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課程簡介

讓你學會用EtherCAT實現智慧工業物聯網

工控通訊不再昂貴複雜

在工業4.0的浪潮下,取代傳統自動化控制現場匯流排系統的EtherCAT,正可以提供機械與現場層級,成熟穩定且即時的通訊效率。EtherCAT不僅非常快速,也十分適合時間關鍵型的動作控制應用。常見應用包括射出成形機、電腦數值控制(CNC)加工中心機、機器人和液壓調節等。幫助企業大大提升工作效率,降低採購與維護成本。


傳統工業製造走的是集中化路線,昂貴的硬體裝置,只能搭配專屬封閉的通訊協定。此一模式的互通性稍嫌薄弱,若功能需求愈多,所需部署的硬體數量就愈大,不僅徒增成本支出,也容易導致系統複雜性升高,一旦有任何環節故障,將使整個系統為之癱瘓,對產線造成嚴重影響。


而由德國Beckhoff推出的EtherCAT協定深具資料同步過程的訊號抖動量低(傳輸穩定)、資訊傳輸延遲時間低(小於1微秒,傳輸速度快),及硬體成本低等諸多優勢,取代傳統控制器硬體及複雜佈線結構,大幅節省各種配線、線材建置與維護成本,發揮最大彈性生產效率。相關產品相繼問市,讓EtherCAT逐漸奠定工控通訊的主流地位。


本課程師資群具15年以上的韌體開發與電路設計經驗,教學方式將以產業界實作開發的模式逐步引領你認識EtherCAT相關開發的技術細節,讓你自然而然地學會EtherCAT相關應用的開發技能,讓你成為幫助公司升級至工業4.0的重要推手。

傳統工業協定與EtherCat比較表(圖)

課程特色

(課程架構圖)

特色1:業界領先的EtherCat實戰教學

全球工業4.0的浪潮如火如荼的發展,然而如果將全部設備直接換購來符合工業4.0標準,對於台灣廠商的成本是很沉重的負擔。因此本課程教你主流的工控通訊協定,EtherCat,讓你幫助公司用最精簡的成本升級至工業4.0。

 

特色2:具15年以上開發經驗的師資群親授

講師群將多年的實務開發經驗淬鍊在教學內容中,幫助學員快速掌握技術關鍵,跨越自學卡關的障礙,節省寶貴時間,能幫助你迅速投入工業物聯網的相關應用。

 

特色3:移植業界專案式實作導向

教學內容設計與實務接軌,仿產業實際開發模式,讓你從實做中自然而然學會EtherCat開發技術。不再讓你上完課,仍然一無所知,而是真正具備工程師實作開發與debug的能力。

 

學習目標

  1. 能了解物聯網IoT 架構,包含物聯網感知層、物聯網網路層、物聯網應用層
  2. 能了解與實現物聯網中M2M通訊協定(MQTT、CoAP)和擷取感測器訊號與輸出入控制
  3. 能開發一個Web-Based IoT平台:掌握Web前端與後端的通訊能力(AJAX,WebSocket)
  4. 你能快速學會Node.js的開發方法
  5. 了解 ARM mbed Cloud 平台-mbed Client API與mbed device connector API
  6. 善用更多其他的雲端服務BaaS(Backend as a Service),如Freeboard、ThingSpeek等
  7. 能熟悉工業4.0的概念與EtherCat通訊協定原理與應用
  8. 能熟悉EtherCat開發板開發環境與設定
  9. 能熟悉EtherCat開發板的韌體開發與debug的實務技巧
  10. 能從課程中學習一個完整專案開發的建立方法,例如:該如何用EtherCat佈建您的工業物聯網

適合對象

  1. 想了解物聯網完整解決方案的研發工程師或專案經理或技術評估者
  2. 對於如何使用Raspberry Pi 3打造物聯網系統有興趣者
  3. 對 Web 開發技術 (Node.js) 和ARM mbed 平台開發有興趣者
  4. 對於感測器讀取、韌體程式撰寫傳統MCU或嵌入式系統開發有興趣者
  5. 想輕鬆取得iPAS經濟部工業局專業工程師物聯網應用工程師的人
  6. 想投入工業物聯網領域的大學生或開發者
  7. 對工業4.0有興趣的專案經理或開發者
  8. 想學會如何實現EtherCat工業通訊技術的專案經理或開發者

課程大綱

階段一:IoT技術打底

主題 內容
物聯網導論
  • 物聯網導論
    • 課程介紹與學習地圖
    • 什麼是物聯網
    • IoT系統架構
M2M 協定
  • CoAP
    • IoT架構標準
    • CoAP協定
    • CoAP Lab
  • MQTT
    • MQTT協定
    • MQTT Lab
Web 網頁前端程式開發
  • Web基礎概念
    • Web 技術前端技術架構簡介
    • HTML 簡介與Tag 概念
    • CSS 簡介與Style 屬性
  • JavaScript程式設計
    • 關於JavaScript
    • 開發方式與除錯方法
    • JavaScript 操作HTML DOM & Browser Object Model
    • JavaScript 變數 & 基本資料型態
    • JavaScript運算式與運算子
    • JavaScript物件 型態
    • JavaScript陣列 型態
    • JavaScript函式
    • call by value & call by reference
    • Self-Invoking Functions
    • Nested Function
    • Function Closures
    • JavaScript 數值處理與型別轉換
    • JavaScript Array Methods
    • push , pop, split, map ,…
    • JavaScript Timing Events
    • JavaScript類別定義 (Object with property and method)
    • JSON資料格式與處理
    • Image Map
  • 使用JQuery
    • JQuery 簡介
    • JavaScript vs JQuery
    • JQuery selectors
    • JQuery操作HTML DOM
    • JQuery操作CSS
    • JQuery Form表單處理
    • HTTP GET vs HTTP POST
    • JQuery AJAX
Node.js Web 後端程式開發
  • 關於Node.js
    • 非同步式 I/O 與事件式程式設計
    • 安裝Node.js
    • Node Package Manage-npm
    • 製作package.json
    • 我的第一個node.js "Hello world"
    • Node.js HTTP 請求與回應
    • Node.js 處理HTTP Get & Post
    • Express HTTP Server提供靜態檔案
    • 用Express處理HTTP Get & Post
    • Node.js 其他模組
  • The WebSocket Protocol
    • 各種Web 通訊方法
    • Long Polling技術
    • Lab:實驗: Websocket 前後端通訊
    • Lab:實驗: 建立多人聊天室
  • MongoDB
    • MongoDB 簡介與使用
    • Node.js 操作MongoDB
    • Lab實驗: 使用Node.js 進行新增/查詢/更新/刪除 MongoDB
  • HTML Template Engine
    • Why use Template Engine ?
    • Handlebars.js Template Engine
    • Handlebars.js 的運作流程說明
    • Client Side HTML範本引擎 (Template Engine)
    • 實驗 Handlebars.js
  • Node.js-based GPIO
    • Node.js-based GPIO Helper for Raspberry Pi
ARM mbed 物聯網平台實戰
  • ARM mbed 物聯網平台實戰
    • ARM mbed Device Sever 簡介
    • mbed client 編譯
    • mbed client程式架構解說
    • mbed API( Node.js 語言)
    • Demo: ARM mbed project + Raspberry Pi
物聯網感知層開發:Raspberry Pi 3 I/O 裝置控制
  • Raspberry Pi 使用
    • Raspberry Pi 3 簡介
    • Raspberry Pi 使用 (包含Linux系統檔案系統與常用指令說明)
  • 數位介面
    • 感測器介面與Pi子卡介紹
    • 數位感測器讀取
    • GPIO
    • 使用BCM2835 Peripheral Library
    • LED, Button, PIR, Relay
    • I2C 工作原理
    • I2C OLED (SSD1306Z)
    • I2C G-Sensor (LIS3DH)
    • SPI 工作原理
    • PWM (SG90伺服馬達控制)
  • 類比界面
    • ADC (MCP3008) 使用SPI界面

階段二:工業物聯網技術實現 - EtherCat

主題 內容
工業物聯網開發實作: LAN9252 Board for EtherCat
  • EtherCat原理與應用說明
  • LAN9252開發環境安裝及設定
    • Power
    • Board-to-Board Connector Pinout
    • Clock
    • Configuration
    • Strap Options
    • Process Data Interfaces
    • Mechanicals
  • LAN9252建立專案、韌體燒錄、線上除錯
  • LAN9252韌體開發
    • DIGIO Configuration
      • Board Setup
      • Master Configuration
      • DIGIO Demo(DIGIO Outputs& DIGIO Inputs)
    • SPI Configuration
      • Board Setup
      • Master Configuration
      • DIGIO Demo(DIGIO Outputs & DIGIO 與 Inputs)
    • Setting Up Master in Windows®
      • TwinCAT Ethernet Driver - Installation
    • EEPROM Programming
    • Scanning EtherCAT Slaves
    • Generating SSC Files
工業物聯網案例解說
  • 因應工業4.0導入的EtherCat實務所需應用的關鍵技術有哪些 (如何將EtherCat技術應用於智能阿製造現場的控制?)
  • 如何用EtherCat將工業4.0導入工作能具體專案化及實務化 (如何逐步實踐「智能化生產線」?)
  • EtherCat工業4.0應用實務案例說明

教材介紹

  • 獨家研發物聯網開發子板


  • EtherCat開發板-LAN9252 (資料來源 : MICROCHIP官網)
EtherCat LAN9252

  • EtherCAT 傳送原理動畫

應用實例

EtherCAT Demonstration Demonstration of Raspberry Pi3 based
EtherCAT controller


雨之舞 新加坡樟宜機場裝置藝術
透過EtherCAT使用1216軸伺服馬達
台達EtherCAT運動控制解決方案

師資介紹

linux teache joseph

 Joseph

▪ 台灣大學電機工程系博士研究 ▪ 網通科技公司/資深工程師

▪ 嵌入式Linux系統 / ARM Boot Loader / 資料結構及演算法 / M2M通訊協定

▪ MCU 韌體設計 / Linux 驅動程式 / Linux系統程式 / 無線通訊


teacher

 何老師

※講師具16年韌體開發與電路設計經驗!韌體真功夫讓您自己寫出每一行 code,而不是拿別人現成的 code 去改而已!

▪ 電子工程碩士 / TQC+ 電路設計領域委員 / 全國技能競賽工業電子培訓教師

▪ 嵌入式Linux系統 / ARM Boot Loader / 資料結構及演算法 / M2M通訊協定

▪ MCU 韌體設計 / Linux 驅動程式 / Linux系統程式 / 無線通訊

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常見問題

什麼是Ethercat?

EtherCAT(乙太網控制自動化技術)是一個開放架構,以乙太網為基礎的現場總線系統,其名稱的CAT為控制自動化技術(Control Automation Technology)字首的縮寫。EtherCAT是確定性的工業以太網,最早是由德國的Beckhoff公司研發。 自動化對通訊一般會要求較短的資料更新時間(或稱為週期時間)、資料同步時的通訊抖動量低,而且硬體的成本要低,EtherCAT開發的目的就是讓乙太網可以運用在自動化應用中。