可重置分散式控制技術（IEC 61499）應用於生產線控制設計

摘要：依據IEC 61499-4對控制器的「可配置性」（configurability）定義，將控制器分成三類：1. Class 0-簡單設備（可透過資料溝通）；2. Class 1-簡單可程式設備（可部分程式化控制）；3. Class 2-使用者可重置程式設備（可完全程式化控制）。本文針對Tablet PC主機板與金屬屏蔽裝配生產線控制應用設計，提出生產線在包含不同種類Class的控制器時，整個控制系統的架構及整合溝通方式。

Abstract: According to IEC 61499-4, devices are characterized as belonging to one of three configurability classes, namely: Class 0- Simple devices; Class 1- Simple programmable devices; Class 2- User-reprogrammable devices. This article deals with production line control system architectures and communication design for a tablet PC metal-shield assembly line that consists of controllers belonging to different configurability classes.

關鍵詞：功能方塊、IEC 61499標準、IEC 61131標準、分散式控制系統、可重置、生產線控制

Keywords：Function Block, IEC 61499 Standard, IEC 61131 Standard, Distributed Control System, DCS, Reconfigurable, Production Line Control

前言
傳統上，工業控制系統主要採用較低階的語言做設計，例如：可程式控制器（Programmable Logic Controller, PLC）依循的IEC 61131-3標準。較低階語言適合於小型至中型控制系統的應用，在設計、部署及維護等特性上，先天上就有不易克服的缺失。

2005年推出的IEC 61499標準，採用改良後功能方塊（function block）架構，針對工業程序量測與控制系統（industrial-process measurement and control system, IPMCS）之應用而設計，具備軟體架構模組化、物件導向、分散式、事件驅動等特質，使用效益包含軟體元件可重複利用性、系統易部署性及可重置性、控制設備相互溝通性等，不僅能大幅減少控制軟體的數量，縮短開發時間，降低開發與維護成本，若能搭配模型導向工程（model-driven engineering, MDE）的概念，則更能保證設計結果的可靠度，適合用於包含多種控制器的大型及複雜系統設計上。

由於目前市場上支援IEC 61499的控制器為數不多，應用領域主要在智慧大樓自動化、程序控制等產業。但無論從數量或產值來看，離散製造（discrete manufacturing）方式占有製造業相當大的比例，其生產線上使用的控制器及設備種類繁多，未來應相當有機會採用IEC 61499的分散式控制概念。依據IEC 61499-4對控制器的「可配置性」定義，將控制器分成三類：1. Class 0-簡單設備（可透過資料溝通）；2. Class 1-簡單可程式設備（可部分程式化控制）；3. Class 2-使用者可重置程式設備（可完全程式化控制）。本文特針對Tablet PC主機板與金屬屏蔽裝配生產線控制應用設計，提出生產線在包含不同種類Class的控制器時 （以Class 0及Class 2為例說明），整個控制系統的架構及整合溝通方式。

案例生產線簡介
金屬屏蔽是處理電磁干擾（electromagnetic interference, EMI）最直接有效的方式，直接將高頻或是易受電磁干擾的元件、設備包覆起來，用以削弱電磁場的影響，藉此提高設備、元件的抗干擾能力（immunity）。在手機及平板電腦主機板上，可以看到許多的金屬屏蔽元件（如圖1）。