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研究生: 陸品丞
Lu, Pin-Cheng
論文名稱: EtherCAT工具機行動化運動控制及無線監控系統研究
Mobile Motion Control and Wireless Monitoring System for EtherCAT Machine Tool
指導教授: 陳響亮
Chen, Shang-Liang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 製造資訊與系統研究所
Institute of Manufacturing Information and Systems
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 96
中文關鍵詞: 遠端監控運動控制EtherCATAndroid
外文關鍵詞: Remote Control, Motion Control, EtherCAT, Android
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  • 隨著無線通訊技術與智慧行動裝置的快速發展,行動裝置可以接收並處理大量的資料。另一方面,由於智慧化工廠的概念興起,許多生產製造廠也開始將資通訊軟硬體與行動裝置進行整合,但由於目前行動軟體於製造業之應用局限於物流倉儲管理及整體產線監控等,如將其應用在自動控制領域勢必會提升工業生產效率。
    因此本研究以EtherCAT工具機為基礎,將行動化技術導入傳統製造廠中以輔助生產機台資訊整合與管理,進而達到最佳的加工效率。本研究將實現廠區內無線化佈署,讓使用者透過無線網路遠端控制機台,並以資訊派送技術觀看即時機台狀況,此外使用者可以上傳自行教導之工件程式至EtherCAT工具機,快速佈署至廠區內的生產機台。本研究含有以下兩大研究發展項目:(1) 透過Web Service之建構和廠區管理伺服器之佈署,儲存單廠區內機台之生產資訊、IP位置和使用者權限等資訊,提供廠內操作人員經由智慧行動裝置進行機台監控;(2)應用機台運動控制模組於Android系統之智慧行動裝置,以Socket通訊協定之Client/Server架構,提供使用者在生廠工廠內能達成一對一機台監控,使用者可透過智慧行動裝置與機台Socket Server建立連接通道,經由資料傳輸取得機台資訊,並且可以使用自行定義之運動控制模組進行機台操作並執行機台教導功能。

    With the advance of wireless communication and smart mobile device technology, mobile devices can receive and process large amounts of data. A lot of manufacturing industries integrate remote monitoring and logistics management with mobile application. However, the current application of mobile software in manufacturing is limited to logistics and warehousing management and production line monitoring Etc. Rarely have automatic control application.
    Therefore, based on the EtherCAT machine tool, this research will introduce the mobile technology into the traditional manufacturing plant to assist the integration and management of production machine information to achieve the best processing efficiency. This study will realize the wireless deployment in the factory area, allowing users to control the machine remotely through the wireless network and watch the status of the EtherCAT machine. This research includes the following two major research:
    (1) Through the construction of Web Services and the deployment of plant management servers, information such as production information, IP location and user rights of the plant in a single plant is stored.
    (2) Using the motion control module of the machine control system in the Android system. Users can use the smart mobile device connect to Socket Socket Server to establish a connection channel, through the data transmission to obtain machine information, and can use their own definition of motion control module for machine operation.

    摘 要 I 致 謝 VII 目 錄 VIII 表 目 錄 XI 圖 目 錄 XII 第一章 緒 論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 3 第二章 文獻探討 4 2.1 Socket通訊機制 4 2.2 MVVM設計模式 6 2.3 廠區機台遠端監控之應用 7 2.4 行動化技術應用於生產製造之探討 9 第三章 研究方法 10 3.1 行動化運動控制系統於廠區之應用情境 10 3.2 系統架構 12 第四章 伺服器連線機制規劃與建置 14 4.1 廠區機台連線環建規劃建置 14 4.2 廠區Wifi佈署架構 16 第五章 雲端資料管理伺服器 17 5.1 基於RESTful Web Service之資料管理伺服器開發 17 5.2 資料管理伺服器之資訊庫規劃 20 第六章 工具機運動控制伺服器架構與系統 22 6.1 基於MVVM架構之運動控制伺服器開發 23 6.2 行動運動控制伺服器之系統架構 24 6.3 行動化控制平台設計與實作 26 6.3.1 行動化控制平台功能模組 27 第七章 遠端運動控制功能模組設計 30 7.1 一般運動控制模組 31 7.2 運動控制教導模組 32 7.3 機構參數設定模組 35 7.4 伺服狀態檢視模組 35 第八章 行動化運動控制系統連線機制實現 36 8.1 運動控制伺服器非同步連線機制 36 8.1.1 Socket伺服器連線機制規劃 37 8.1.2 運動控制伺服器Socket連線機制實現 39 8.2 運動控制伺服器自訂封包實現 43 8.2.1 基於Protocol Buffer之自訂封包格式 43 8.2.2 運動控制伺服器自訂封包 45 8.3 伺服器封包傳送流程設計 49 第九章 系統實作與測試分析 52 9.1 系統實作環境 52 9.2 系統實作 54 9.2.1 行動運動控制伺服器 54 9.2.2 行動運動控制平台 55 9.3 Web Service測試分析 58 9.4 Socket伺服器封包測試 62 9.4.1 機台運動狀態訊息封包測試 62 9.4.2 機台控制命令訊息封包測試 63 9.5 運動控制實作案例分析 68 第十章 結論 74 參考文獻 75 附件一 程式碼實作 78

    [1] Critical Manufacturing, “Manufacturing Software for Industry 4.0,” Retrieved from: http://www.criticalmanufacturing.com/en/critical-manufacturing-mes/industry-4-0
    [2] 行政院經濟建設委員會, “工具機製造業服務化”, Retrieved from: http://www.cepd.gov.tw/m1.aspx?sNo=0018051, Oct. 2012 [Oct. 16, 2013].
    [3] 國際數據資訊, “U.S. Mobile Worker Population Forecast, 2016–2020,” Retrieved from: http://cdn.idc.asia/files/5a8911ab-4c6d-47b3-8a04-01147c3ce06d.pdf
    [4] F. Almada-Lobo, “The Industry 4.0 revolution and the future of manufacturing execution systems (MES),” Journal of Innovation Management, Vol.3, No.4, pp. 16-21, 2016.
    [5] M. Rüßmann, M. Lorenz, P. Gerbert, M. Waldner, J. Justus, P. Engel, M. Harnisch, “Industry 4.0: The future of productivity and growth in manufacturing industries,” Boston Consulting Group, Vol.9, 2015.
    [6] 工業技術研究院機械所, “EtherCAT運動控制平台(EMP) ,” Retrieved from: https://www.epcio.com.tw/product/EtherCAT-EMP.aspx
    [7] 許明景, “工業控制網路及其在Windows平臺上的發展與應用,” Retrieved from: https://www.epcio.com.tw/paper/%E5%B7%A5%E6%A5%AD%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E5%8F%8A%E5%85%B6%E5%9C%A8Windows%E5%B9%B3%E5%8F%B0%E4%B8%8A%E7%9A%84%E7%99%BC%E5%B1%95%E8%88%87%E6%87%89%E7%94%A8.pdf
    [8] 汪曙峰,吳承學, “串列式數為四幅運動控制及工業控制自動化乙太網路技術簡介,” Retrieved from: https://www.epcio.com.tw/paper/%E4%B8%B2%E5%88%97 %E5%BC%8F%E6%95%B8%E4%BD%8D%E4%BC%BA%E6%9C%8D%E9%81%8B%E5%8B%95%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%8F%8A%E5%B7%A5%E6%A5%AD%E6%8E%A7%E5%88%B6%E8%87%AA%E5%8B%95%E5%8C%96%E4%B9%99%E5%A4%AA%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E6%8A%80%E8%A1%93%E7%B0%A1%E4%BB%8B.pdf
    [9] DIGITIMES, “邁向智慧工廠 工業乙太網路架構,” Retrieved from: https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=130&id=0000419610_MYO7YHOU0M7JJW1HPDTOF
    [10] 陳響亮、郭晟宏、蕭應涵、王欣如、李庚學。基於射出成型機台之雲端e化監控管理系統。精密機械與製造科技研討會(PMMT),台灣墾丁,2013。
    [11] S. Da'na, A. Sagahyroon, A. Elrayes, A. R. Al-Ali, R. Al-Aydi, “Development of a monitoring and control platform for PLC-based applications,” Computer Standards & Interfaces, Vol.30, No.3, pp. 157-166, 2008.
    [12] G. Gruhler, “Remote control of CAN-based industrial equipment using Internet technologies,” CAN in Automation, pp. 6-13, 2003.
    [13] Arburg, “ARBURG Remote Service,” Retrieved from: http://www.arburg.com/ fileadmin/redaktion/Mediathek/Prospekte/ARBURG_ARS_524347_en_GB.pdf
    [14] G. R. Wright, W. R. Stevens, “TCP/IP illustrated, volume 2: The implementation,” Addison-Wesley Professional, 1995.
    [15] S E. Sorensen, M. Mikailesc, “Model-View-ViewModel (MVVM) Design Pattern using Windows Presentation Foundation (WPF) Technology,” MegaByte Journal, Vol.9, No.4, pp. 1-19, 2010.
    [16] 陳響亮、郭晟宏、蕭應涵、王欣如、李庚學。基於代理人技術之射出成型機遠端監控系統架構之研究。精密機械與製造科技研討會(PMMT),台灣墾丁,2013。
    [17] 陳響亮、林宥辰、陳韻堯、王欣如。基於射出成型機之資訊擷取代理人架構設計。精密機械與製造科技研討會(PMMT),台灣墾丁,2014。
    [18] Shang-Liang Chen; You-Chen Lin; Yun-Yao Chen; Sin-Ru Wang, “PIRAA: Development of Injection Molding Machine Manufacturing Monitoring System Based on Production Information Retrieval Agent Architecture,” Transactions of the Canadian for Mechanical Engineering. (Accepted to appear)
    [19] 陳響亮、王欣如、林宥辰、陳韻堯。基於Wi-Fi技術之製造廠區機台無線化聯網架構設計。精密機械與製造科技研討會(PMMT),台灣墾丁,2014。
    [20] 陳響亮、王欣如、陳韻堯。基於Wi-Fi之無線化廠區雲端機台遠端監控平台設計。臺灣網際網路研討會(TANET),台灣台中,2013。
    [21] 王欣如。基於多廠區雲端架構之機台製造資訊管理系統。碩士論文,國立成功大學,中華民國,2014。
    [22] 李桂銘, “EPCIO即時性運動控制函式庫介紹與實作,” Retrieved from: https://www.epcio.com.tw/paper/EPCIO%E5%8D%B3%E6%99%82%E6%80%A7%E9%81%8B%E5%8B%95%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%87%BD%E5%BC%8F%E5%8E%99%E4%BB%8B%E7%B4%B9%E8%88%87%E5%AF%A6%E4%BD%9C.pdf
    [23] Google Protocol Buffer, “Protocol Buffer API Reference,” Retrieved from: https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/overview

    下載圖示 校內:2023-01-29公開
    校外:2023-01-29公開
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