臺灣博碩士論文加值系統

近年來工業4.0與物聯網的議題不斷地被討論與研究，台灣各家工業大廠陸續地投入於相關之研究與應用，本文之拉布機活化電控系統，係透過現今在工業4.0與物聯網(Internet of Things)的應用中被廣為使用的嵌入式系統取代拉布機之可程式控制器系統，並提供數據整合、圖表分析等加值服務，使本論文所設計之系統架構更為活化。
本論文S參考原先使可程式控制器拉布機的動作流程，設計出一套改由嵌入式系統控制的拉布機活化電控系統，並提供人性化使用者介面，不但可以使操作者方便使用，在機台運行中的所有感測數據與操作者所下達之參數均將傳至雲端伺服器進行分析，供高階主管進行管理之決策，有效提高生產效率，創造工業4.0所帶來之無限商機。

Recent years have seen growing interest in In INDUSTRY 4.0 technologies and INTERNET of THINGS (IoT). A number of companies in Taiwan are already researching and developing INDUSTRY 4.0 technologies for use. In this thesis, we propose a system that combines Embedded System and Web Server to replace Programmable Logic Controller system in the Cloth Spreader Machine by Embedded System which is widely used in IoT. We also provide statistical analysis of sensor data of and graphical analysis of production so as to make system smart and intelligent.
In this thesis, using webapp as the User Interface and webserver as the cloud platform system. To implementation cloud computing and cloud data storage. Both of System are built in Raspberry Pi 3. The webapp can point out the necessary working information of machine to enable data analysis for manager to promote better productivity. It can bring in its term unlimited economic opportunities.

明志科技大學碩士學位論文口試委員會審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 2
1.3 論文大綱 2
第二章 操作說明與相關知識 3
2.1 拉布機操作流程與各功能簡述 3
2.2 拉布機簡介 3
2.2.1 基本操作流程 4
2.2.2 人機介面-主控畫面 5
2.2.3 人機介面-基本設定畫面 7
2.2.4 人機介面-系統參數設定頁面 8
2.3 拉布機控制系統電路 9
2.3.1 控制迴路圖 9
2.3.2 電力配線圖 15
2.3.3 伺服系統配線圖 16
2.4 嵌入式系統輸入輸出訊號轉換 17
2.4.1 輸入單元轉換電路 17
2.4.2 輸出單元轉換電路 19
2.5 三項交流馬達變頻器 20
2.5.1 變頻器端點功能說明 21
2.5.2 變頻器訊號控制說明 21
2.6 三相伺服馬達驅動控制說明 22
2.6.1 伺服馬達驅動器控制接腳說明 23
2.6.2 外部脈波輸入配線 24
2.6.3 外部脈波輸入邏輯形式 25
第三章 系統架構與功能 26
3.1 簡述 26
3.2 系統硬體架構 27
3.2.1 硬體主架構 27
3.2.2 控制單元接線圖 28
3.2.3 變頻器控制電路 28
3.2.4感測單元電路圖 30
3.3 系統軟體架構 31
3.3.1 軟體主架構 31
3.3.2 輸出單元 32
3.3.3 中央運算單元與感測單元 36
第四章 研究成果與分析 41
4.1簡述 41
4.2 電路設計成果與分析 41
4.2.1 變頻器控制電路成果與分析 41
4.3 網路應用程式架構 43
4.3.1 架構大綱 43
4.3.2 HTML程式目錄 44
4.3.3 Python程式目錄 45
4.3.4 PHP程式目錄 46
4.4 使用者介面 46
4.4.1 起始頁面 47
4.4.2 基本操作畫面 48
4.4.3 基本設定畫面 48
4.4.4 進階設定選單 49
4.4.5 系統參數設定畫面 49
4.4.6 參數設定-1 50
4.4.7 參數設定-2 52
4.4.8 十段速配方參數設定頁面 53
4.5 實測結果 54
第五章 結論 55
5.1 總結 55
5.2 未來研究與發展 56
參考文獻 57

圖目錄
圖2 - 1 針織梭織拉布機K7系列 3
圖2 - 2 拉布機主機機構 4
圖2 - 3 人機介面-主控畫面 6
圖2 - 4 人機介面-基本設定畫面 7
圖2 - 5 人機介面系統參數一 8
圖2 - 6 人機介面系統參數二 8
圖2 - 7 人機介面系統參數三 8
圖2 - 8 PLC控制迴路圖 9
圖2 - 9 拉布機電力配線圖 15
圖2 - 10 伺服系統配線圖 16
圖2 - 11 輸入單元轉換電路 17
圖2 - 12 嵌入式系統輸入單元轉換電路 18
圖2 - 13 輸出單元轉換電路 19
圖2 - 14 嵌入式系統輸出單元轉換電路 19
圖2 - 15 三相交流馬達變頻器 20
圖2 - 17 伺服驅動器 22
圖2 - 18 伺服驅動器控制電路 23
圖2 - 19 外部脈波輸入配線 24
圖2 - 20 低速脈波正邏輯形式 25
圖2 - 21 外部脈波允許時間 25
圖3 - 1 硬體主架構 27
圖3 - 2 控制單元接線圖 28
圖3 - 3 OPA放大電路 29
圖3 - 4 感測單元接線圖 30
圖3 - 5 軟體主架構 31
圖3 - 6 Arduino MEGA ADK程式流程圖 32
圖3 - 7 布料裁切程式流程圖 36
圖3 - 8 機台升降程式流程圖 37
圖3 - 9 布斗正反轉程式流程圖 38
圖3 - 10 單拉自動運行程式流程圖 40
圖4 - 1 變頻器控制電路 41
圖4 - 2 Arduino PWM訊號 42
圖4 - 3 OPA輸出訊號 42
圖4 - 4 網路應用程式架構目錄 43
圖4 - 5 HTML程式架構目錄 44
圖4 - 6 Python程式目錄 45
圖4 - 7 PHP程式目錄 46
圖4 - 8 應用程式起始畫面 47
圖4 - 9應用程式操作畫面 48
圖4 - 10 應用程式基本設定頁面 48
圖4 - 11 應用程式進接設定選單 49
圖4 - 12 應用程式系統參數設定畫面 49
圖4 - 13 應用程式參數設定-1 51
圖4 - 14 應用程式參數設定-2 52
圖4 - 15 十段速配方參數設定頁面 53
圖5 - 1 Google影像辨識API分析結果 56

表目錄
表3 - 1 PWM與變頻器頻率關係對應表 29
表3 - 2 Arduino MEGA ADK控制命令資料表 33
表3 - 3 Arduino Pro Mini一控制命令表 34
表3 - 4 伺服驅動器頻率與Arduino高速脈波關係表 34
表3 - 5 Arduino Pro Mini二控制命令表 35
表3 - 6 布料裁切程式控制命令表 37
表3 - 7 機台升降控制命令表 38
表3 - 8 步斗正反轉控制命令表 39
表3 - 9 單拉運行控制命令表 39
表4 - 1 HTML程式目錄說明 44
表4 - 2 Python程式說明 45
表4 - 3 系統參數畫面說明表 50
表4 - 4 參數設定-1說明 51
表4 - 5 參數設定-2說明 52
表4 - 6 十段速配方參數設定說明 53

[1] 曾宣瑜，「建構物聯網數據收集器與其效能驗證之研究」，在職專班碩士論文，天主教輔仁大學，2016。
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[13] 一次搞懂大數據(上)。上網日期 : 民國 106 年 5 月20 日，檢自:http://www.bnext.com.tw/article/view/id/35807
[14] 一次搞懂大數據(下)。上網日期 : 民國 106 年 5 月20 日，檢自:http://www.bnext.com.tw/aritcle/view/id/25809
[15] Google Video Intelligence API。上網日期 : 民國 106 年 5 月1 日，檢自:https://cloud.google.com/video-intelligence