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Honeywell HC900을 Modbus TCP로 직접 폴링 → gRPC → C# 크롤러 → PostgreSQL. 기존 Experion OPC UA 데이터 경로를 HC900 직접 통신으로 대체. - industrial-comm/cpp: C++ Modbus 게이트웨이 (gRPC 서버) - src: C# .NET 8 ASP.NET Core 크롤러 + 웹 UI (3-Layer) - mcp-server: Python FastMCP (RAG/NL2SQL/P&ID) - 다중 컨트롤러(N-Controller) 지원 Co-Authored-By: Claude Opus 4.8 <noreply@anthropic.com>
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11 KiB
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# HC900 Gateway — 아키텍처 및 구현 계획
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## 1. 개요
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ExperionCrawler의 OPC UA → Experion HS R530 경로를
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**Modbus TCP → HC900** 경로로 대체.
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```
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Before:
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HC900 ──Modbus TCP──▶ Experion R530 ──OPC UA──▶ ExperionCrawler ──▶ PostgreSQL
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After:
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HC900 ──Modbus TCP──▶ C++ Gateway ──gRPC──▶ HC900Crawler ──▶ PostgreSQL
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```
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## 2. C++ 게이트웨이 (Modbus TCP → gRPC)
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### 설계 원칙
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- **단순, 고효율, 경량** (예상 RSS 5~8 MB)
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- **Full poll 1초 주기** — 모든 레지스터 읽어서 캐시
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- **Scattered read는 안 함** — 어차피 Modbus는 batch가 빠름
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### 아키텍처
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```
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┌─────────────────────────────────────────────┐
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│ C++ Gateway │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────┐ │
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│ │ Poller │─▶│ Cache │◀─│ gRPC Server│ │
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│ │ (1s 주기) │ │ (47KB) │ │ │ │
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│ │ 32+3+13 │ │ │ │ ReadTags │ │
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│ │ batch │ │ │ │ WriteTag │ │
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│ │ reads │ │ │ │ ListTags │ │
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│ └────┬──────┘ └──────────┘ └─────┬──────┘ │
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│ │ │ │
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│ ▼ ▼ │
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│ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
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│ │ industrial-comm (libcomm_core) │ │
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│ │ ModbusTCP → HC900 @ 192.168.0.240 │ │
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│ └─────────────────────────────────────────┘ │
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└─────────────────────────────────────────────┘
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```
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### 폴링 전략
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- `read_holding_registers(addr, count=120)` batch
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- Loop 1~24: 32 reads (120 regs each)
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- Loop 25~32: 32 reads (120 regs each)
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- Variable area: 3 reads (0x18C0~, 336 regs)
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- Signal area: 13 reads (0x2000~, 1,508 regs)
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- **Total: 48 batch reads → ~117 ms full poll**
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- 1초 간격 poll, 캐시 갱신
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### gRPC Service (`proto/modbus_gateway.proto`)
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```protobuf
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service ModbusGateway {
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rpc ReadTags(ReadTagsRequest) returns (ReadTagsResponse); // 캐시 응답
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rpc WriteTag(WriteTagRequest) returns (WriteTagResponse); // Modbus write
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rpc StreamTags(StreamTagsRequest) returns (stream TagValue); // 실시간 구독
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rpc ListTags(ListTagsRequest) returns (ListTagsResponse); // 메타정보
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rpc HealthCheck(HealthCheckRequest) returns (HealthCheckResponse);
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}
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```
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- `ReadTags`: 캐시에서 즉시 응답 (sub-millisecond)
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- `WriteTag`: Modbus FC16 직접 write 후 캐시 갱신
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- `StreamTags`: 1초 poll 주기에 맞춰 push
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### 레지스터 맵 로딩
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- 시작 시 `register-map.json` 파일 읽음 (174 KB)
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- 또는 `hc900_map_master` DB 테이블에서 읽음
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## 3. hc900_map_master (DB 기반 태그 카탈로그)
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### 개념
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- `node_map_master`와 동일한 패턴
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- HC Designer CSV 3종을 DB에 로드
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- 태그 prefix 기반 분류 (기존 PidPrefixRule 재활용)
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### DDL
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```sql
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CREATE TABLE hc900_map_master (
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id SERIAL PRIMARY KEY,
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tag_name TEXT NOT NULL, -- 레지스터 맵 태그명 (e.g. 'FICQ3101.PV', 'FIQ6101')
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base_tag TEXT NOT NULL, -- 베이스 태그 (e.g. 'FICQ3101', 'FIQ6101')
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attribute TEXT, -- 속성 (e.g. 'PV', 'SP', 'QV') — NULL이면 베이스 태그 자체
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addr INTEGER NOT NULL, -- Modbus 주소
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count INTEGER NOT NULL, -- 레지스터 수 (1 or 2)
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type TEXT NOT NULL, -- 'float32' or 'uint16'
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access TEXT NOT NULL, -- 'R' or 'RW'
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description TEXT,
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eu TEXT,
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category TEXT, -- PidPrefixRule 기반 분류 ('instrument', 'power_equipment', ...)
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tag_class TEXT, -- 'field' or 'system'
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tag_dcs BOOLEAN, -- DCS function block 여부
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source TEXT NOT NULL, -- 'loop', 'signal', 'variable'
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group_name TEXT, -- PointBuilder 그룹 ('Controller1', 'Custom', ...)
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created_at TIMESTAMPTZ DEFAULT NOW()
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);
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CREATE INDEX idx_hc900_map_base ON hc900_map_master(base_tag);
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CREATE INDEX idx_hc900_map_addr ON hc900_map_master(addr);
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CREATE INDEX idx_hc900_map_group ON hc900_map_master(group_name);
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```
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### 데이터 출처
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| CSV 파일 | source | 건수 | 범위 |
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|---|---|---|---|
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| SummaryFunctionBlockReport.csv | `loop` | 32 loops × 25 params = 800 | 0x0040~0x7FFF |
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| SignalTags.csv | `signal` | 530 | 0x2000~0x25E4 |
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| Variables.csv | `variable` | 155 | 0x18C0~0x1A10 |
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### Prefix Rules (PidPrefixRule 활용)
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| Prefix | Category | 예시 |
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|---|---|---|
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| FIC, FICA, FICQ | instrument, tag_dcs=true | FICQ3101 (PID Loop) |
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| FIT, FIQ, FT | instrument, tag_dcs=false | FIT6101, FIQ6101 (Signal Tag) |
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| TI, TIC, TICA | instrument, tag_dcs=true | TICA6111A, TICA3202A |
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| LI, LIC, LICA | instrument | LICA6213, LICA5113 |
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| PI, PIC, PICA | instrument | PICA6111 |
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| XV | instrument | XV3208B_REM |
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| VP, P- | power_equipment | VP8117_HS, P-3101B_RUN |
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### PointBuilder-like Selection
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웹 UI에서 `hc900_map_master`를 대상으로:
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| Group | 필터 조건 | 용도 |
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|---|---|---|
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| Controller1 | prefix=FIC/TIC/PIC/LIC, attribute=PV/SP/OP | 주요 PID 값 |
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| Custom | user-defined | QV, TRIP, ESD, HS 등 |
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DB 조회 예시:
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```sql
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-- FICQ-6101 계열 모든 태그
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SELECT * FROM hc900_map_master
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WHERE base_tag IN (
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SELECT base_tag FROM hc900_map_master
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WHERE base_tag ILIKE 'ficq6101'
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);
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```
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## 4. OPC UA 이름 매핑 (핵심 난제)
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### 문제
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- DB (Experion OPC UA): `ficq-6101.pv`, `ficq-6101.qv` (lowercase, dash, dot attribute)
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- HC Designer CSV: `FICQ3101`, `FIQ6101` (uppercase, no dash, no prefix-dot suffix)
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||
- R530이 중간에서 이름 변환 + 서브 속성 구성하며, **이 매핑 정보는 R530 설정에만 존재**
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```
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OPC UA (DB) HC Designer (CSV) Modbus
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──────────────────── ────────────────── ───────
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ficq-6101.pv FICA6101 (Loop #11) 0x0A40 ← prefix 다름 (FICQ vs FICA)
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ficq-6101.qv.value FIQ6101 (Signal Tag) 0x2006 ← 사용자 정의 규칙 (FIQ=QV)
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||
ficq-6101.sp FICA6101 (Loop #11) 0x0A44
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||
ficq-3101.pv FICQ3101 (Loop #1) 0x0040
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||
ficq-3101.qv.value FIQ3101 (Signal Tag) 0x2164
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```
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prefix 예: `FICQ`/`FICA`/`FIT`/`FIQ` 모두 숫자부 `6101` 공유 → **prefix는 접근 방식(loop, PV, QV)을 나타내고, 숫자부가 실제 연결고리**
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### 매핑 전략: 숫자부 조인 + prefix 검증
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`realtime_table`의 OPC UA 이름과 `hc900_map_master`의 HC Designer 이름을 **숫자부(6101) 기준으로 매칭**하고, prefix rules로 검증:
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```sql
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-- Phase A: 후보 추출 (숫자부 기반 매칭)
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WITH rt_base AS (
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SELECT DISTINCT
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split_part(tagname, '.', 1) AS opcua_tag,
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||
tagname,
|
||
substring(tagname FROM '(\d+)') AS tag_number
|
||
FROM realtime_table
|
||
),
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||
hc_base AS (
|
||
SELECT
|
||
tag_name,
|
||
base_tag,
|
||
addr,
|
||
substring(tag_name FROM '(\d+)') AS tag_number
|
||
FROM hc900_map_master
|
||
)
|
||
SELECT
|
||
r.opcua_tag,
|
||
r.tagname AS opcua_name,
|
||
h.tag_name AS hc_name,
|
||
h.addr
|
||
FROM rt_base r
|
||
JOIN hc_base h ON r.tag_number = h.tag_number
|
||
AND r.opcua_tag ~* h.base_tag -- base_tag regex 매칭
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||
ORDER BY r.opcua_tag, h.addr;
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```
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### 결과물: opcua_aliases
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```sql
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ALTER TABLE hc900_map_master ADD COLUMN opcua_aliases TEXT[];
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-- 예시 (자동 생성 후 사용자 검증 필요):
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-- FIQ6101 → {"ficq-6101.qv", "ficq-6101.qv.value"}
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||
-- FICQ3101.PV → {"ficq-3101.pv"}
|
||
-- FICA6101-WSP → {"ficq-6101.wsp"}
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```
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### 사용자 검증 플로우
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```
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CSV → hc900_map_master realtime_table (OPC UA)
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│ │
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└──── SQL 숫자부 조인 ───┘
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│
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alias 후보 목록
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│
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사용자 검증 (Y/N)
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│
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opcua_aliases 확정
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│
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C# 앱이 gRPC 호출 시
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aliases로 주소 조회
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```
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C# 앱에서 gRPC 요청 시:
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```csharp
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// C# 앱은 DB 이름(ficq-6101.pv)으로 요청
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// 게이트웨이는 aliases 매칭으로 레지스터 주소 조회
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var resp = client.ReadTags(new[] { "ficq-6101.pv", "ficq-6101.qv" });
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```
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## 5. 구현 단계
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### Phase 1: C++ 게이트웨이 (완성)
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- [ ] `industrial-comm`에 gRPC 서버 추가
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- [ ] `register-map.json` 로더
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- [ ] Poller (full poll 1초)
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- [ ] gRPC 서비스 구현 (ReadTags, WriteTag, ListTags, HealthCheck)
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- [ ] CMakeLists.txt에 gRPC/Protobuf 종속성 추가
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- [ ] systemd unit file
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### Phase 2: DB 및 백엔드
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- [ ] `hc900_map_master` 테이블 생성 SQL
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- [ ] `build_hc900_map.py` CSV → DB 로더 (Python)
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- [ ] `scripts/build_register_map.py` → DB 직접 적재
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- [ ] Prefix Rules 추가 (FIQ, FIT, FICA 등)
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- [ ] PointBuilder-like 웹 UI (기존 ExperionCrawler UI 확장)
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### Phase 3: C# HC900Crawler
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- [ ] ExperionCrawler 포크 → gRPC Client 추가
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- [ ] 기존 OPC UA 계층 대체 (IExperionOpcClient → IModbusGatewayClient)
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- [ ] Hc900RealtimeService (캐시 폴링 기반)
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- [ ] Write 서비스
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- [ ] 기존 DB 스키마 재활용 (realtime_table, history_table, etc.)
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### Phase 4: OPC UA 이름 매핑
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- [ ] node_map_master 조회로 실제 OPC UA 이름-레지스터 관계 분석
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- [ ] opcua_aliases DB 구축
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- [ ] 매핑 검증 툴
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## 6. 검증된 사실
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| 항목 | 상태 |
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|---|---|
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| HC900 Modbus TCP 연결 | ✅ C70, port 502, IP=192.168.0.240 |
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| Float 포맷 | ✅ FP_B (IEEE 754 big-endian) |
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| Loop 주소 체계 | ✅ Loop #N = 0x40+(N-1)*0x100 (1~24), 0x7840+(N-25)*0x100 (25~32) |
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| batch read 성능 | ✅ 120 regs = 2.4ms, full poll = 117ms |
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| C70 최대 연결 | ✅ 10개 |
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| R530 사용 연결 | ✅ 1개 (Modbus TCP 채널) |
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| 우리 사용 가능 | ✅ 9개, 실제론 1~2개면 충분 |
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| Signal Tag FIQ6101 = QV | ✅ `ficq-6101.qv.value` = `FIQ6101` @ 0x2006 |
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| 사용자 정의 네이밍 | ✅ FIT=PV, FIQ=QV 등 prefix 기반 규칙 존재 |
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## 7. 오픈 이슈
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- [ ] **OPC UA ↔ Modbus 주소 매칭 (최대 난제)** — 숫자부 조인으로 후보 추출 후 사용자 검증 필요
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- [ ] HC900 Custom Map/User Defined 영역 태그 확인 (현재는 Fixed Map만 커버)
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- [ ] Write 시 Modbus FC16 테스트 필요
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- [ ] 캐시 무효화 전략 (C#에서 Write 후 gateway cache 갱신)
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- [ ] StreamTags 구현 방식 (1초 poll마다 변경분 push vs 전부 push)
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