Smart Factory CNC 4.0 ด้วย Arduino ลงทุนหลักร้อย Benefit หลักล้าน!!

สวัสดีโซเชียลแคม วันนี้เราจะมาทำโปรเจกต์ Smart Factory CNC 4.0 ด้วย Arduino กัน โจทย์คือเครื่อง CNC ในโรงงานของเรา ณ ปัจจุบันนี้มันยังทำงานแบบออฟไลน์ การที่จะมอนิเตอร์ต้องใช้คนหลายคน หรือไม่ก็ต้องรอให้หน้างานเดินมาแจ้งปัญหากับทีมช่าง กว่าช่างจะเดินไปถึง กว่าจะวิเคราะห์ปัญหา กว่าจะซ่อม ต้องเสียเเวลาไป

สายงานผลิตก็ต้องหยุดชะงัก เสียหายหลายแสนต่อธุจกิจอยู่เหมือนกัน เราก็เลยมีไอเดียเอาคอนเซปต์ Smart Factory มาใช้ ด้วยการใช้ Arduino มาทำ Iot ทำเครื่อง CNC ธรรมดาๆ ให้มัน Smart สามารถเชื่อมต่อกับชาวโลกได้

Project Timeline

• เฟสแรกของโปรเจกต์ที่วางเอาไว้คือ ทำง่ายๆ ให้มันเชื่อมต่อ และแสดงสถานะของมันแบบเรียลไทม์ไปยังศูนย์กลางให้ได้ก่อน ข้อมูลที่จะคุยกันมีแค่ “ทำงาน” กับ “หยุดทำงาน” เมื่อไหร่ที่หยุดทำงานให้แจ้งเตือนทางหน้าเว็บที่ทีมช่างมอนิเตอร์อยู่ ผลที่ได้คือช่างสามารถเข้ามาแก้ปัญหาได้ทันทีที่มองเห็นปัญหา ไลน์การผลิตก็ไหลราบลื่น โบนัสสิ้นปีก็คงจะได้เยอะ (หวังว่า อะนะ)

เฟสสองวางแผนไว้ว่าจะเก็บข้อมูลอย่างอื่นและมีการเก็บรีพอร์ทที่ละเอียดมากยิ่งขึ้น วิเคราะห์จากสถิติ ป้องกันปัญหาที่จะเกิดขึ้นได้ในอนาคต ยกตัวอย่างเช่น เครื่องมีการทำงานช้ากว่าปกติ หรือเริ่มเสียบ่อย เราสามารถเดาได้ว่าเครื่องกำลังจะป่วยจึงสามารถเข้าไปให้ยากับมันได้ทัน

เฟสที่สาม Smart Report นอกจากแจ้งเตือนทางหน้าเว็บไซต์อย่างเดียวแล้ว เฟสที่สามวางแผนไว้ว่าจะให้ระบบแจ้งเตือนทางอีเมลและทางสมาร์ทโฟน เช่น ทางไลน์ เผื่อกรณีที่ไม่ได้เปิดหน้าเว็บ ก็จะยังคงเฝ้าดูเครื่องจักรได้แบบสบายใจ และดูได้จากทุกที่ของโลกใบนี้

เครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับทำโปรเจกต์ Smart Factory CNC 4.0

ความรู้ที่เราต้องมีและจะได้จากการทำโปรเจกต์ครั้งนี้

• Codeigniter PHP framwork https://codeigniter.com/ 
• PHP skill
• SQL skill
• HTML + CSS
• ภาษาซี for Arduino
• Network protocol
• Line API
• CNC
• Sensor with Arduino

เรามาเริ่มลงมือทำกันเลยจร้า

1. ดาวน์โหลด และ ติดตั้ง XAMP  ขั้นตอนนี้คงไม่ต้องอธิบายละเอียดมาก ดาวน์โหลดมาแล้วก็ติดตั้งโลด
   – หลังจากที่เราติดตั้ง XAMP  เสร็จมันจะมาพร้อมกับ MySQL และ phpmyadmin เป็นตัวช่วยในการจัดการฐานข้อมูล ให้เราทำการรันโปรแกรม XAMP เพื่อให้เซิร์ฟเวอร์จำลองของเรามันทำงาน
   
   – เปิดเว็บบราวเซอร์ขึ้นมาเพื่อลองเช็คดูว่า phpmyadmin และฐานข้อมูลของเราใช้งานได้หรือยัง โดยไปที่ http://localhost/phpnyadmin
   ถ้าใช้งานได้ก็จะมีหน้าตาประมาณนี้ครับ
   
2. ต่อไปเราจะใช้ codeigniter framwork ในการพัฒนาโปรแกรมฝั่งเซิร์ฟเวอร์ ทำการโหลด codeigniter  มาไว้ที่เครื่องเราก่อนเลย วิธีการใช้งาน codeigniter framwork นั้นง่ายมากๆ ให้เราทำการแตกไฟล์ แล้วเอาไปวางใน C:\xampp\htdocs  สร้างโฟลเดอร์ขึ้นมาใหม่เป็นชื่อโปรเจกต์ของเรา เช่นในที่นี้ผมจะตั้งชื่อโฟลเดอร์เป็น \machine ผมก็ทำการสร้างโฟลเดอร์ใหม่ขึ้นมาแล้วเอาไฟล์ codeigniter ที่โหลดมาเมื่อตะกี้เอาไปวางไว้ข้างใน
   
   หลังจากที่วางไฟล์ codeigniter framwork ทั้งหมด เราก็มาลองเช็คกันดูว่าทำถูกต้องไหม โดยเปิด URL http://localhost/machine/ ถ้าทุกอย่างไม่ผิดเราก็จะเห็นหน้าแรกของ codeigniter โชว์
   
   โอเค ตอนนี้ที่เซิร์ฟเวอร์ของเราก็ทำการเตรียม Environment พร้อมสำหรับการพัฒนาแล้ว เพราะว่ามีครบทั้ง XAMP , codeigniter , mysql และ phpmyadmin เป็นเครื่องมือแถมมาช่วยให้เราจัดการฐานข้อมูล
   
   ส่วนฝั่งบอร์ด arduino ก็ต้องเตรียมอุปกรณ์ให้พร้อม และลงโปรแกรม IDE สำหรับเขียนโปรแกรมและเบิร์นโปรแกรมลงบอร์ด อันนี้คงไม่ต้องอธิบายเพิ่มเนาะว่าต้องลงโปรแกรมอะไรบ้าง เพราะลงแค่ Arduino IDE ตัวเดียวก็พร้อมเขียนโปรเจกต์นี้ได้ละ
   
3. เช็คอีกรอบ ว่าเราเตรียมอุปกรณ์ เครื่องไม้เครื่องมือสำหรับการทำโปรเจกต์ครบหรือยัง
   – XAMP server
   – Codeigniter
   – MySQL database
   – phpMyAdmin
   – Arduino IDE
   – บอร์ด Arduino R3 และ Ethernet shield
   
4. ต่อไปจะเป็นการเริ่มออกแบบว่าเราจะรับส่งข้อมูลยังไง พอร์ตไหนใช้งานได้บ้าง จะส่งในรูปแบบไหน ไปเบิ่งกันเลย
   
   เนื่องจากเราจะต่อ Arduino R3 ของเราเข้ากับ Ethernet Shield เพราะฉะนั้นจะเหลือ Pin ให้เราใช้คือ Pin 4 – Pin 9 แต่ละ input ทำหน้าที่ต่อเข้ากับเครื่องจักรของเราและคอยรายงานสถานะของเครื่องว่าทำงานอยู่หรือไม่ เพราะฉะนั้นในฐานข้อมูลตารางแรกของเราจึงออกแบบให้เก็บ IP Address ของ บอรืดที่เราจะต่อ คอลัมน์ต่อมาระบุชื่อพอร์ต และ หมายเลขเครื่อง เวลาที่เราทำการต่อบอร์ดไหน , Input ขาไหน เข้ากับเครื่องจักรเครื่องไหน ก็แค่ทำการเพิ่มข้อมูลเข้าไปในตารางข้อมูลนี้
   การส่งข้อมูลของเราเลือกให้พอร์ตส่งข้อมูลสถานะของแต่ละอินพุตไปที่เซิร์ฟเวอร์ด้วย JSON format เพราะว่ามันเล็กประหยัดแบนวิธดี วิธีนี้ก็น่าจะทำให้ส่งข้อมูลได้ไว ก็เลยออกแบบว่าจะให้บอร์ดรีพอร์ทข้อมูลเป็นฟอร์แมตดังต่อไปนี้ ประกอบไปด้วย IP Address และสถานะของแต่ละพอร์ต
   
5. ออกแบบฐานข้อมูล  จากข้อที่เราก็ได้ออกแบบหน้าตาของฐานข้อมูลไปเเล้ว 1 ตารางสำหรับเอาไว้คอนฟิกว่าบอร์ดไหนไอพีไหน ต่อเข้ากับเครื่องไหน เหลืออีกหนึ่งตารางที่จะเอามาเก็บข้อมูล หน้าตาของตารางข้อมูลผมคิดได้แบบนี้นะ ไปเบิ่งๆ
   
   หน้าที่ของตารางนี้ก็จะเอาไว้เก็บสถานะ พร้อมเวลาด้วย เราสามารถดูประวัติย้อนหลังได้ด้วยว่าช่วงไหน สถานะที่ได้รับมาจากบอร์ดเป็นยังไง เพราะฉะนั้นรวมกันแล้วเรามีตารางข้อมูลสองตาราง ผมตั้งชื่อตารางแรกว่า board_config และตารางที่สองชื่อ machine_status
   
   –> โค้ด SQL สำหรับสร้างฐานข้อมูล

หรืออยากจะโหลดก็เชิญ https://gist.github.com/pongpat/04d562da4a1b7c5f2e82ada810779613

พักก่อนเดี๋ยวมาต่อ บทความนี้น่าจะเป็นบทความที่ยาวที่สุดที่ผมเคยเขียนมา . . . . . .