Embedded Linux และ RTOS กับโรงงาน

      ปัจจุบันเข้าสู่ยุค Industry 4.0 หรือ IOT – Internet of Thing ทำให้ในตลาดมีอุปกรณ์หรือบอร์ดสำเร็จรูปออกมามากมาย ส่วนใหญ่จะเป็นระบบ Embedded linux เช่น Beagle board , Raspberry PI ,NanoPi และอื่นๆ ซึ่งระบบ PROMOS เองก็นำ Embedded linux มาใช้ในระบบตั้งแต่เริ่มแรกเมื่อประมาณ 8 ปีที่แล้วแต่ Embedded linux ก็มีข้อจำกัดหลายอย่าง เช่น

    1. Reliability, ระบบ Embedded linux จะมี reliability ต่ำกว่าระบบ Embedded เพียวๆ ที่ใช้ RTOS เพราะความที่เป็น linux ที่มีระบบซับซ้อนเราควบคุม OS ไม่ได้ทั้งหมดและด้วย hardware เองไม่ว่าจะเป็น Raspberry Pi หรือบอร์ดอื่นๆ ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับสภาวะแวดล้อมที่เลวร้ายในโรงงาน มลภาวะทางไฟฟ้า ทำให้มันมีโอกาส hang บ่อยหรือ วันดีคืนดี boot ไม่ขึ้น ส่งผลทำให้ maintenance สูง นั่นคือ cost ที่สูงตามมา

 



RTOS ที่ออกแบบเพื่องาน PMS สำหรับโรงงานโดยเฉพาะ


 



PROMOS รุ่น PLUS ซึ่งเป็นเทคโนโลยี RTOS ที่อยู่ในสภาพแวดล้อมของโรง งานที่เลวร้าย 


ทั้งฝุ่น ความร้อน สั่นสะเทือน และมลภาวะทางไฟฟ้า การที่เป็น Embedded เพียวๆ ทำให้ได้ Reliability , Precision และ Robust

      2. Precision, ระบบ Embedded linux ไม่ได้เป็น Real Time OS ทำให้เมื่อเกิด event ใดๆ ระบบจะรับรู้ไม่ทัน เช่น การนับชิ้นงานที่ความเร็วสูงๆ Embedded linux ไม่สามารถทำได้ สิ่งที่เจอคือจะนับขาดตลอดเวลา แต่ก็สามารถแก้ปัญหาได้ด้วยระบบ Distributed computing หรือใช้หน่วยประมวลผลหลายตัวในการประมวลผล ซึ่งก็ทำให้ระบบซับซ้อนยิ่งขึ้นไปอีก cost ของการพัฒนาก็สูงตามขึ้นมา



Summary display อยู่ใน office ของผู้บริหาร เป็นเทคโนโลยี Embedded linux เป็นการ interface ระหว่าง software กับมนุษย์


     3. Robust, บอร์ดสำเร็จรูปส่วนใหญ่จะเป็นระบบแรงดันไฟต่ำ คือ 1.8-3.3V แต่เมื่อนำไปใช้ในโรงงาน ระบบแรงดันไฟจะสูงกว่านั้น ส่วนใหญ่ก็จะเป็น 24VDC และ 380 VAC 3 Phase การที่บอร์ดสำเร็จรูปใช้แรงดันไฟต่ำทำให้มันมีความเป็น robust ต่ำลงไปด้วย เช่น ไฟโรงงานกระชากหรือเกิด ripple หรือเกิดเหตุการณ์ overload จากเครื่องจักรอื่น (เช่นเครื่องเชื่อม) ก็อาจทำให้บอร์ด Embedded linux เสียหายได้ ดังนั้นการใช้บอร์ดเหล่านี้ในโรงงานจะต้องมี font end ที่จะทำการรับหน้าแรงดันไฟระดับสูง โดยไม่ต่อ I/O เข้าสู่บอร์ดโดยตรง จะต้องผ่านระบบ isolate เท่านั้น ความซับซ้อนของ hardware ก็เพิ่มขึ้นมาอีก ต้นทุนก็สูงขึ้น




   PROMOS รุ่น PLUS ออกแบบ hardware สำหรับโรงงานโดยเฉพาะ เพื่อให้ได้ Reliability , Precision และ Robust

 
        4. Machine to machine, ระบบ PMS เป็นระบบแสดงผลการผลิตหรือ visual control ที่มีการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรผลิตตลอดเวลา ซึ่งจะแตกต่างกันเมื่อ เทียบกับการสื่อสารกับมนุษย์ กล่าวคือ ถ้าระบบ PMS สื่อสารกับมนุษย์ หากเกิดความผิดปกติคนใช้ระบบจะรู้ทันที แต่กรณีนี้ ระบบ PMS สื่อสารกับเครื่องจักรเ มื่อเกิดเหตุการณ์การผิดปกติ link กันไม่ได้ไม่ว่าจะมาจาก การที่ไม่ robust หรือสาเหตุอื่นใด ผู้ใช้หรือพนักงานผลิตก็จะไม่รู้ในทันที เพราะเครื่องจักรผลิตจะทำงานต่อเนื่องไม่หยุดรอ ดังนั้นการทำงานแบบ machine to machine ความ Reliability , Precision และ Robust สำคัญมาก



PROMOS รุ่น PLUS ซึ่งเป็นเทคโนโลยี RTOS interface แบบ machine to machine

 
PROMOS รุ่น PLUS ซึ่งเป็นเทคโนโลยี RTOS interface แบบ machine to machine

 
     อย่างไรก็ตาม Embedded linux ก็มีข้อดีเช่นกัน เช่น การ develop software ที่สะดวกสบาย สามารถแสดง graphic ต่างๆ ได้อย่างที่อยากได้


       ดังนั้น ทุกครั้งที่ระบบ PROMOS จะใช้ Embedded linux เราจะแจ้งลูกค้าเสมอถึงความเสี่ยง และ effect ที่จะเกิดขึ้น แต่ก็มีหลายโรงงานเช่นกันที่ระบุมาเลยว่า “ไม่ต้องการใช้บอร์ด Raspberry PI” ที่ station การผลิต เพราะต้องการ maintenance free


       สิ่งเหล่านี้ ถึงแม้ว่าระบบ PROMOS เองมีการนำ Embedded linux มาใช้บ้าง แต่ PROMOS รุ่น PLUS ก็ยังคงเป็น Embedded เพียวๆ ที่ใช้ RTOS ที่ออกแบบเองเพื่อระบบ PMS สำหรับโรงานโดยเฉพาะ มีความ Reliability , Precision และ Robust ทำให้เป็นที่นิยมของลูกค้าโรงงาน


บทความโดย นพดล คะเตปะนานนท์ 10/09/2017

www.promosthai.com