ラダーを使わない コントローラ FA設備技術勉強会 in ROBOMECH 2021/06/06

自己紹介 ● twitter: pojiro3 ● web: https://www.tombo-works.com

経歴 エンジンベンチSE 出向 シャシダイ開発管理 A社 埼玉県 2010/04 - 2014/03 T社 豊田市 2014/04 - 2017/03 http://www.orientec.co.jp/products/ S社 名古屋市 2017/03 - 2019/10 組み込みLinux屋さん プログラマー Tombo Works 岡崎市 2020/06-現在 エンジニア

今日話すこと：ラダーを使わないコントローラ ● 昨今、ラズパイのようなSBCを産業用途（制御盤内配置等）で使用するケースがあ る ● なぜSBCが使われていたり、使おうとするトレンドがあるのか？ ○ 安いから？ラダーを書きたくない（書けない）から？ ※SBC: Single Board Computer ● 上記もあると思うが、コントローラで 「やりたいこと」、「やれると考えられること」が増えたからではないか？ ● 実現するにはどのような方法があるか？ 「ラダーを使わないコントローラ」について考えてみた

盤以下で閉じたケース ● 入力で計測（Measure） ● PLC で監視（Monitor） ● 出力で制御（Control） 従来：PLCのみの場合 制御盤 PLC 入 力 出 力

盤以上に開かれたケース ● 入力で計測 ● PLC で監視 ● 出力で制御 プラス ● 例１：DB/APIとのやりとり ● 例2：別の制御機構の指示受け やりたいこと、やれると考えられること 制御盤 PLC？ 入 力 出 力 DB/API 別の制御機構 例1 例2 例2

盤以上に開かれたケースの考えられるパターン 制御盤 SBC的な何か 入 力 出 力 DB/API 別の制御機構 例1 例2 例2 制御盤 PLC 入 力 出 力 DB/API 別の制御機構 例1 例2 例2 SBC/PC

悩み①：SBC（ハード）をどうする？ ● 安価だし、ラズパイでやる？ ○ 信頼性が気になる。。 （計測/監視/制御の要になるから） ■ 壊れない使い方をすれば壊れないけど、壊れない使い方を知るには時間がかかる ● じゃあ、製品仕様に合わせたボードを開発する？ ○ いやいや、予算的になかなか ● それなら購入する？ ○ どれを選定したらいいのだろうか？

悩み②：SBC（ソフト）の開発 ● 電断対策（ファイル書き込み中に電源が落ちると。。） ○ UPSをかます？ ● 各種ソフトウェア設定とアプリの開発 ○ Linuxであれば、systemd, network, apache, nginx, /etc 配下の設定いじり ○ アプリからIOを叩くには？プロセスがクラッシュした場合の対策は？ ● ファームの取扱 ○ バージョン管理、バージョンアップ方法 などなど

だとすると、欲しいのは

①産業用途の堅牢なハード ＆ ②組み込みLinux開発の煩わしさを 隠蔽してくれる何か

②の解決策：Nerves ● > Nerves defines a new way to build embedded systems using Elixir. https://hexdocs.pm/nerves/getting-started.html ● 電断耐性あり、イメージサイズ小（ファイルシステムがSquashFS ● systemdを覚えなくていい、/etcに設定が散らない（NervesがLinuxを隠蔽 ● 並行処理に強く、プロセス監視復旧機能あり（Elixirの強み ○ サーバー：Phoenix, クライアント：HTTPoison, Mint, ... ○ IO制御：Cicuits.GPIO/I2C, …, ネットワーク：VintageNet, … ○ ファームウェア：設定がプロジェクトに閉じているので管理が容易、アップデートサーバーもある！

①の解決策：、、、 ● Nervesがオフィシャルにサポートするターゲットマシンに堅牢ハードはない ○ Beaglebones ○ Raspberry Pi Zero, A+, B and B+ ○ Raspberry Pi 2 Model B ○ Raspberry Pi 3 Model B and B+ ○ Raspberry Pi 3 Model A+ ○ Raspberry Pi 4 Model B ○ OSD32MP1 ○ Generic x86_64 ● Nerves Community in Japanのmyasu さんがとあるハードを紹介 ○ リアルタイムOSコントローラ e-RT3 → Linuxが動作する堅牢なハード！！

e-RT3はNervesのサポートがされてないんじゃ？ ● e-RT3(汎用OS対応CPUモジュール)のイケてるところ ○ OSのブートの仕様が開かれている ○ Ubuntuイメージ、Linuxカーネルソースが開かれている ○ 開かれていると何が嬉しい？ ■ ユーザーはカーネルを差し替えることで別のディストリビューションを使用可能 ■ おれおれLinuxを作って動作させることも可能 ● Nervesのイケてるところ ○ 他のボードへの移植に 開かれている、手順も大雑把だけどある ■ > We only officially support easily obtained hardware, but that doesn't mean that Nerves only works on these boards. (https://github.com/nerves-project/nerves_system_br/blob/main/README.md

なので、移植できました！

悩みの解決案！！ ● ①産業用途の堅牢なハード ○ e-RT3(汎用OS対応CPUモジュール) ○ ここが増えていくといいですね ♪ ● ②組み込みLinux開発の煩わしさを隠蔽してくれる何か ○ Nerves

整理すると 制御盤 SBC的な何か 入 力 出 力 DB/API 別の制御機構 例1 例2 例2 制御盤 PLC 入 力 出 力 DB/API 別の制御機構 例1 例2 例2 SBC ここに対する案

デモ

まとめ ● ラダーを使わないコントローラの案を考えました ○ ハードは、e-RT3(汎用OS対応CPUモジュール) ○ ソフトは、Nerves ● 落ち穂拾い ○ SBC-PLC間のI/Fどりパターンもアイデアがあります！ が、時間が無いのでまたの機会があれば

リンク ● 産業用堅牢ハードでElixir：e-RT3にNervesポーティング ● e-RT3:汎用OS対応CPUモジュール F3RP70-2L ○ リアルタイムOSコントローラ e-RT3 （セットアップ編） myasuさん記事 ● Nerves:https://www.nerves-project.org/ ○ Nerves Community in Japan!! ○ なぜ僕はNervesに期待するのか ○ Nerves Hub:https://www.nerves-hub.org/ ■ IoTフレームワークで組み込み開発に挑戦 IoT向きモダン言語Elixir(エリクサー)の研究(第6回) 出荷後の機器のファームウェアをOTAで更新