第五章 自動化製造系統範例的分析與操作
5.5 灌模系統裴氏圖同步性設定
經驗證過的裴氏圖，可以使用 PNML 導向資料伺服器連接軟體進行該裴氏圖的同步性 設定。在同步性設定作業中，首先要設定欲使用的控制器輸出、輸入節點數量。根據表 5.1 可以得知在輸入節點方面總共會使用到 0 號到 15 號的 16 個節點。輸出節點方面，這會使 用到 0 號到 9 號的 10 個節點，所以這裡設定所需的控制器節點數量為 16，如圖 5.13 所示。
圖 5.13 控制器節點數量設定
其次是設定欲使用到的虛擬變數，根據表 5.2、5.3 可以得知在模具輸送系統方面，會 使用到虛擬變數 Reader、Switch、Indication、Process_1、Mold 五個。備料系統方面，會使 用到虛擬變數 M_a、M_b、M_h、M_y、M_x、Process_2 六個。十六個虛擬變數的資料型 別皆設定為字串型別，其設定如圖 5.14 所示。
圖 5.14 虛擬變數設定
依據表 5.2、5.3 可設定暫存點、轉移點的同步性。在暫存點同步性設定方面，這裡以 灌模系統的暫存點 P1、P3為範例說明設定方式。圖 5.15 顯示的是暫存點 P1的同步性設定。
暫存點 P1表達的是 RFID 標籤讀取器已開啟狀態，它的同步性設定是指當虛擬變數 Reader 值為 on 時，暫存點 P1內會有浮標。所以這必須在暫存點 P1同步性設定表的[節點編號/虛 擬變數]表單中選擇虛擬變數 Reader，在[運算子]選單中選擇.equal(String)進行字串的比較，
在值欄位裡輸入 on 完成設定。
圖 5.15 暫存點 P1同步性設定
暫存點 P3表達的是輸送帶已停止(1)狀態，它的同步性設定是指當輸入節點 I11為導通 狀態或者是虛擬變數 Switch 值為 2 時，暫存點 P3內會有浮標。所以這必須設定兩條暫存 點 P3的同步性設定，首先是在同步性表的[節點編號/虛擬變數]表單中選擇節點 11 斷路狀 態即完成第一條設定，接著再創造另一條同步性設定，並且在[連接詞]表單中選擇||代表 OR 邏輯運算，在[節點編號/虛擬變數]表單中選擇虛擬變數 Switch，在[運運算元]選單中選 擇.equal(String)進行字串的比較，在值欄位裡輸入 2 完成第二條設定，如圖 5.16 所示。
圖 5.16 暫存點 P3同步性設定
在灌模系統轉移點同步性設定方面，這裡以灌模系統的轉移點 T1、T5為範例說明設定 方式，圖 5.17 顯示的是轉移點 T1的同步性設定。轉移點 T1代表啟動輸送帶及 RFID 標籤 讀取器作業，它的同步性設定是指當輸入節點 I12-為導通狀態時，設定輸出節點 O-0為導通 狀態以及設定虛擬變數 Mold 值為 in、Reader 值為 on，延遲執行時間為 0。所以這必須在 轉移點 T1的激發事件同步性設定表的[節點編號/虛擬變數]表單中選擇節點 12 導通狀態，
並且在元件作業同步性設定表裡設定三項作業。第一項作業是在[節點編號/虛擬變數]表單 中選擇節點 0 導通狀態完成設定，第二項作業是在[節點編號/虛擬變數]表單中選擇虛擬變 數 Mold，在值欄位裡輸入 in 完成設定，第三項作業是在[節點編號/虛擬變數]表單中選擇 虛擬變數 Reader，在值欄位裡輸入 on 完成設定。最後，設定延遲激發時間為 0。
圖 5.18 顯示的是轉移點 T5的同步性設定。轉移點 T5代表繼續啟動輸送帶作業，它的 同步性設定是指設定輸出節點 O8為導通狀態以及設定虛擬變數 Process_1 值為 complete，
並且不需要等待任何觸發事件，延遲執行時間為 2000 毫秒。所以在轉移點 T5的激發事件 同步性設定表裡不需要作設定，在元件作業同步性設定表裡需要設定兩項作業。第一項作 業是在[節點編號/虛擬變數]表單中選擇節點 8 導通狀態完成設定，第二項作業是在[節點編 號/虛擬變數]表單中選擇虛擬變數 Process_1，在值欄位裡輸入 complete 完成設定。最後，
設定延遲激發時間為 2000 毫秒。
圖 5.17 轉移點 T1同步性設定
圖 5.18 轉移點 T5同步性設定
此外，在灌模系統的轉移點 T2方面，其主要的元件作業是呼叫 IF5 RFID 讀取器內部 的標籤資訊回傳指令取得存放在模具所裝置 RFID 標籤內的作業指令參數，並且在讀取完 畢之後停止 IF5 RFID 讀取器的讀取作業。但由於 IF5 RFID 讀取器並無法透過灌模系統的 可邏輯控制器與其進行溝通以及進行指令操作，所以在轉移點 T2 的同步性設定上，是在 PNML 導向資料伺服器連接軟體所輸出的資料伺服軟體裡，針對轉移點 T2進行程式碼的修 改，使其能夠與 IF5 RFID 讀取器進行連接並執行標籤資訊讀取作業。
當裴氏圖同步性設定完成之後，即可以點選檔案匯出功能由軟體自動產生相對應的資 料伺服器軟體，並且選擇欲搭配的 SoftPLC 控制器驅動程式進行決策系統、資料伺服器軟 體以及驅動程式三者的整合，最終輸出一個簡易的灌模系統自動化監控軟體。圖 5.19 為驅 動程式設定畫面，圖 5.20 為灌模系統自動化監控軟體的操作介面。
圖 5.19 驅動程式設定
圖 5.20 灌模系統監控軟體
第六章 結論與未來研究方向
發，不用擔心最終所使用的控制器類型為何，只要監控軟體開發人員與控制器廠商使用的
參考文獻
[13] David, R.,“Grafcet: A Powerful Tool for Specification of Logic Controllers,＂IEEE Transaction on Control Systems Technology, Vol. 3, No. 3, pp. 253-268, Sept. 1995.
[14] David, R. and Alla, H., Petri Nets & Grafcet: Tools for Modeling Discrete Event Systems, Prentice-Hall, 1992.
[15] Deitel, H. M., Java: How to Program, 5th Ed., Prentice Hall, 2005.
[16] Heinecke, H., Schnelle, K., Fennel, H., Bortolazzi, J., Lundh, L., Leflour, J., Mate, J., Nishikawa, K., and Scharnhorst, T., “ Automotive Open System Architecture - An Industry-wide Initiative to Manage the Complexity of Emerging Automotive E/E-architectures, ＂ Proceeding of the 2004 International Congress on Transportation Electronics, Vehicle Electronics to Digital Mobility: The Next Generation of Convergence, pp. 325-332, 2004.
[17] http://java.sun.com/javame/technology/index.jsp, Java ME Technology, Feb. 1, 2010.
[18] http://www.dom4j.org/, dom4j, Feb. 1, 2010.
[19] http://www.gensym.com/, G2 Platform, Feb. 1, 2010.
[20] http://www.intermec.com/learning/technologies/rfid/, Intermec IF5 fixed Reader, Feb. 1, 2010.
[21] http://www.plcopen.org/pages/tc1_standards/iec_61131_3/, IEC 61131-3, Feb. 1, 2010.
[22] http://www.w3.org/, World Wide Web Consortium, Feb. 1, 2010.
[23] http://www.w3.org/XML/, Extensible Markup Language, Feb. 1, 2010.
[24] http://www2.informatik.hu-berlin.de/top/pnml/about.html, Petri Net Markup Language, Feb.
1, 2010.
[25] IDEF0, Federal Information Processing Standards Publication 183, USA, 1993.
[26] Jeng, W. H. and Liang, G. R.,“Reliable Automated Manufacturing System Design Based on SMT Framework,＂Computers in Industry, Vol. 35, No. 2, pp. 121-147, 1998.
[27] Johnson, R. A., Probability and Statistics for Engineers, 7th Ed., Pearson Prentice Hall, 2005.
[28] Kroenke, D. M., Database Processing, 10th Ed., Prentice Hall, 2006.
[29] Geiger, K., Inside ODBC, Microsoft Press, 1995.
[30] Liang, G. R. and Hong H.M., “ Hierarchy Transformation Method for Repetitive Manufacturing System Specification, Design, Verification, and Implementation, ＂ Computer-Integrated Manufacturing System, Vol. 7, No. 3, pp. 191-205, 1994.
[31] Murata, T., “Petri Nets: Properties, Analysis and Application,” Proceedings of the IEEE, Vol.
44, pp. 541-579, 1989.
[32] Zimmermann, H., “OSI Reference Model – The ISO Model of Architecture for Open Systems Interconnection,” IEEE Transactions on Communications, Vol. 28, No. 4, pp.
425-432, 1980.
附錄一 灌模系統 IDEF0 規格圖設計
IDEF0(Integrated Definition Methods)規格圖[25]是 1970 年代美國空軍在執行電腦整合 製造計劃(Integrated Computer-Aided Manufacturing, ICOM)時所發展出的一項圖形建模技 術，其主要用於描述系統內部功能與作業的運作架構，該技術並於 1993 年被美國國家標 準與技術局列為標準建模方式之一。
IDEF0 模型主要由兩種元件所構成—作業方格及箭號，作業方格是用來表示系統的功 能、作業或是動作，並且通常會將動詞置於作業方格內以說明其意義；箭號則用來表示系 統的資訊流、物流、限制與機制，當箭號由左方進入作業方格時此箭號代表的是該作業方 格的輸入、當箭號由上方進入作業方格時此箭號代表的是該作業方格的控制條件、當箭號 由下方進入作業方格時此箭號代表的是該作業方格的作業機制、當箭號由右方離開作業方 格時此箭號代表該作業方格的輸出，如圖 A.1 所示。
圖 A.1 IDEF0 箭號與作業方格關係圖
此外，IDEF0 模型具有階層性，模型中裡的每個作業方格都可以向下展開出多個子作 業方格讓使用者定義每個作業方格更詳細的作業內容，如圖 A.2 所示。
在備料系統的執行流程方面，圖 A.2 顯示備料系統一共包含三種物料輸入即物料 A、
物料 B 與物料 H，這三種物料經系統加工處理後會輸出物料 X。圖 A.3 說明備料系統內部 的細部作業流程，圖中的粗線部分代表的是系統的物流、細線代表的是系統的資訊流，從 物料 A、B、H 輸入至系統到最終系統輸出物料 X 之間的流程共可分成三道程式—調製物 料 Y、調製物料 X 以及儲存物料 X。在物流方面，系統會使用物料 A 及物料 B 進行物料 Y 的調製程式，接著系統再使用已調製好的物料 Y 以及物料 H 進行物料 X 的調製程式，最 後是儲存已調製好的物料 X。
在資訊流方面，系統會在三號儲存槽的液位到達最低水位時啟動物料 Y 的調製程式，
並且在調製程式結束時輸出訊息來啟動下一階段的調製物料 X 程式，調製物料 X 程式結束 後除了會輸出訊息來啟動下一階段的儲存物料 X 程式之外亦會輸出回饋訊息至上一階段的 調製物料 Y 程式，當儲存物料 X 程式執行結束後會輸出回饋訊息至前兩階段的程式。由圖
中可發現，資訊流在系統中會存在兩種方向，流向後續作業方格的資訊流主要是在於啟動 系統的後續程式，而流向先前作業方格的資訊流則是為了將作業完成的資訊告知先前程式 以避免前後互相衝突的程式同時發生的情形。
圖 A.2 IDEF0 作業方格階層性示意圖
圖 A.3 備料系統 A-0 層 IDEF0 規格圖
圖 A.4 備料系統 A0 層 IDEF0 圖
圖 A.5、A.6 及 A.7 分別為物料 Y 調製程式、調製物料 X 程式、保存物料 X 程式的細 部作業程式。對於物料 Y 調製程式而言，系統會在三號儲存槽的液位到達最低水位時啟動 幫浦 A 及幫浦 B 來將物料 A 與物料 B 導入一號儲存槽內，當物料 A 流量大於 60 公升後 即關閉幫浦 A、當物料 B 流量大於 30 公升後即關閉幫浦 B；對於調製物料 X 程式而言，
系統會先啟動幫浦 C 與一號閥門來將物料 H 及物料 Y 導入二號儲存槽，當物料 H 流量大 於 10 公升後即關閉幫浦 C、當物料 Y 流量大於 30 公升後即關閉一號閥門，接著系統會啟 動二號攪拌器進行持續 5 分鐘的攪拌作業；對於保存物料 X 程式而言，系統會開啟二號閥 門來讓物料 X 流入三號儲存槽直到三號儲存槽容量高於最高水位時再關閉二號閥門。
圖 A.5 備料系統 A1 層 IDEF0 圖
圖 A.6 備料系統 A2 層 IDEF0 圖
圖 A.7 備料系統 A3 層 IDEF0 圖
在模具輸送系統的執行流程方面，圖 A.8 顯示模具輸送系統所需輸入為空模具經系統 作業後會輸出已填充的模具。圖 A.9 說明模具輸送系統內的細部作業流程，模具輸送系統 內部包含了四道程式—啟動輸送帶與 RFID 標籤讀取器、停止 RFID 標籤讀取器、澆模、
停止輸送帶。首先系統會在一號紅外線感知器受到觸發時，也代表有模具進入系統時啟動 輸送帶同時呼叫 RFID 標籤讀取器開始持續進行資料讀取作業以獲得模具上 RFID 標籤裡 所記錄的作業指令，RFID 讀取器若能夠在八秒鐘內讀取到標籤資訊時即會結束讀取，否
停止輸送帶。首先系統會在一號紅外線感知器受到觸發時，也代表有模具進入系統時啟動 輸送帶同時呼叫 RFID 標籤讀取器開始持續進行資料讀取作業以獲得模具上 RFID 標籤裡 所記錄的作業指令，RFID 讀取器若能夠在八秒鐘內讀取到標籤資訊時即會結束讀取，否