工業4.0 的物聯網智慧工廠應用與實作：使用 Arduino．Node-RED．MySQL．Node.js

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工業4.0 的物聯網智慧工廠應用與實作：使用 Arduino．Node-RED．MySQL．Node.js

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內容描述

將物聯網應用於智慧工廠，掌握傳統產業的轉型先機
使用Arduino × Node-RED互動串聯，建立工業4.0的物聯網世界

物聯網與工業4.0是近幾年很重要的研究課題。工業4.0的主要載體是智慧工廠，物聯網在智慧工廠的應用，給傳統產業帶來全新的變革，有望產生巨大的商業價值，引領我們進入第四次工業革命。

本書適用於大專院校「微處理機」、「物聯網應用」、「工業4.0概論」等課程，可提供老師教學、學生研習之用。若你是專案設計者、工廠工程師，也很適合閱讀本書。本書的內容安排由淺入深，說明了物聯網在智慧工廠應用的幾個重要主題，如RS485、Modbus協定、OPC UA協定、MQTT協定及REST API設計理念。書中安排了36個實作單元，以市面上常見的Arduino開發板作為實習設備，並以Node-RED作為後端平台，讓讀者可以經由實作過程，而進入物聯網與工業4.0的世界。

閱讀本書後，你將學到下列精彩內容：
♘ 了解工業4.0的核心精神。
♘ 了解智慧工廠的重要特色。
♘ IIoT現場總線與資訊網路介紹。
♘ Arduino基本操作。
♘ RS485/Modbus重要觀念與實作。
♘ Arduino Modbus TCP實作。
♘ 熟悉Node-RED/儀表板操作。
♘ 了解OPC UA重要觀念。
♘ MQTT與WebSocket的介紹與使用。
♘ Arduino MQTT實作與應用。
♘ 了解REST API設計理念。
♘ Node-RED上進行MySQL資料庫的存取。
♘ MQTT over WebSocket的實作與應用。

【本書特色】
♖ 透過本書充分理解頗受矚目的「工業4.0」、「物聯網」、「智慧工廠」的精髓。
♖ 內容編排由淺入深，著重實作過程，共有36個實作單元。
♖ 引導你進入物聯網與工業4.0的世界，掌握轉型關鍵。

目錄大綱

♔ CHAPTER 01 工業4.0
1.1　簡介
1.2　工業4.0演進
1.3　為何會有工業4.0
1.4　工業4.0九大科技
1.5　產品全生命週期管理
1.6　工業4.0核心精神
1.7　工業4.0成熟度
♔ CHAPTER 02 智慧工廠
2.1　簡介
2.2　工業程序
2.3　工業程序自動化
2.4　生產支援系統
2.5　CIM模型
2.6　CIM金字塔架構
2.7　智慧工廠
2.8　智慧工廠關鍵技術
2.9　智慧工廠特徵
♔ CHAPTER 03 工業物聯網
3.1　簡介
3.2　何謂IIoT
3.3　IoT與IIoT的比較
3.4　IIoT資料流
3.5　工廠資料流
3.6　ISO/OSI模型
3.7　現場總線
3.8　現場總線類型
3.9　常見現場總線簡介
3.10　Ethernet乙太網
3.11　工業乙太網
♔ CHAPTER 04 Arduino基本操作
4.1　簡介
4.2　Arduino開發板
4.3　Arduino IDE
4.4　開啟範例程式
4.5　實習1：控制LED閃爍速度
4.6　實習2：按鈕開關控制LED亮滅
4.7　實習3：PWM控制LED亮度變化
4.8　實習4：小夜燈
♔ CHAPTER 05 RS-232與RS-485
5.1　簡介
5.2　通訊原理
5.3　RS-232C
5.4　RS-232C資料傳輸
5.5　RS-232C與UART序列埠
5.6　實習5：序列埠讀取電位計值
5.7　RS-485
5.8　實習6：Arduino RS-485序列通訊
♔ CHAPTER 06 Modbus通訊協定
6.1　簡介
6.2　Modbus通訊堆疊
6.3　Modbus序列通訊
6.4　Modbus差錯校驗
6.5　實習7：LRC校驗
6.6　實習8：CRC校驗
6.7　Modbus常用功能碼
6.8　Modbus記憶體區
6.9　Modbus TCP通訊協定
6.10　Modbus TCP客戶端/伺服器模型
6.11　實習9：Arduino Modbus TCP伺服器
6.12　實習10：Arduino Modbus TCP客戶端
♔ CHAPTER 07　Node-RED
7.1　簡介
7.2　Windows安裝Node-RED
7.3　Node-RED基本操作
7.4　Node-RED核心節點
7.5　實習11：使用Node-RED核心節點
7.6　實習12：建立Hello World網頁
7.7　實習13：加入Bootstrap美化網頁
7.8　實習14：Node-Red讀取Opendata
♔ CHAPTER 08　Node-RED儀表板
8.1　簡介
8.2　安裝dashboard模組
8.3　新增Group
8.4　實習15：亂數折線圖
8.5　實習16：Sin與Cos圖形
8.6　實習17：slider與gauge節點
8.7　實習18：長條圖及圓餅圖
8.8　實習19：自建UI元件
♔ CHAPTER 09　OPC UA
9.1　簡介
9.2　OPC的演進
9.3　傳統OPC
9.4　傳統OPC運作方式
9.5　OPC UA
9.6　OPC UA客戶端
9.7　OPC UA伺服器
9.8　OPC UA伺服器的互相存取
9.9　UPC UA資訊模型
9.10　OPC UA安全模型
9.11　實習20：OPC UA伺服器與客戶端
♔ CHAPTER 10 MQTT協定
10.1　簡介
10.2　發布-訂閱機制
10.3　MQTT主題
10.4　服務品質
10.5　安裝MQTT伺服器
10.6　使用Mosquitto MQTT伺服器
10.7　實習21：Node-RED測試MQTT
♔ CHAPTER 11 Arduino MQTT應用
11.1　簡介
11.2　WEMOS D1 R2
11.3　Arduino IDE支援ESP-8266
11.4　PubSubClient函式庫
11.5　PubSubClient常用函式
11.6　實習22：Arduino發布溫溼度值
11.7　實習23：Node-RED顯示溫溼度值
11.8　實習24：Arduino發布及接收MQTT訊息
11.9　實習25：Node-RED顯示光照值及控制LED
♔ CHAPTER 12 REST API
12.1　簡介
12.2　何謂API
12.3　REST架構風格
12.4　統一介面的主要群組
12.5　以HTTP協定實現REST
12.6　使用Postman測試API
12.7　使用Curl測試API
12.8　實習26：建立REST API訊息回應
12.9　路由路徑
12.10　資料傳輸
12.11　實習27：前端與後端資料傳輸
♔ CHAPTER 13 Node-RED與MySQL
13.1　簡介
13.2　建立MySQL資料庫
13.3　安裝mysql套件
13.4　實習28：新增記錄
13.5　實習29：記錄查詢API
13.6　實習30：萬用字元查詢API
13.7　實習31：時間區間查詢API
13.8　實習32：記錄更新API
13.9　實習33：移除記錄API
♔ CHAPTER 14 WebSocket上的MQTT
14.1　簡介
14.2　Mosquitto伺服器致能WebSocket
14.3　測試WebSocket
14.4　Paho MQTT客戶端套件
14.5　paho-mqtt.js套件說明
14.6　實習34：JavaScript MQTT客戶端
14.7　實習35：遠端網頁監控LED
14.8　實習36：Node.js訂閱及發布訊息