在PC/PLC整合的控制系統中建構Ladder自動診斷機制

在PC/PLC整合的控制系統中建構Ladder自動診斷機制

曹永誠

[刊登於機電整合雜誌第82期 (2005年6月)]

前  言

隨著時代的進步，機臺設備也得越來越聰明（smart）。除了製程或加工的精度與速度要不斷提升之外，自動化的需求也變成必要功能，此外機臺的自我診斷機制也將是未來的發展趨勢。最常見的案例為影印機，隨著影印室人員的縮編，影印機的操作變成一般員工直接使用。面對數量龐大的操作者，公司不可能花費巨資教育訓練，或是編列預算聘請服務人員於旁指導或是協助排除故障。因此影印機的設計就得越來越smart才行，除操作介面採用圖型化人機介面（GUI）以降低操作的困難度之外，當卡紙時還會以圖型顯示機臺狀況與卡紙的位置，甚至於用動畫告訴使用者如何開蓋排除。這些圖型化人機介面的設計，就是為了因應時代潮流，讓影印機脫離受過訓練的操作人員，直接打入普羅大眾的市場。對於機臺設備來說，二者的概念是一致的，所不同的是影印機透過人機介面降低維運成本，而機臺設備則需要更進階的功能以提高產能並減少維護成本。也就是說影印機的效能提升重點在於使用方便與故障排除的簡便性，節省教育訓練費用與服務人員成本；而機臺則在於需要一組機制自我診斷內部狀況，偵測是否發生故障與發生問題的零組件位置，讓維護工程師可以儘早維修，降低故障所造成的損失與產能下降。在本文中筆者提出一套方法，透過PC端來監控與診斷PLC Ladder執行狀況，讓機件故障時能儘早發現與通知工程師維修，並盡快確認問題發生的零件而不需採用試誤法（try and error），提高維修的效率縮短停機的時間。這套方法最初是為了東捷科技(股)公司的IC tester handler機臺所設計，成效證實不錯。希望能藉此拋磚引玉，並期盼先進的指教。

機台人機介面設計考量點探討

機台人機介面設計考量點探討

曹永誠

[刊登於電機月刊第166期 (2004年10月)]

前  言

人機介面對於機台設備而言是不可或缺並且影響觀感深遠的部份，但是在機台設備廠商的機台開發專案進行階段，往往被認定為比較不重要的工作，這或許是由於專案經理總認為人機介面程式設計的技術比較容易使然。其實人機介面所需的功能很多，程式碼又很難清楚分割成多人合作同時進行的方式，因此開發上工作負荷很高。而人機介面又是機台對外的「窗口」，任何內部「高深」技術與繁複的機能都得靠它表現出來，因此雖然要達到基本要求並不困難，但是優劣與品質就會差異很大，進而影響客戶對於整機的印象與評價。本文就PC-Base控制器，CRT/LCD的圖型人機介面，以鍵盤、滑鼠與少量外部按鈕組成的人機介面進行探討，說明人機介面在機台開發階段的設計考量點與過去的經驗所歸納的原則，希能拋磚引玉並提供各位先進參考。

控制軟體開發多工作業探討

PC-based控制軟體開發多工作業探討

曹永誠

[刊登於機電整合雜誌第100期 (2006年12月)]

前  言

對於開發機台PC-based控制軟體來說，同時間進行數個開發專案應該是常有的事。但是這種同時進行多項任務的多工作業究竟是提高效率的「良方」，或是不得已而為之的「權宜之計」，會去深入探討的人並不多。本文就PC-based控制軟體開發時的多工作業執行狀況、接續成本等進行探討，並提出建議方案以期降低多工作業的接續成本。

機台控制系統軟體開發效率提升探討

機台控制系統軟體開發效率提升探討

曹永誠

[刊登於電機月刊第162期 (2004年6月)]

前  言

隨著消費性電子產品快速世代交替的需求，相對應的機台開發時程也被嚴重壓縮並仍被要求準時交機，因此機台設備廠如何因應趨勢提升新機種開發效率與品質並且確保準時交機，將是日漸重要的事情。就短期來看，如何在不降低品質與縮減功能的前題之下準時出機，以掌握瞬息萬變的市場與商機；以及就長期而言，如何能自陸續開發的機種間，累積自有技術並持續提升專案執行效率，減少機台開發所需時程與人力，這些問題的答案將是機台設備廠商的競爭力來源。因此本文試圖就問題的根源，探討機台設備廠商開發採用PC-Base控制器機台時，在控制系統的軟體開發方面，如何透過適當的規劃開發專案與長期技術整合應用，來解決前述問題。

控制程式發展系統

控制程式發展系統

曹永誠

[刊登於電機月刊140期 (2002年8月)]

前  言

以目前的趨勢來說﹐PC Base控制器往往是高價自動化機臺控制器的最佳選擇之一﹐但是對於PC Base控制程式的開發﹐機臺設計/製造廠商總有些困難與瓶頸需要克服。雖然對同一家廠商而言﹐所開發與量產的機種間大致上相似相近﹐但是對於PC Base控制程式的設計來說﹐這些相似相近而且架構與動作又十分雷同的機種﹐在控制程式的開發上卻還是得一次次的重新設計。或許有部份的程式碼可以套用﹐但是可重用的比例很低。因此筆者在「共通控制程式架構」（刊登於電機月刊第99期1999年3月號）中﹐曾提出一套汎用型架構以提高軟體重用性﹑建立標準介面﹑縮短開發時間﹑提升軟體品質與增進維護效率。不過雖然這套架構可以應用於大部份的機臺控制程式的開發﹐可是當機臺設計/製造廠商想要將理論實作時﹐所需要的就不單只是架構而已﹐而是根據這套架構所產生的核心(Kernel)﹑發展工具組(SDK)﹑因應機臺設計/製作/組裝/試機實際需求的試機工具(Tools)﹑Debug Tool與最佳化調機軟體等等﹐最後還得有一個輕薄短小﹑高效能﹑小體積的Run - Time版本供出機使用。如此才能全面性的解決機臺設計/製造廠商﹐在面對PC Base控制器控制程式開發上的困難點﹐以解決包括研發人員難找﹑開發成本高昂﹑設計時間較長與軟體品質難以掌控等等問題。本文試圖將「共通控制程式架構」落實到現實應用中﹐推展出機臺設計/製造廠商可以實用的「控制程式發展系統」﹐並論述相關概念﹑系統架構﹑基本功能與發展心得﹐並以工研院機械所筆者所主導開發的「控制程式發展系統」- Tkernel為範本來說明之﹐希望能藉此拋磚引玉﹐並供各位先進參考。

共通控制程式架構

共通控制程式架構

曹永誠

刊登於電機月刊第 99期 (1999年3月)

本文榮獲第9屆電機月刊金筆獎

前  言

相對於PLC（可程式化邏輯控制器）與Ladder（階梯式語言）﹐PC-Base控制器具有軟體發展彈性高﹑硬體可選擇性多﹑人機介面方便漂亮﹑高附加價值等優點。反過來看﹐PC-Base控制器僅僅是一般用途的汎用型電腦﹐並無控制專用發展環境。因此當我們拿它來開發機臺控制器時﹐所能利用的設計工具就只有汎用型電腦語言與作業系統﹐例如C/C++﹑BASIC或 PASCAL等汎用型語言﹐與DOS﹑MS-Windows﹑UNIX﹑Linux等作業系統。然而控制程式相較於一般程式﹐無論在設計架構﹑設計原則﹑考慮層次上都有相當大的差異﹐但是坊間卻少有關於PC-Base控制器控制程式設計的資料﹐更不用說整機整系統的架構理論。導致每個控制程式設計師在面對新機種的開發上﹐都得一次次的「重新發明輪子」﹐隨著機臺規格﹑動作程序﹑操作流程與「心情」來「從頭開始設計」。如此一來在發展時程上恐怕無法精簡﹑軟體品質很難掌控﹑而且資源無法共享﹑經驗較難累積。因此筆者將提出一套自己所開發且應用於某些領域機種的共通控制程式架構﹐並說明發展該架構的一些心得﹐希望能藉此拋磚引玉﹐並供各位先進參考。