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為何使用散裝零件Arduino進行開發工作？
國內機電產業環境大部分以硬件為主，對于軟件設計人員，缺乏硬件專業訓練，或是對于機械機構與機電整合原理沒有概念。在學習機電整合設計時，會有很多的困擾與障礙，因為專精于軟件設計者，不一定能就懂機電控制設計與機電整合。懂得機電控制的人，也不一定知道軟件該如何運作，不同的機電控制或是軟件開發常常都會有不同的解決方法。除非有各方面的天賦，否則很難在機電控制與機電整合這方面自習成材，進而成為專業人員。
開發板的運用
自從有了Arduino 與 NodeMCU(ESP8266)開發板(如上圖)之后，這些困擾大部分迎刃而解，因為這些開發板，用共通性的平臺，來做很多機電控制、機電整合學習，進而將軟件開發整合到機構設計之中，在這個機械、電子、電機、信息、工程等整合領域，是一個很大的福音。尤其在創意掛帥的時代，能夠從創新的想法，到產品開發與整合，獨立完整設計出來。更能夠完全掌握與產業核心技術，整個開發過程必定可以提供思維上與實務上更多的收獲。
我們在物聯網的運用選擇 Arduino 與 ESP32 開發板，并學習 RS232串口、WiFi、藍牙、RS485、Modbus RTU、OPC UA、Modbus TCP、MQTT通信協定及REST API設計理念。以愛招飛軟件開發工具箱分別作為前后端開發工具，進入智能物聯網與工業4.0的領域。
工業使用Arduino開發板的條件
Arduino 開發板是非常普及的單片機，無論監測溫濕度，還是控制機器人，Arduino 的通用性，都在 DIY 應用項目中發揮的淋漓盡致。但是在工業運用卻有些疑慮？因為在工廠作業環境中，使用的機電設備必須符合以下三個運行條件。
?穩定性：PLC通常在嚴苛的環境中運作，例如工廠的鍋爐旁、大廈電梯的底層或頂層等，必須有工業級的耐受力，Arduino 開發板只能在攝氏5～55度內運作。
?安全性：PLC負責企業重要的工作，經常要長年的時間、實際驗證，供應商要提供多種保證，如更新服務保證、零件換替供應年限保證等。
?支持多種工業通信協定：支持多種通信定包括 Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT、OPC。
例如工廠的PLC（可編程邏輯控制器）是最常見的的機電設備，它必須經久耐用。如果使用 Arduino 開發板替代工廠使用的 PLC，似乎不太現實。PLC不同于其它機電設備，它是針對工廠惡劣的工作環境所設計的。它們可以在灰塵、溫度起伏以及濕氣惡劣的環境下正常運行，然而 Arduino 開發板并不是針對這些條件設計。
Arduino 如何應用于工業中？
雖然 PLC 是生產事業的首選，并不意味著 Arduino 在工業產業毫無用處。Arduino 非常適合采集數據，如果需要收集溫濕度數據，Arduino可以針對多個傳感器進行監測。協助檢查機器是否有問題。可以把它看成機器的一雙眼睛。所以用于小型工業項目，Arduino 開發板是理想的產品。Arduino 擁有眾多的傳感器與豐富的擴展板，可用于創建 DIY 項目，包括制作數位儀表板，監測農作物及水流量，創建控制中心，甚至創建簡易的自動化控制系統。
Arduino開發板應用于物聯網新創產品打樣、小型DIY項目應用。具有編程靈活、可自選通信協定、兼容於現有機電設備等，為工業領域帶來許多好處。它們能成為普通工業設備的替代品，成本低廉且靈活，為小型傳統工業系統添加遠程控制和監控功能。我們總結歸納出以下情況，Arduino開發板可用于工業上：
?制作強固Arduino開發板，符合工作環境須求。
?Arduino 開發板符合DIY項目所要求的工作環境。
?新創業者開發新產品，使用Arduino 開發板進行調試。
?監控軟件開發商，使用Arduino 開發板，仿真機電設備進行連接測試。
所以DIY項目進行特別設計來確保安全性，Arduino的加固版本就能夠有價值、可靠的替代成熟的工業設備。
Arduino 工業控制方法
工業上常用的通信協定包括 Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT、OPC，現在就以控制方法將控制器區分為三大類如下表，用戶依據項目使用條件，選擇合適的控制器。而且無論采用任何一種控制器，愛招飛軟件開發工具控制方法完全相同，分別使用各種通信協定，達到工業控制之目的。
Arduino在工業控制器的運用如上圖所示：
- ① 在市面銷售的各種 PLC品牌(例如三菱、西門子..)
- ② Arduino 配合擴充模塊，并燒錄PLC控制軟件。使用方法與市售PLC相同。
- ③ 使用Arduino 兼容開發板，依項目用途自行燒錄專屬通信協定。
這三種控制設備所要達成的控制目的，完全相同。只有在編寫程序的方法不同，③Arduino 控制器采用更方便、快速的方法與監控開發軟件相結合。它也是智能工具箱仿真教學的必備品。愛招飛團隊以開源的 Arduino 開發板，搭配價格實惠的傳感器模塊，自制低成本的③Arduino 控制器，并透過智能工具箱 HMI 方案，自行編輯手機控制界面，學習業界常用的工業通信協議，以接軌控制實務，搭配溫濕度傳感、紅外線控制、PWM控制等，做出獨一無二的智能控制系統。
所有的工業通信協定，以Modbus為可編程邏輯控制器（PLC）最廣泛應用的通信協定，主要原因包括工業應用開發、免費公開、易于使用、安裝和維護，以及對供應商的限制很少。Modbus允許多個不同的設備連接到同一個網絡共同通信，無論是什麼OEM（原型設備制造商）。來自不同廠商的不同設備之間進行通信的須求變得比第四次工業革命的到來還要重要；工業4.0和工業IoT給了Modbus第二次生命。本文先以Modbus TCP 說明，Arduino 在工業控制的方法。其它協定只是交換通信方法，基本原理都是相同的。
愛招飛軟件開發工具，基于工業通信協定所開發的圖控系統，針對Android、Windows、網頁系統都有相對應的開發工具，用于崁入式設備，開發低成本，高性能方案。如果采用瀏覽器作為用戶端，還具備高度可攜性，因此可以在 Windows 或 Linux作業系統的電腦上運行，也可以使用樹莓派(Raspberry Pi)與其它新興低成本高性能的崁入式Linus開發板上運行，不需要繁復的安裝過程，是最佳的崁入是網頁圖控方案。
愛招飛軟件開發工具可連接大部分標準的 Modbus TCP設備，包括 PLC、智能電表、智能傳感器、智能驅動器等設備，本身具備瀏覽器功能，可做為人機介面，是Modbus標準設備快速完成客制化網頁圖控系統最經濟選擇。
以上諸多特質，在Arduino 開發板更是如魚得水，強烈建議您采用 Arduino 做為新創產品的基礎，再逐步往上發展。無論在新品打樣、產品測試、整合運作。Arduino 都與工業控制設備，無太多差異，反而是 Arduino 更方便、快捷。
或許Arduino兼容品來源很多，很多業界先進有系統不穩定的印象。其實經過可靠的硬件設計與功能驗證，Arduino也能成為不錯的控制核心，至少在學習與驗證上，Arduino大幅降低進入門檻。以下圖形枚舉一般工業上使用控制設備，與采用③Arduino控制器的比較。圖上方是一般工廠采用的做法，圖下方是采用Arduino 控制器的方法。無論采用何種做法，智能工具箱運用設計方法完全相同。只要在Arduino控制器運作無誤，就能迅速轉移、無縫接軌轉移到一般工業設備上使用。
Arduino開發板與智能工具箱，簡化軟硬整合驗證流程
Arduino開發板簡化了硬件驗證流程，讓開發者利用現成的硬件工具，在短時間內就能進行測試是否可行。Arduino開發板最大好處是提供了很多現成的控制程序庫，象是以讀取溫度值功能為例，Arduino開發板已提供了最底層的硬件控制函數，軟件開發者使用高端編程語言就能直接調用，取得傳感器回傳的溫度值。如果沒有這些現成的程序庫，軟件開發者就得要先從最底層程序開始寫，反而增加許多不必要的繁瑣流程。
除此之外，對于不諳硬件的軟件開發人員來說，Arduino開發板進入門檻也不高，它的操控方式簡單，接上電源後，利用Arduino開發板提供的硬件通信介面，就能夠操控。軟件開發人員只需具備基本的電子電路概念就能輕易上手，是與硬件接軌的最快管道。
緊接著利用愛招飛軟件開發工具，與管理實務相結合，設計開發使用于創新產品的管理軟件，讓終端用戶透過它，更便捷使用新創產品，提高用戶滿意度。
例如使用Arduino開發板實作產品雛型，實作後發現成本過高，不符市場須求?；蛘吲c管理軟件搭配使用，問題層出不窮。因為Arduino開發板，設計產品雛型的成本很低，就可以很快決定放棄這產品，轉而開發另一項新產品。所以 Arduino開發板與愛招飛軟件開發工具，簡化硬件產品開發的模式，等于能讓硬件測試像軟件一樣有彈性，可以協助判斷創新產品概念能否成功，如果不行就再尋找其他可行的軟硬件設計，以此加快產品的開發速度。這也是許多新創公司，比傳統大公司更能具備速度和彈性的關鍵之一。
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開發測試除了無法保存之外，可以使用所有軟件開發功能。
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