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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書名: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
作者:王進德
出版社:博碩
出版日期:2020/06/00
ISBN:9789864344925
內容簡介
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
♔ 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
..
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超圖解物聯網IoT實作入門:使用JavaScript/Node.JS/Arduino/Raspberry Pi/ESP8266/Espruino
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【簡介】
本書是《超圖解 Arduino 互動設計入門》的姊妹作,強調串聯網路軟體和微電腦控制板, 以 JavaScript 為主軸,開發網路應用程式、手機 App、互動網頁、資料庫程式和操控微電腦。書中包含網頁式遠端遙控 LED 燈、即時溫濕度網站、保全自動感測拍照蒐證、網頁式遠端 LED 繪圖板、即時影像監控網站、影像辨識擺頭控制攝影機雲台、雲端溫濕度監控、即時資訊動態圖表、藍牙機器人遙控手機 App 等多元範例。
‧統括物聯網應用開發的全面技術
‧前端 JavaScript 到後端 Node.JS 實踐物聯網創意
‧結合 Arduino、Raspberry Pi 實作物聯網感測控制節點
‧詳述 C/P 值最高的 ESP8266 Wi-Fi 模組
‧活用 Apache Cordova 開發跨平台物聯網行動 App
‧使用 JavaScript 即可駕馭的 Espruino 嵌入式控制板
‧採用 MongoDB 建構後端資料庫
‧利用 D3.js / C3.js 打造資訊圖表
‧連結 IFTTT 網站串連各項雲端服務
【目錄】
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ESP32物聯網實作入門與專題應用 (1版)
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內容簡介
建立ESP32實驗平台,輕鬆探索手機應用語音互動專題
[深入淺出]引導玩家以ESP32結合手機實現聽話、對話互動功能
[動手實作]以精簡C程式碼控制ESP32實現語音互動專題應用
[技術探討]ESP32不須連網中文聲控、支援紅外線IOT居家應用
[專題活用]各項主題可用於專題製作,學生專題製作有方向可循
本書帶您完成具有ESP32與Android手機連線功能的語音互動專題製作,學會程式設計後,可從軟體、簡單硬體都自行設計、製作和使用,享受真正DIY控制的樂趣及成就感。期許能引導想做專題的初學者,輕鬆地以ESP32玩出您自己的互動精彩專題。
本書特色
❑ ESP32將Android手機變為聲控機器人基礎應用探索。
❑ ESP32結合手機建立低成本聲控、說話互動系統。
❑ 可用Google 聲控,也可以不需連網,聲控後發射紅外線信號,可以設計各式聲控創意教學實驗。
精彩內容
✪ 探索ESP32 SOC內部資源及基礎應用。
✪ 以LCD 介面及遙控器開啟ESP32 C程式設計開發平台。
✪ 紅外線遙控器按鍵解碼及發射信號。
✪ Google聲控點歌、Google聲控車、溫室控制、聲控家電應用。
✪ ESP32 內建藍牙與手機端連線做智慧音箱實驗。
✪ ESP32 與WIN10藍牙連線做自動鋼琴彈奏。
✪ WIFI 基礎實驗:網路時間、LED控制、溫濕度監控。
✪ WIFI整合教具設計及應用。
✪ 分享ESP32分散式控制器設計技巧。
適用對象
高職及大專院校電子、電機、資訊、自動控制系,物聯網、單晶片、微處理機及專題製作參考教材。一般學生、工程師、創客,設計Arduino及專案製作教材。
目錄
|CHAPTER 01|ESP32 SoC與控制器
1-1 控制器系統組成
1-2 單晶片各種應用
1-3 SoC介紹及應用
1-4 ESP32 SoC介紹及應用
|CHAPTER 02|安裝ESP32工具及測試
2-1 安裝Arduino平台及設定
2-2 下載程式並執行
2-3 有關ESP32實驗注意事項
|CHAPTER 03|探索ESP32內部資源
3-1 有關實驗製作
3-2 電容觸控
3-3 內建溫度感測
3-4 霍爾感知器
3-5 內建記憶體EEPROM
|CHAPTER 04|串列介面控制
4-1 串列資料傳送原理
4-2 RS232串列介面介紹
4-3 ESP32串列介面
4-4 ESP32接收資料控制LED燈
4-5 串列介面輸出亂數
4-6 ESP32額外串列介面
|CHAPTER 05|LCD顯示控制
5-1 LCD介紹
5-2 LCD介面設計
5-3 LCD顯示器測試
5-4 自創LCD字型
5-5 LCD 倒數計時器
|CHAPTER 06|類比至數位轉換介面
6-1 類比至數位轉換應用
6-2 ESP32類比至數位轉換
6-3 LCD電壓表
6-4 光敏電阻控制LED
|CHAPTER 07|數位至類比轉換介面
7-1 數位至類比轉換應用
7-2 ESP32數位至類比轉換控制
7-3 量測輸出電壓
7-4 可變電阻調整LED亮度
|CHAPTER 08|動力驅動控制
8-1 直流馬達控制
8-2 伺服機介紹
8-3 伺服機控制方式
8-4 伺服機控制實驗
|CHAPTER 09|紅外線遙控器實驗
9-1 紅外線遙控應用
9-2 紅外線遙控器動作原理
9-3 應用開源程式庫解碼和發射信號
9-4 紅外線遙控器解碼實驗
9-5 紅外線遙控器解碼顯示機
9-6 靈活應用遙控器解碼和發射信號
|CHAPTER 10|藍牙控制
10-1 藍牙雙向傳送
10-2 手機藍牙顯示資料監控
10-3 藍牙鍵盤模擬器
10-4 藍牙鍵盤模擬器功能測試
|CHAPTER 11|WiFi控制
11-1 WiFi連線
11-2 WiFi基地台強度掃描
11-3 顯示網路NTP時間
11-4 WiFi LED控制
11-5 WiFi 顯示溫溼度資料
|CHAPTER 12|ESP32控制說中文
12-1 UNO即插即用說中文
12-2 UNO控制說中文
12-3 ESP32控制說中文
|CHAPTER 13|ESP32控制學習型遙控器模組
13-1 學習型遙控器模組介紹
13-2 ESP32控制學習型遙控器
|CHAPTER 14|ESP32控制錄音聲控
14-1 聲控模組介紹
14-2 ESP32控制聲控模組
|CHAPTER 15|ESP32控制中文聲控模組
15-1 中文聲控模組介紹
15-2 遙控裝置免改裝變聲控實驗
15-3 ESP32控制中文聲控模組
|CHAPTER 16|ESP32多合一功能體驗應用
16-1 設計理念
16-2 展示功能
16-3 資源整合及設計
|CHAPTER 17|ESP32專題製作
17-1 ESP32基礎教具設計
17-2 ESP32藍牙遙控車
17-3 以App Inventor設計藍牙遙控車
17-4 溫室控制
17-5 神奇觸控電子琴
17-6 ESP32連線手機─將手機變成聲控機器人
17-7 ESP32智慧音箱實驗
17-8 分散式控制專案實驗及應用
附錄1 藍牙模組與手機連線修正程式
附錄2 L51學習型遙控模組介紹
附錄3 VCMM不限語言聲控模組使用
附錄4 VI中文聲控模組使用
附錄5 本書實驗所需零件及模組
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實戰Web:Bit V2|創客體驗x運算思維x物聯網實作 (1版)
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內容簡介
Web:Bit V2除了具備Wi-Fi操控、多裝置串連、協同作業等基本功能之外,更內建許多新的元件和傳感器、搭配內建2.4G Wi-Fi連線能力,是目前市面上最高效能、最穩定以及最通用的產品之一。在軟體方面,Web:Bit教育平台提供類似Scratch的怪獸舞台,可以直接進行圖形化程式設計,藉由軟硬體的結合,除了從動手做中體會物聯網的便利之外,還能學習到程式設計、數學邏輯與網路知識。
本書帶領讀者體會Maker樂趣,展現運算思維。精彩內容包括:
.Web:Bit開發板及教育版編輯器的基本使用
.Web:Bit內建元件與感應器的使用範例
.基礎程式設計概念與運算思維的養成
.運用怪獸舞台與Web:Bit體會物聯網與雲端運用
.Web:Bit與通訊軟體LINE的連動運用範例
目錄
第一章 Web:Bit簡介
1-1 認識Web:Bit開發板
1-2 認識Web:Bit教育版編輯器
1-3 Web:Bit開發板韌體更新
1-4 Web:Bit開發板網路連網設定
第二章 Web:Bit開發板及教育版編輯器的基本使用
2-1 利用5x5全彩LED矩陣設計簡易動畫
2-2 認識按鈕開關,並製作指定出拳的剪刀石頭布遊戲
2-3 認識變數,並製作計數器
2-4 認識邏輯判斷,並製作隨機出拳的剪刀石頭布遊戲
第三章 認識Web:Bit開發板內建的元件及感應器
3-1 認識蜂鳴器及演奏音樂
3-2 認識溫度感應器及量測目前溫度
3-3 認識光敏感應器及量測目前光亮度
第四章 玩轉LED燈
4-1 認識運算思維
4-2 依序點亮一列燈
4-3 認識巢狀迴圈及完成九九乘法表
4-4 完成各種變化圖形
4-5 利用LED燈玩猴子接香蕉遊戲
第五章 怪獸舞台登場了
5-1 認識怪獸舞台
5-2 控制怪獸左右移動的方式
5-3 內建範例說明
5-4 音效及語音之應用
第六章 與怪獸共舞數理解題篇
6-1 猜數字遊戲
6-2 求一個數的所有位數和的演算法
6-3 求三位數的水仙花數
6-4 陣列的使用
6-5 大樂透開獎了
第七章 與怪獸共舞遊戲篇
7-1 怪獸賽跑遊戲
7-2 打怪獸遊戲
7-3 接怪獸遊戲
第八章 網路應用
8-1 Google試算表
8-2 氣象資訊
8-3 網路廣播
8-4 LINE的應用
8-5 Google簡報
第九章 Web:Bit I/O引腳
9-1 認識I/O引腳與擴充板
9-2 讀取數據
9-3 輸出數值
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物聯網實作-深度學習應用篇 (1版)
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