ラダーを使わないコントローラ

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1. 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
   

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

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3. 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
   

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4. 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
   

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5. 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
   

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6. 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
   

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7. 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
   

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8. 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？
   

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9. 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
   

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10. だとすると、欲しいのは
    

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11. 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
    

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12. 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！
    

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13. 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！！
    

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14. 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
    

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15. なので、移植できました！
    

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16. 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
    

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17. 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
    

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18. デモ
    

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19. 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
    

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20. 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
    

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