工業4.0感想

        最近做自動化或是工廠生產的，人人都在講工業4.0，但真的有多少人懂，我是不太清楚。上了幾次經濟部、工研院的相關課程，老實說沒什麼用，講師們都住雲端，講與做是差很多的，當然接地就要靠自己。

        我想起一則好久以前葵花寶典的笑話與工業4.0聯想到一起時，忽然發現，原來這笑話還真有意境，讓懂得工業4.0的人笑一下。

令狐沖：傳說中練了葵花寶典(工業4.0)神功，將會無敵蓋世，成為武林盟主。現在葵花寶典已出現在江湖(工業界)，江湖必然有場腥風血風的爭奪，但殊不知葵花寶典第一頁

欲練神功(工業4.0)，必先自宮(ERP & MES要砍掉要重練)

自完宮，還不一定成功(老闆擔心)

技術成長發想...

        由於做機械手臂控制器的關係，去年和今年花了不少時間吸收了LinuxCNC精髓，由一些實現的細節長了不少知識，可惜台灣出這方面的專書是不賺錢的，不然整理整理我了解的內容真的可寫本書；至於明年技術的發想，想長上層的應用，大致上方向會走向 吸收ROS (robot operation system)內容或 CAD/CAM Kernel ─ opencascade了解，另外程式方面大致上會開始學 C# of WPF。

Real-time Control System (RCS) 函式庫

Real-time Control System (RCS) 函式庫是由美國國家標準與技術研究院(NIST)研究開發，主要是基於 Reference model architecture (RMA)所建構可重覆使用之控制系統模型，提供出Neutral Message Language (NML) / Communication management System (CMS)兩個層級的通訊協定，其成功應用案例為LinuxCNC (EMC2)，在經過大量的使用者測試驗證下，其工業上使用的可靠度已不再令人質疑，Trace LinuxCNC 的程式碼這部分的架構先搞清楚才好下手。
2014/12/15補充：追 EMC2 真的要看一下 The RCS Hnadbook這本書，與其相關的網頁(用RCSLIB古哥一下就可找到)，這本書在對岸也找不到電子檔，好加在學校有買，看完後，再看EMC2與其相關文章，豁然開朗。

智研控制器進給加減速設定問題

        關於在智研的M670與M675控制器的進給加減速設定中，由前輩所傳承的經驗獲得此值為一負值，但就我學了那麼久的運動控制，一時間還真無法對應起這是什麼物理量含義，滿腹疑問，此值怎可能是負的，但確實設成負的在真實的加工上是有助於加工的平滑化，此問題一直困擾著我，今天終於讓我搞清楚，原來負號是智研用來當成是否開啟預視功能的代碼，且以目前預視單節數量是固定為512個單節，至於其餘的數字則是真的加減速所需要時間設定，如下圖Feed acceleration所設定的-65。

另外注意的是，此設定有兩個單位，一為10 msec 另一則是 1msec，主要利用數值格式來區分，-1~-9999為單位10msec的設定，若輸入為-15表示要花150 msec才能使系統速度由0上升至所設定的最高速。設定為-10001~-19999則是單位1msec的設定，其指若輸入為-10015表示要花15msec 才能使系統速度由0升至設定的最高速。

新代控制器Dipole架構

新代控制器也有提供二次開發者，自行開發人機介面的架構，其稱為雙系統前後台架構(Dipole)，下圖為此架構大致上程式的執行情況。

新代控制器特色為控制器與螢幕是綁在一起，故原先控制器裡的介面是新代提供，使用者頂多能使用eHMI來增加自己的頁面，不過我是沒什麼興趣玩；另外除了這樣使用外，其還有提供另外的人機開發方式，就是上圖架構，其特點為抽換掉原先控制器裡的人機介面.exe檔，改取代OCAPIServer.exe這通訊執行檔，負責與上端電腦做資料交換，至於上端新代提供相關通訊的dll，給c#開發使用，實際開發情況等確定後再來做正確的修正。

LinuxCNC (EMC2)開發環境目錄結構

安裝完2.5.3版的EMC2開發環境後，了解其各目錄工作，對於了解整體架構是有幫助的，因此我在網路上找些資料並依自己判斷，整理出其各目錄功能如下圖，內容可能有誤，待之後實際trace後再做修正，接下來工作是規畫trace code進度。

五軸磨刀機控制器整合

        第一次拿現成的控制器來整合，很多細節還真的令我省事，僅是開發人機系統(還真沒什麼技術性)，整個專案的難度來自於與機械廠溝通，因其本身並無技術能力的開出五軸應用規格與功能，僅以加工與本身三軸機械設設計經驗講出的模糊說明，果真難度不在技術，而是人的問題。
        回到技術備忘，目前使用的是智研M-670S的六軸控制器，規格細節就不說，我就以使用者觀點來分析其底層可能架構，但首先先說我認為此控制器的優缺點，優點：採分散式架構，可另外於不同硬體平台與作業系統客制化人機介面，前提是此系統能支援網路，另外提供完整的範例與網路協定(bcb)，故很容易達成人機介面開發；架構分層分明，能很容易抓出問題。缺點： 在比較國產控制器價錢發現，真的比較貴，另外和國產控制器一樣，對馬達伺服端的技術不是那麼在意，故沒提供控制器調機工具與較進階的控制器架構。
        至於智研控制器內部實際上實現的架構，在控制器硬體推測走的是以x86為核心，掛載的作業系統可能為德國出產的OnTime Real time OS(http://www.on-time.com/)，傳說內部控制取樣時間為0.1ms，以上內容有待驗證，除了基礎CNC控制器內部該有的架構，1.命令解譯器 2.命令插值器，3.位置伺服控制，4. PLC IO控制器外，較奇特的為與外部資料交換架構規畫詳細，此部分待我學好EMC2後，再來實現看看。
        下圖為我實現五軸磨刀機控制系統大致上架構，了解後就是要處理一堆不屬於技術性的雜事。

專案心得：

1.五軸磨刀機系統開發， CAD/CAM的技術比重吃很重，2.做整合的人溝通能力與技術能力一樣重要，3.不能期待機械廠告訴你什麼，而是你能提供給機械廠商什麼東西。