Úspěšná kampaň na Monarco HAT - průmyslové rozšiření k Raspberry Pi

Nevím, ale tuhle věc bych dle specifikace nenechal řídit ani podlahovku v baráku, natož něco "průmyslovýho". To spíš Zeman přestane hulit, než oni na to dostanou IEC61508 class III.

To není jenom o humanitním vzdělávání. Měli jsme v bývalé práci pro jednu firmu dělat průmyslovýho robota, ale bylo to placeno z grantu a podmínka byla spolupráce s VŠ. Tak si šéf půjčil dva (údajně) talentovaný hošany z FEKTu.

První porada, zeptal se jich, čím to budeme řídit. Študáci, že NTB s XPčkama a IO kartu na USB. Ani jednoho z nich nenapadlo, že
- to není real time systém
- není tam garantovaný, že to vůbec nabootuje
- souboj HDD (před deseti lety byly SSD sci-fi) vs. vibrace je dopředu jasný
- rozsah pracovních teplot, prachu a vlhkosti
- USB má moc velký latence pro takovou aplikaci
- pohyblivá část měla dost síly na to, aby se modrá smrt proměnila na smrt poblíž stojícího zaměstnance

A když jsme je na to upozornili, tak tam seděli zaražení jak větry a jenom poslouchali, co se vlastně bude dít a jak to budeme řešit.

Tak to asi opravdu nebyla moc esa a nebo nebyl požadavek jasně vyřčen. Nakonec by ale člověk neměl od studentů čekat, že vše bude bezchybné, nakonec se to teprve mají naučit. Jako student jistě můžu převzít i poměrně velkou zodpovědnost, ale musí na to vždy aspoň zběžně mrknout nějaký odborník s praxí. U případného soudu to jinak zaměstnavateli omlátí o hlavu, že ten student na to ještě žádný papír neměl apod.

S real time je to aspoň v teorii trochu komplikované. Je hard a soft real time (to jistě nemusím připomínat). Něco industriálního, co nejsou kardiostimulátor nebo brzdy určitě může běžet jako soft real time a upraveným Linux jádrem např. Je i dost strojů, které běží samostatně a kritické stavy jsou ošetřeny níže, ale pracovník musí interagovat s počítačem a to je klidně Windows NT 3.1 nebo tak něco. (V produkci ještě takové stroje máme, ale vyměňte si celý agregát za stotisíce euro kvůli operačnímu systému ovládacího počítače. Managementu se to špatně vysvětluje a smlouva s dodavatelem je už ca 20 let podepsaná.)

USB je na opravdu hodně aplikací dobré rozhraní, až se divím, na co všechno lze očividně bez problémů použít. Ale je fakt, že to je často zbytečně složité řešení, když by třeba nějaké sériové rozhraní službu odvedlo třeba i spolehlivěji a z hlediska HW i SW pravděpodobně jednodušeji. V tomhle ale absolutně tápu a upřímně se rád nechám poučit i když to asi nebudu nutně potřebovat. Necítím se být někým, kdo bude navrhovat hardware, ale člověk nikdy neví, že :-) Vzdělání bych teoreticky měl mít jak na SW, tak HW. Zatím jsem ale udělal hodně teorie a osahal si spíš administraci apod. Tak jsem zvědavý, jak bude probíhat low-level programování v NASM a potom třeba nějakém návrhu obvodů. Třeba psaní ovladačů by mě docela zajímalo, ale dostat se do toho sám je docela fuška. :-)

Jinak máte svatou pravdu, harddisky třeba i 50 metrů od bucharu nebo válcující soustavy odchází obyčejně po roce (podle kolegy, který je ve firmě už přes 30 let) a to klidně i když nasadíte notebookové, myšlené na otřesy. Asi jim nedělají dobře ty poměrně malé a nerovnoměrné vibrace a 24/7/365 provoz. Upřímně, i CF karta by asi byla spolehlivější. Od té doby, co je v okolí těchto strojů nasazováno do počítačů SSD, je pokoj.

Tak ono je take strasne chytre vzit dva greenhorny z VS bez praxe a pak si tam hrat na kovboje a davat jim najevo, jak jsou blbi. Na necem takovem by se studenti meli neco naucit od ostrilenych praktiku, ne ziskat dozivotni averzi nasledkem setkani s neprijemnymi lidmi, kteri si potrebuji lecit mindraky.

hoši jenom máte strach že vám job seberou mlíčňáci s výučákem
anebo závidíte že ste to nevymysleli vy

Kdybych se bál konkurence, tak neupozorňuju na to, že PLC stavěný na Arduinu a Raspberry jsou nesmysl a prostě počkám, až "konkurenci" zavřou za ublížení na zdraví z nedbalosti a obecný ohrožení.

Jako autor několika průmyslových systémů od robotů přes obráběcí stroje, dopravní systémy a energetiku si troufám říct, že tohle fakt není sranda, ani příležitost k seberealizaci pro bastlíře a napsat na něco "průmyslový" chce fakt odvahu.

Pokud vaše Raspberry Pi má problém běžet stabilně samo o sobě, asi máte vadný kus nebo možná děláte něco špatně. Přestože bych RPi pro nic kritického nedoporučil, naše zkušenosti ukazují, že při použití kvalitní microSD karty (SLC), nemá RPi žádný problém běžet nepřetržitě bez jakékoliv nestability. Nejstarší takový nám běží několik let.

K hardwaru - IPC od firmy jako je B&R nebo BECKHOFF by vám pro řízení robota nestačilo?

Kritický nebo nekritický, problém je, že jenom pitomý restart z SD karty dá klidně minutu. Tu minutu, kterou se točí motor a nejedou koncáky...

Na RPi 2B s Debian Jessie je to výrazně pod půl minuty, ale to není vůbec podstatné.

Motor se točit nebude, protože všechny vnější vstupy a výstupy na té desce jsou řízené přes samostatný ARM Cortex-M3 MCU. Ten, když nedostane z RPi process data po dobu delší než např. 2 periody řídicího tasku, přepne výstupy do bezpečného stavu. Toto zafunguje při jakémkoliv problému s časováním / zatuhnutím / resetem RPi. Pokud ten motor budete řídit nějakým měničem s komunikací třeba přes Modbus RTU, bude tam obdobné opatření.

Jenže z +5V jeou napájený USB porty. Je nějak zajištěno, že zkrat na USB, který je volně k dispozici, nesestřelí napájení procesoru? Pokud ne, nesmí být USB volně k dispozici.

RPi obsahuje obvod pro omezení proudu na USB napájení. Pokud se na to nechcete spoléhat, můžete napájení USB portů softwarově vypnout, nebo je fyzicky znepřístupnit.

Watchdog. No, ten musí být externí, že. Takže přes konektor a potom stačí jeden kontakt toho konektoru, který normálně nemá na funkci vliv, ale visí na něm bezpečnost...

Nerozumím. Externí watchdog odpojuje 5V napájení do celého RPi, takže to není nic, co by normálně nemělo na funkci vliv.

Vhodný OS. Pokud tam dají standardní Linux a řeknou, že si tam může kdokoliv spustit cokoliv, tak pokud jiná aplikace vygeneruje tři vlákna a u všech dá maximální prioritu, tak zaručeně shodí časování PLC. Mají to nějak ošetřeno?

Rozvíjíte předpoklady, které nikdo neformuloval. Základ je Linux s RT-Preempt patchem. Thready řídicího systému běží s definovanou úrovní RT priority. Pokud tam budu pouštět další aplikace, musím trochu přemýšlet, a přirozeně takové aplikace nesmí požadovat větší RT prioritu než řídicí systém. Že "tam může kdokoliv spustit cokoliv" nikdo netvrdí, a ani to snad nemůže nikdo očekávat.