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簡單、聰明、省錢的自動化即時控制系統

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美商英特蒙公司資深軟體開發師Yves de la Broise華伊夫。
美商英特蒙公司資深軟體開發師Yves de la Broise華伊夫。

美商英特蒙(IntervalZero)股份有限公司台灣分公司資深軟體開發師Yves de la Broise(華伊夫)先生,以「簡單、聰明、省錢的自動化即時控制系統」為主題,介紹免卡的智慧控制器(Cardless Smart Controller),搭配其RTOS並應用於工廠自動化、機器人控制、機器視覺等領域,以達到安全、效能、低成本的目的。

他先簡介英特蒙是一家超過30年的軟體公司,深耕工業領域專用的RTOS,主力產品為RTX與RTX64。啟用SMP(對稱多處理)的技術,讓微軟Windows從GPOS(通用型作業系統)轉變為RTOS(即時作業系統),兼顧用戶需要的Friendly UI與機器需要的Real-Time雙重需求,並以軟體來代替專用硬體。

該公司主要夥伴為微軟(Microsoft)與英特爾(Intel),目前已有售出超過1百萬套,客戶遍及航太&安防公司、工業PLC(可程式邏輯控制器)?醫療器材?汽車?機具?半導體設備等製造商、測試&量測公司、飛行模擬公司、數位混音控制台公司等。

自動化控制機器  以軟體取代硬體

應用在自動化控制的機器,傳統的作法是在中控電腦上加裝一堆硬體I/O控制卡,連接多條電纜到工作站來控制馬達、機器等用途,但這樣成本高昂、不具彈性、設定繁複、佔空間且有干擾問題。

英特蒙的願景就是讓該中控電腦完全不加裝其他硬體I/O控制卡,純粹以軟體的方式並透過一條網路線?CANBus即可來控制各種馬達、機器,以節省電纜、AD/DA轉換電路等成本,且降低空間佔用與噪音量。

此外,純軟體控制的好處在於維修方便,當傳統硬體控制器在馬達不運轉時,技術人員就得一一去檢查是哪條線出問題,而採用軟體控制的方式即可馬上得知是哪個馬達出問題,以減少停工時間。

華伊夫接下來播放其客戶(Hurco CNC)使用該技術的成功案例影片。他也強調在安全性、可靠度上也不用擔心,並舉例像西門子(Siemens)自動化暨驅動系統解決方案中的WinAC RTX F(軟體PLC)系統,裝在任何雙核心工控電腦上,已通過TUV SIL -3的安全等級認證。

安裝導入超容易  提升自動化效率

英特蒙的免卡自動化控制器,其硬體需求部份,只要任何標準的工業電腦,採用一般標準乙太網路連接線,即可控制任何I/O廠、驅動器廠的硬體產品。在技術方面則是由KingStar提供自動化軟體函式庫、EtherCAT提供高效能自動化通訊協定、英特蒙提供RTOS。

有關RTOS的部份,其RTX64能夠在Windows Embedded 7 64-bit作業系統下以Native速度來執行,並在軟體架構做到其RTOS能與GPOS共存共容。RTX64無須安裝驅動程式,並可執行工控所需的專屬應用程式。

他解釋在工業電腦上,使用者需要用GPOS,並透過鍵盤滑鼠來操作與下達各種多工任務,以做機器監控與Log之用,而機器控制部份(自動化控制、機器視覺等)則是必須完全即時控制,無法接受任何延遲,這時候GPOS就無用武之地,必須透過RTOS,才能達到零間格(Interval Zero)的即時控制。

在通訊協定方面,採用EtherCAT (用於控制自動化技術的乙太網路)技術,這是一種工規的即時傳輸協定,一條網路線即可支援上百個工作站,並以極短的時間(100微秒)來控制;所有工作站同步只須1微秒,在亞洲亦有許多廠商的產品支援EtherCAT。

底層的RTOS,加上通訊層的EtherCAT搞定後,在控制軟體部份,KingStar的Motion Library(動作控制函式庫),提供了函式庫層(即時Motion Library)與軟體介面層(即時、Win32與.NET介面)。其函式庫支援:點對點API、S與T曲線多軸插值、PID、Homing、Limits、龍門、E-Cam、日誌等功能,客戶傳統的應用程式(搭配硬體卡)只要做簡單的程式轉換,即可在純軟體的環境下執行。

簡化設備佈設 讓工廠更聰明

在機器人控制領域,所有裝置都有其專屬的控制器(如Vision/SCARA/DELTA的控制器),有感應器和外接電纜的同步時間問題;採用純軟體方案後,就能簡化成只有一組控制器,讓硬體與電纜佈設更簡單,支援位置、加速度和馬達轉矩等動作,且沒有時間同步問題。PMC (財團法人精密機械研究發展中心)便導入其技術

在機器視覺領域,傳統採用低階平台(Windows + USB Camera,會因CPU負載而掉格)或高階平台(專屬硬體卡+Camera,成本太高且彈性低);改用純軟體方案後,就能免插硬體卡、用乙太網路連Camera,兼具效率、省錢、開放API平台等優勢。

華伊夫總結,導入英特蒙純軟體自動化方案,只要一台PC就能搞定所有控制需求,既簡單又省錢,並達到超越傳統硬體卡的效果。

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