2019.01.22

專用機台網路連結模組

黃瑋晟

國內因面臨少子化與高齡化的問題造成勞力成本增加,製造業面臨升級轉型的壓力下,智慧製造為目前各產業積極討論的一大課題。智慧製造於大企業中應用已相當成熟,但在中小企業中所使用的小型專用機台仍未具有連網功能。為提升中小型企業之智慧製造能力,本計劃課程著重於機電整合的網連系統,提高學生對於感測器、連網控制器的認識與整合,培養同學為智慧自動化工程師,以期進入中小企業後能充分發揮所長,協助產業進行升級,更廣泛推廣智慧製造之應用與發展。

本計劃在課程中加入工業4.0的優點與相關基礎知識介紹,如感測器的回饋與致動器的智慧化控制方法與相關應用與內容。未來產業智慧製造化的進程中,須著重於工業網路技術的發展,課程授予學生在智慧製造中PLC控制器與單晶片控制器的網路連結相關功能,其中包含了基礎知識與實作技術。並在實作課程中以PBL問題導向為主軸,培養同學具備將自動化設備升級為智慧化系統之能力。

本案在既有以PLC為主軸的機台下,從中發現智慧系統的切入點,將自動化設備智慧化。以手動操作的機台為對象,利用手機APP結合MQTT網路通訊協議(圖一),將機台結合單晶片控制器與esp8266 Wifi晶片,升級為具備連網功能之智慧化系統,使用者可在遠端利用手機APP進行控制。

圖一  機台結合MQTT網路通訊協議

此模組可整合入數控車床與鋼珠分料機使其可經由手機APP遠端控制,編寫APP與加入單晶片控制器及ESP8266 wifi晶片將機台加入遠端控制機能(圖二)。學生可熟悉整合既有設備與其中加入智慧化元素之方法,當遠端機台發生狀況時,透過手機排除簡單故障,若發生遠端無法排除之故障時也可利用APP直接切斷電源。其中以ARDUINO為控制器(如圖三)加入esp8266 wifi晶片,透過MQTT網路通訊協議,將控制訊號以及機台狀況上傳雲端。經由訂閱/發佈的方式互相通訊。在Google Cloud Platform建立MQTTBroker,當作本案之伺服器,可以減少建置伺服器的成本與維護。

圖二  機台升級實況

   

圖三  ARDUINO程式                                                         圖四  MQTT 資料傳輸

在本技術的應用下,同學具備硬體系統整合、網連通訊、APP撰寫以及小型系統智慧化之能力。同學在實作過程中,經由各類不同的案例,可具備更廣的眼界及找到自動化系統升級為智慧化的切入點,未來進入業界可發揮所長,成為國內所需之智慧製造人才。