Nicht jeder ist mit der benutzerdefinierten Designoption vertraut. Die meisten industriellen Steuerungen benötigen keinen Weltraum in Form eines einzigartigen Funktions- oder Designfalls . Mit der erfolgreichen Auswahl eines Auftragnehmers, der über die erforderlichen Entwicklungen verfügt, können Prototypen in 2-3 Monaten hergestellt und in einigen Monaten die Serienproduktion gestartet werden. Die Entwicklung kann sich durch den Einsatz kostengünstiger Hardwarekomponenten und die Implementierung der erforderlichen Anzahl von Funktionen für ein bestimmtes Projekt auszahlen. Der Gerätekomplex in der Einrichtung besteht aus einer Mindestanzahl von Geräten (häufig eines), was bedeutet, dass weniger Montage-, Installations- und Inbetriebnahmearbeiten erforderlich sind.
Die Entwicklung kundenspezifischer Hardware ist seit langem nicht mehr die Domäne ausgewählter Kunden mit großem Budget. Allerdings gibt es eine Reihe von Features , dass es besser ist , dich mit auf
Schritt 1. Gibt es ein fertiges Produkt?
Sie können ernsthaft Geld sparen, indem Sie beispielsweise Geräte für das Projekt für diesen Service auswählen .
Der ausgewählte Controller muss mit dem System der obersten Ebene kompatibel sein und alle Objektgeräte unterstützen. Mit Ausnahme der geschlossenen Lösungen eines einzelnen Herstellers wird das Kompatibilitätsproblem entweder durch die Unterstützung der erforderlichen Protokolle in der Steuerung (durch seinen Entwickler) oder durch die Unterstützung der in die Steuerung "verdrahteten" Protokolle im übergeordneten System gelöst.
Die Suche kann zu diesem Zeitpunkt fehlschlagen. Dann wird es zu einem "Marktüberblick", der sicherlich nicht schadet. Vor allem, wenn am Ende die Entscheidung getroffen wird, ein eigenes Gerät zu entwickeln. Und erfolgreiche technische Lösungen für Fertigprodukte sind es
Schritt 2. Auswahl eines Auftragnehmers: "Wann, wie viel, warum" und Schutz vor dem "italienischen Streik"
Wenn Sie sich für die Entwicklung Ihrer eigenen Ausrüstung entscheiden und keine Auftragnehmer in der Nähe sind, ist es Zeit, einen Auftragnehmer zu suchen. Der beste Ausgangspunkt sind Unternehmen, die bereits das produzieren, was Sie benötigen. Es ist wichtig zu verstehen, ob Sie Entwicklungsrechte, Quellcodes für die Designdokumentation (CD) und eingebettete Software (VPO) benötigen oder ob es ausreicht, eine exklusive (für das Gebiet der Implementierung, des Designs, ...) zu haben. Entwicklungsunternehmen können sich weigern, an den für den Kunden interessanten Bedingungen zu arbeiten, oder Schutzpreise anbieten. Die billigste Option ist möglicherweise keine vollwertige Entwicklung, sondern eine Überarbeitung oder OEM-Lieferung von Geräten unter Ihrer Marke. Diese Option birgt jedoch auch ein Risiko - Sie können sich selbst zu einem Konkurrenten entwickeln.
Wenn die Vereinbarung nicht geklappt hat, müssen Sie nach einem Auftragnehmer für die Empfehlungen oder im Internet nach der Anfrage "Vertragselektronikentwicklung" suchen. Um bei der Arbeit mit Kandidaten zu helfen, stellen Sie Fragen aus der folgenden Checkliste.
Für den / die vorausgewählten Auftragnehmer müssen die Anforderungen an die Primärausrüstung formuliert werden. Je detaillierter die Anforderungen sind, desto einfacher ist es, die Arbeitskosten und die Entwicklungszeit der Proben zu bestimmen. Sie können dem Auftragnehmer auch Beispiele für fertige Geräte von Interesse zeigen.
Es ist notwendig, das Treffen mit einem potenziellen Partner mit einer Antwort auf die Frage "wann, wie viel?" Zu verlassen. Dies wird oft vergessen. Die Erwartungen des Kunden (Preise, Bedingungen) können sich als viel geringer herausstellen als die Anforderungen des Auftragnehmers. Wenn es ihnen am Ende gelungen ist, sich zu synchronisieren, können Sie mit der Koordination fortfahren:
- Diplomarbeitskonzept: TK in großen Strichen, Begriffe, Entwicklungskosten,
- Preise für Produkte in Losen, Lieferzeiten,
- Vertragsbedingungen (Rechte, Quellen, exklusiv).
Nicht alles kann in einem Vertrag festgelegt werden. Der Auftragnehmer kann einen „italienischen Streik“ erklären , für den er nicht bestraft werden kann. Es kann auch unvorhergesehene Schwierigkeiten oder neue Anforderungen geben, die mehr als vereinbart funktionieren müssen. Um sich vor diesen Problemen zu schützen, können Sie einfache Prinzipien anwenden:
- Bei der Auswahl eines Auftragnehmers ist menschlicher Kontakt erforderlich. Es gibt keine idealen Kunden und Auftragnehmer, aber es ist absolut möglich, einen Partner zu finden, mit dem Sie bequem arbeiten können.
- Es ist großartig, wenn der Auftragnehmer die Initiative ergreift und den Fall aufrichtig "bejubelt" (Sie können der Antwort auf die Frage "Wie haben Sie in der Vergangenheit ernsthafte Probleme gelöst?" Verstehen).
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3. IIoT
Nur die vollständige Einhaltung des Ergebnisses der Entwicklung der TK ist die Grundlage für die Annahme der Arbeit und die Restzahlung. Änderungen der Anforderungen nach Vertragsschluss können schmerzhaft sein, daher ist es sehr wichtig, auf beiden Seiten verantwortungsbewusst am Text der TOR zu arbeiten. Die Kosten eines Fehlers in nachfolgenden Stufen sind erheblich höher.
Konstruktive Typgenehmigung
Wie Sie wissen, "sollte das Gerät im Prinzip nicht funktionieren, aber in dem Fall." Der Beginn der Diskussion der TK aus dem Fall wird es beiden Parteien ermöglichen, sich von den ersten Minuten an vorzustellen, welche Art von Gerät sich am Ende herausstellen wird.
Für jede Anwendung und jedes Projekt ist ein eigener Formfaktor optimal:
- Für die Energietechnik, die industrielle Automatisierung und die Ressourcenabrechnung werden Gehäuse auf einer 35-mm-DIN-Schiene verwendet. Das vielleicht beliebteste Format für das industrielle IoT ist jedoch nicht in allen Fällen eine Silberkugel.
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Oft wird das Konstrukt in Analogie zu vorgefertigten Geräten (vom Markt) ausgewählt. In einigen Fällen ist dies ein Fehler, da ein teures Markengehäuse (mit Verarbeitung, Kennzeichnung, Verbindungssystem usw.) bis zu 50% der Produktkosten kosten kann. Als Referenz: Ein ähnlicher Anteil für einen Budgetfall kann weniger als 5% betragen.
Auswahl eines Prozessorkerns
Budget-Geräte verwenden normalerweise Single-Chip-Mikrocontroller (MCU) mit Arbeitsspeicher (RAM) und ROM (Flash) in einem Paket. Die meisten Geräte laufen unter einem kompakten Betriebssystem wie FreeRTOS oder TNKernel und können ohne Betriebssystem arbeiten. Wir werden sie RTOS-Controller nennen.
Leistungsstärkere Controller verwenden einen Prozessor (CPU) mit externem RAM und Flash-Chips. Die meisten dieser Geräte verwenden unterschiedliche Versionen des Linux-Betriebssystems (Linux-Controller) oder weniger gängige Betriebssysteme wie VxWorks oder Windows CE (hier nicht berücksichtigt). Es ist nicht so einfach, eine Karte auf einem modernen Prozessor herzustellen: Auf einer Karte mit 4 bis 10 Schichten müssen Sie mehrere BGA-Pakete mit ziemlich strengen Anforderungen an Stromversorgung, Geometrie und Spurlängen platzieren. Um das Leben der Entwickler zu vereinfachen, werden Hunderte von Prozessormodulen angeboten, die in Form einer Tochterplatine mit Steckverbindern oder gelöteten Kantenkontakten hergestellt werden können (siehe unten).
System on Chips (SoCs) sind ebenfalls auf dem Markt und enthalten einen Prozessor und einen großen Speicher, der ausreicht, um Linux auszuführen. Das SoC-Layout ist wesentlich einfacher als das CPU + RAM + FLASH-Set. Darüber hinaus können SoCs sehr budgetär sein.
Nachfolgend finden Sie typische Spezifikationen und Preise für einige Beispiele für ARM- Prozessorkerne , die in IIoT-Controllern verwendet werden können.
Es ist oft gerechtfertigt, zwei Prozessoren in einem Controller zu verwenden : einen leistungsstarken für ressourcenintensive Anwendungen und einen kleinen Einzelchip- Prozessor für einfache Echtzeitanwendungen.
Harmonisierung der Anforderungen an das Stromnetz
Abhängig von der Art der Objekte werden die Anforderungen an die Stromversorgung festgelegt, die entweder extern oder in das Gerät eingebaut sein können:
- Heim- / Büronutzung, Energie - ~ 220 / 380V,
- Telekommunikation - 36 ... 72V (Stationsstrom) und PoE,
- Industrielle Automatisierung - 18 ... 36V,
Eine isolierte Stromversorgung wird häufig durch Austrocknen von Elektrolytkondensatoren beschädigt. Es gab einen Fall, in dem sechs Monate nach Inbetriebnahme buchstäblich ein massiver Geräteausfall auftrat. Aus diesem Grund muss der Auftragnehmer Erfahrung in der Entwicklung von Stromversorgungssystemen haben und deren "Schwachstellen" kennen, ... oder teure Konverter verwenden, deren Qualität durch den Namen des Herstellers garantiert wird.
Viele Anwendungen benötigen eine Notstromversorgung von einer Minute (kurzfristige Reserve, um einen Stromausfall anzuzeigen) bis zu mehreren Stunden / Tagen (Sicherheit und Arbeitssicherheit). Um eine kurzfristige Reservierung heute beliebte Superkondensatoren zu implementierenmit einer Lebensdauer von bis zu 15 Jahren und Beständigkeit gegen negative Temperaturen. Für eine langfristige Sicherung sind Batterien erforderlich, die normalerweise auf Lithium basieren.
Alle russischen Geräte benötigen EAC-Zertifikate für elektrische Sicherheit und elektromagnetische Verträglichkeit. Um den Test zu bestehen, müssen Sie wissen, wie Filter und Platinenlayout zu entwerfen sind, und die richtigen Komponenten auswählen.
Kommunikationsanschlüsse
Allgemeine Schnittstellen, die in IIoT-Controllern verwendet werden, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Die Wahl der Arten und Mengen - für die Aufgabe und das Budget.
| Zur Kommunikation über ein IP-Netzwerk | Zur Kommunikation über einen Zwischen-HUB | Für die lokale Kommunikation vor Ort |
| * Kabelgebundenes Ethernet | * RS485 / 422 | RS232 |
| Zelle 2G / GPRS ... 4G / LTE | * KÖNNEN | USB |
| Optisches Ethernet | SPS (G3, Prime) | 1-Draht, S-Draht (für digitale Sensoren) |
| Optischer GPON | Radio: LoRA, NB-Fi (Rus), UNB | Radio: Zigbee, 6loWPAN, ISM 433/868/2400 Mhz |
* kann auch für die lokale Kommunikation mit Geräten in der Einrichtung verwendet werden
Eingänge und Ausgänge
Zum Anschluss von Sensoren sind die Steuerungen mit diskreten, Zähl- und Analogeingängen ausgestattet. Analoge Eingänge können potentiell (z. B. bei 0..10VDC oder isoliert bei 220VAC) oder stromlos (4..20mA, NAMUR, "Feuer") sein. Zur Implementierung der Ausgänge werden Relais (herkömmliche und Halbleiter, beispielsweise Optosimistoren ) sowie Transistoren verwendet, die nach dem "Open Collector" (OK) -Schema verbunden sind.
Bei Verwendung langer Leitungen oder bei besonderen Anforderungen können die Ein- und Ausgänge mit galvanischer Einzel- oder Gruppenisolation ausgeführt werden.
Um die Größe zu reduzieren und Steckverbinder zu sparen, verwenden sie universelle Ports, die je nach Einstellung unterschiedliche Funktionen ausführen und dieselben Pins verwenden. Zum Beispiel ein diskreter Eingang mit einer OK-Ausgangsfunktion.
Indikation
Bei IIoT-Geräten genügte lange Zeit die Verwendung mehrerer LEDs. Weiterentwickelte Steuerungen verwendeten "Fernseher" - eine Reihe von 7-Segment-LED-Anzeigen, Elektrolumineszenz-, Text- oder Grafik-LCD-Anzeigen. Aber von den "Fernsehern" immer häufiger abgelehnt wegen ihrer hohen Kosten und geringen Verwendung im Betrieb.
Heute sind "Fernseher" buchstäblich überall in Mode gekommen: vom Auto bis zum "Smart Home". Es gibt immer mehr Wettbewerbe, bei denen das Vorhandensein eines Bildschirms für IIoT-Geräte obligatorisch ist.
Die gute Nachricht ist, dass die Kosten für LCDs oder OLEDs sinken und die für die Grafikausgabe erforderliche Prozessorleistung steigt. Aus diesem Grund ist "TV" keine teure Option mehr.
Die Aufstellung
Es ist empfehlenswert, nicht nur ein Gerät, sondern eine ganze Linie zu entwickeln. Dies erfordert mindestens die Entwicklung nur einer Karte, die für die maximale Konfiguration ausgelegt ist. Andere, kostengünstigere Versionen werden auf dieselbe Platine gelötet, jedoch mit weniger Teilen. Ein Teil der Platine ist leer, aber dies ist kein Problem (die Platine ist kostengünstig).
Ich rate Ihnen, diesen Artikel zur TK hinzuzufügen.
Firmware-Anforderungen
Die Entwicklung von Malware kann bis zu 80% der Implementierungszeit des gesamten Projekts in Anspruch nehmen. Da es in diesem Beitrag um Hardware geht, beschränke ich mich darauf, die Hauptfunktionen aufzulisten, die in fast jedem IIoT-Controller implementiert werden sollten:
- Datenaustausch mit dem übergeordneten System, einschließlich der Übermittlung von Notfallbenachrichtigungen;
- Datenaustausch mit nachgeschalteten Geräten und Sensoren;
- Kontrolle der Exekutivmechanismen;
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Wenn die TK vereinbart ist, ist es Zeit, eine Vereinbarung mit den Anhängen (TK, Zeitplan mit Preisen, Testmethode, ...) zu unterzeichnen und mit der Implementierung zu beginnen.
Die Entwicklung eines neuen IIoT-Controllers ist ein relativ kleines Projekt, für dessen Erfolg jedoch eine gut koordinierte Arbeit der Mitarbeiter des Kunden und des Auftragnehmers erforderlich ist. Seitens des Kunden wird sofort ein Projektmanager benötigt und später ein Testingenieur (Sie können ein Produkt nicht ohne unabhängige Tests herstellen). Darüber hinaus wird die Entwicklung in der Regel "wie besehen" übertragen. Nach der Unterzeichnung der Gesetze und der Bezahlung der Arbeiten ist es schwierig, die Notwendigkeit einer Korrektur im Rahmen der Garantie nachzuweisen.
Hunderte von Büchern wurden über Projektmanagement geschrieben. Im Zusammenhang mit der Controller-Entwicklung möchte ich folgende obligatorische Punkte hervorheben:
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Gute Projektmanagement-Dokumentformulare finden Sie hier .
Fazit
Mit den Händen in den Taschen kann man keine gute Arbeit leisten. Man muss hart arbeiten, Risiken eingehen und manchmal darüber hinausgehen.
Eine solche Möglichkeit für ein IIoT-Projekt ist die Verwendung von benutzerdefinierten Controllern. Um es zu implementieren, muss der Kunde drei schnelle Schritte ausführen:
- Marktanalyse,
- Auswahl eines Auftragnehmers (zum Beispiel uns ),
- Koordination der technischen Spezifikationen.
Der nächste Schritt ist die Zusammenarbeit mit dem ausgewählten Auftragnehmer: Entwicklung von Prototypen, Produktion und Support. Die Preise für kundenspezifische Steuerungen, deren Installation und Inbetriebnahme können im Vergleich zur Verwendung von Standardgeräten erheblich niedriger sein. Zusätzliche Werte für den Kunden sind:
- Entwicklung Ihrer eigenen Marke,
- Implementierung eines bestimmten Satzes von Hardwarefunktionen und
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