ラダーを使わないコントローラ

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
2. 自己紹介 • twitter: pojiro3 • web: https://www.tombo-works.com
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
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
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
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
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
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？
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
10. だとすると、欲しいのは
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
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！
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！！
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
15. なので、移植できました！
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
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
18. デモ
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
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