功能一體化。之后整合設備層、網(wǎng)絡層以及服務層所收集到的數(shù)據(jù)，使用于分析和可視化，并提供完整圖表，儲存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)或其他相關功能。此外，可以通過GTM-204M-4GE的聯(lián)機設定，當設備異常時，可實時發(fā)送警報信息至管理者的移動設備。

GTM-204M-4GE是一款工業(yè)4G調制解調器，可支持2G/3G/4G無線通信傳輸數(shù)據(jù)。GTM-204M系列調制解調器的功能允許各種 PLC和PC的應用程序利用SMS和2G/3G/4G連接傳輸數(shù)據(jù)。在此案例中，因考慮資安問題，機柜的運行及周圍環(huán)境狀況異常時，不能透過網(wǎng)絡使用一般的MAIL及LINE方式傳送信息，因此選用資安性較高的GTM-204M-4GE調制解調器，將異常狀況的警告信息傳送給管理者。

泓格產品為此案例帶來的效益

 ● iSN-100系列漏液偵測模塊與M-7051D-G數(shù)字輸入模塊提供雙看門狗機制，可設定Host Watchdog確保主機與I/O模塊間的通訊正常，與默認Safe Value作為I/O模塊收不到主機命令時的應變機制。

 ● MDC系列Modbus數(shù)據(jù)集中器支持CSV檔案設定組態(tài)，能夠在電子表格軟件（Excel）或純文本檔中編輯。在CSV中編輯Modbus RTU 命令后將檔案匯入MDC系列Modbus數(shù)據(jù)集中器，就可以同時變更多個從站設備的 Modbus RTU指令，使管理設備更省時有效率。

 ● PM-3000系列智能電表除了支持Modbus TCP協(xié)議，也支持Modbus RTU、EtherNet與CANopen等通訊協(xié)議，使用者可依照實際案場的通訊協(xié)議挑選合適的智能電表。

 ● M-7051D-G數(shù)字輸入模塊可監(jiān)控機柜門位的狀態(tài)，通過監(jiān)控機柜門運作的電流輸出/輸入及電壓狀況控管門禁。

 ● GTM-204M系列調制解調器搭配SMS信息警告，可在調制解調器內設定相關人員的電話號碼。于機柜運行及周圍環(huán)境狀況異常時，發(fā)送SMS信息警告，相關人員可實時接收機柜運作及周圍環(huán)境狀況的警告信息。

 ● AVEVA Edge組態(tài)軟件擁有多種圖表與設計工具，用戶能通過圖表編輯界面創(chuàng)造符合應用需求的畫面，結合相關組件并賦予其動態(tài)屬性。而AVEVA Edge同時也具備輕松取得數(shù)據(jù)的歷史趨勢圖、多種實時警報設定、PDF與CSV等格式報表導出、保護信息斷線的冗余系統(tǒng)、內建支持SQL數(shù)據(jù)、多國語言選擇等功能，使數(shù)據(jù)以可視化的方式呈現(xiàn)。

AVEVA Edge - 電力系統(tǒng)畫面 (此圖僅為示意圖)

PMC系列電表集中器 — 兼具管理電力數(shù)據(jù)與環(huán)境設備功能的IIoT邊緣運算控制器

系統(tǒng)架構圖

PMC系列電表集中器具備完整且彈性的電表模塊整合能力，可讀取電表所測量的設備實時用電信息并將其記錄，且內建 IF-THEN-ELSE 邏輯運算功能，可穩(wěn)定高效地執(zhí)行自動化邏輯運算。當偵測到設備的電壓、電流出現(xiàn)異常時，可實時發(fā)出警告并以Email、SMS短信、LINE、微信等方式通知管理人員。

不是每個SCADA軟件都具有電力分析功能或接口，PMC系列提供電力分析報表與內建Web server，管理者可通過瀏覽器取得電力信息并分析，無需額外增加軟件開發(fā)成本。

PMC-2241M有兩個接口，代表有兩個IP位置，一個對中控端，另一個獨立IP對PM系列電表，建立子網(wǎng)，以此達到數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)保護的功效。而當SCADA中控端斷線時，能保持電表信息正常傳送、IF-THEN-ELSE持續(xù)運作與異常狀況處理。另有數(shù)據(jù)補遺功能可在SCADA重新聯(lián)機后，將數(shù)據(jù)重新送回中控端，確保數(shù)據(jù)完整性。

NS-205非管理型 5 端口工業(yè)以太網(wǎng)絡交換機，可將Modbus RTU/TCP統(tǒng)一整合，將數(shù)據(jù)傳送至PMC-2241M電表集中器集中，再傳送至SCADA中控端，做數(shù)據(jù)分析、儲存、制成圖表，以可視化的方式呈現(xiàn)給管理員，方便管理與監(jiān)控。

結語

泓格提供的環(huán)境監(jiān)測及能源管理的解決方案，能將機柜周圍環(huán)境的溫濕度、漏液、機柜門位、空調系統(tǒng)及機柜電力信息可視化，方便客戶實時取得電力消耗資訊與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。此模式也成功復制在其他產業(yè)與國家，例如中國臺灣某航空公司的信息機房環(huán)境與電力監(jiān)測、土耳其Turkcell數(shù)據(jù)中心環(huán)境與門禁管理。

隨著自動化時代的來臨，取代傳統(tǒng)人工操作模式，現(xiàn)代人可以更有效率的取得數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)以及大幅節(jié)省人力成本。使用泓格多元化模塊，達到全天候監(jiān)控現(xiàn)場狀況以及機臺設備預知保養(yǎng)，讓泓格協(xié)助您朝向智能工廠的目標邁進。