Di sebagian besar proyek Industrial Internet of Things (IIoT), pelanggan menggunakan pengontrol yang pernah mereka gunakan sebelumnya atau direkomendasikan oleh vendor sistem tingkat atas. Pada saat yang sama, ada ribuan pengontrol IIoT di pasaran, yang dapat Anda pilih.









Tidak semua orang terbiasa dengan opsi desain khusus. Sebagian besar pengontrol industri tidak membutuhkan ruang dalam dalam bentuk fungsionalitas atau kotak desain yang unik . Dengan pemilihan kontraktor yang berhasil dan memiliki pengembangan yang diperlukan, prototipe dapat dibuat dalam 2-3 bulan, dan dalam beberapa bulan, produksi serial dapat dimulai. Pengembangan dapat terbayar karena penggunaan komponen perangkat keras yang murah dan penerapan sejumlah fungsi yang diperlukan untuk proyek tertentu. Kompleks peralatan di fasilitas akan terdiri dari jumlah minimum perangkat (seringkali satu), yang berarti akan ada lebih sedikit pekerjaan perakitan, instalasi dan commissioning.



Pengembangan perangkat keras khusus telah lama tidak lagi menjadi domain pelanggan terpilih dengan anggaran besar. Namun, ada sejumlah fitur yang lebih baik membiasakan diri dengan pengalaman asing Anda sendiri sebelum memulai proyek.

Langkah 1. Apakah ada produk jadi?

Anda dapat benar-benar menghemat uang dengan memilih peralatan untuk proyek tersebut, misalnya, pada layanan ini .



Pengontrol yang dipilih harus kompatibel dengan sistem tingkat atas dan mendukung semua perangkat objek. Kecuali untuk solusi tertutup dari pabrikan tunggal, masalah kompatibilitas diselesaikan baik dengan dukungan protokol yang diperlukan dalam pengontrol (oleh pengembangnya), atau dengan dukungan di sistem tingkat atas dari protokol yang "dihubungkan" ke pengontrol.



Pencarian mungkin gagal pada tahap ini. Kemudian akan berubah menjadi “market overview” yang tentunya tidak merugikan. Apalagi jika pada akhirnya diambil keputusan untuk mulai mengembangkan perangkat Anda sendiri. Dan solusi teknis yang berhasil digunakan dalam produk jadi sangat berhargaharus diambil sebagai dasar. Lagipula, tidak banyak ide yang benar-benar keren.

Langkah 2. Memilih kontraktor: "WhenHow much" dan perlindungan dari "pemogokan Italia"

Jika Anda memutuskan untuk mengembangkan peralatan Anda sendiri dan tidak ada kontraktor di sekitar Anda, inilah saatnya mencari kontraktor. Tempat terbaik untuk memulai adalah dengan perusahaan yang sudah memproduksi apa yang Anda butuhkan. Penting untuk memahami apakah Anda memerlukan hak pengembangan, kode sumber untuk dokumentasi desain (CD) dan perangkat lunak tertanam (VPO), atau cukup untuk memiliki eksklusif (untuk wilayah implementasi, desain, ...). Perusahaan pengembang dapat menolak untuk mengerjakan persyaratan yang diminati pelanggan, atau menawarkan harga protektif. Opsi termurah mungkin bukan pengembangan penuh, tetapi revisi atau pasokan peralatan OEM di bawah merek Anda. Namun, opsi ini juga membawa risiko - Anda dapat menumbuhkan diri Anda sebagai pesaing.



Jika perjanjian tidak berhasil, Anda perlu mencari kontraktor di rekomendasi, atau di Web untuk permintaan "pengembangan kontrak elektronik". Untuk membantu bekerja dengan kandidat, pertanyaan dari daftar periksa di bawah. 



Untuk kontraktor yang telah dipilih sebelumnya, persyaratan peralatan utama harus dirumuskan. Semakin detail persyaratannya, semakin mudah menentukan biaya pekerjaan dan waktu pengembangan sampel. Anda juga dapat menunjukkan kepada kontraktor contoh peralatan jadi yang diinginkan. 



Penting untuk meninggalkan pertemuan dengan calon mitra dengan jawaban atas pertanyaan "kapan, berapa?" Ini seringkali dilupakan. Harapan pelanggan (harga, persyaratan) mungkin ternyata jauh lebih sedikit daripada permintaan kontraktor. Jika pada akhirnya kami berhasil menyinkronkannya, Anda dapat melanjutkan ke koordinasi:

• Konsep skripsi: TK dalam jumlah besar, syarat, biaya pengembangan,
• harga produk dalam lot, waktu pengiriman,
• persyaratan kontrak (hak, sumber, eksklusif).

Tidak semuanya bisa diperbaiki dalam kontrak. Kontraktor dapat menyebut "pemogokan Italia" yang tidak dapat dihukum. Juga, mungkin ada kesulitan tak terduga atau persyaratan baru, yang harus bekerja lebih dari yang disepakati. Untuk melindungi dari masalah ini, Anda dapat menggunakan prinsip sederhana:

• Saat memilih kontraktor, kontak manusia diperlukan. Tidak ada pelanggan dan kontraktor yang ideal, tetapi sangat mungkin untuk menemukan mitra yang akan membuat Anda nyaman bekerja.
• Sangat bagus jika kontraktor mengambil inisiatif dan dengan tulus "bersorak" untuk kasus ini (Anda dapat memahami jawaban atas pertanyaan "bagaimana Anda menyelesaikan masalah serius di masa lalu?").
• . , , .

-

3. IIoT

Hanya kepatuhan penuh atas hasil pengembangan TK yang menjadi dasar penerimaan pekerjaan dan pembayaran akhir. Perubahan persyaratan setelah kontrak berakhir bisa menyakitkan, oleh karena itu sangat penting untuk secara bertanggung jawab mengerjakan teks TOR di kedua sisi. Biaya kesalahan pada tahap selanjutnya akan jauh lebih tinggi.

Persetujuan tipe konstruktif

Seperti yang Anda ketahui, "perangkat seharusnya tidak bekerja pada prinsipnya, tetapi dalam kasus ini." Awal pembahasan TK dari kasus ini akan memungkinkan kedua belah pihak untuk membayangkan dari menit pertama perangkat seperti apa yang akan muncul pada akhirnya.



Untuk setiap aplikasi dan proyek, faktor bentuknya sendiri sudah optimal:

• Untuk rekayasa tenaga, otomasi industri, dan penghitungan sumber daya, housing pada rel DIN 35mm digunakan. Mungkin format paling populer untuk industri IoT, bagaimanapun, ini bukanlah peluru perak untuk semua kasus;
• 19’ . , U (44,45 ).
• 19’ ( ). , «».
• / ,
• , : , ( IP), ..
• , , , , ( , ).

Seringkali konstruksi dipilih dengan analogi dengan perangkat yang sudah jadi (dari pasar). Dalam beberapa kasus, ini adalah kesalahan, karena kasing bermerek yang mahal (dengan pemrosesan, penandaan, sistem konektor, dll.) Dapat menghabiskan biaya hingga 50% dari biaya produk. Sebagai referensi: bagian serupa untuk kasus anggaran mungkin kurang dari 5%.

Memilih inti prosesor

Dalam perangkat anggaran, mikrokontroler chip tunggal (MCU) biasanya digunakan, dengan memori akses acak (RAM) dan ROM (Flash) dalam satu paket. Sebagian besar perangkat berjalan pada sistem operasi kompak (OS) seperti FreeRTOS atau TNKernel, dan dapat bekerja tanpa OS. Kami akan menyebutnya pengontrol RTOS.



Pengontrol yang lebih kuat menggunakan prosesor (CPU) dengan RAM eksternal dan chip Flash. Sebagian besar perangkat ini menggunakan versi berbeda dari OS Linux (pengontrol Linux) atau OS yang kurang umum seperti VxWorks atau Windows CE (tidak dibahas di sini). Tidak mudah membuat papan pada prosesor modern: pada papan dari 4 hingga 10 lapisan, Anda perlu menempatkan beberapa paket BGA dengan persyaratan yang cukup ketat untuk catu daya, geometri, dan panjang track. Untuk menyederhanakan kehidupan pengembang, ditawarkan ratusan modul prosesor, yang dapat dibuat dalam bentuk papan anak dengan konektor atau kontak tepi untuk penyolderan (lihat di bawah).









System on chips (SoCs) juga muncul di pasaran, berisi prosesor dan memori besar, cukup untuk menjalankan Linux. Tata letak SoC jauh lebih sederhana daripada set CPU + RAM + FLASH. Selain itu, SoC bisa sangat beranggaran.



Di bawah ini adalah spesifikasi dan harga tipikal untuk beberapa contoh inti prosesor ARM yang dapat digunakan dalam pengontrol IIoT.









Seringkali dibenarkan untuk menggunakan dua prosesor dalam satu pengontrol : yang kuat untuk aplikasi intensif sumber daya dan prosesor chip tunggal kecil untuk aplikasi real-time sederhana.

Harmonisasi persyaratan sistem tenaga

Bergantung pada jenis objek, persyaratan untuk catu daya ditentukan, yang dapat berupa eksternal atau internal perangkat:

• penggunaan rumah / kantor, energi - ~ 220 / 380V,
• telekomunikasi - 36 ... 72V (daya stasiun) dan PoE,
• otomasi industri - 18 ... 36V,

Catu daya yang terisolasi sering kali rusak karena kapasitor elektrolitik mengering. Ada kasus ketika kerusakan besar-besaran peralatan terjadi enam bulan setelah dimulainya operasi. Untuk alasan ini, kontraktor harus memiliki pengalaman dalam pengembangan sistem tenaga dan mengetahui "titik nyeri" mereka, ... atau menggunakan konverter mahal, yang kualitasnya dijamin sesuai nama pabrikan.



Banyak aplikasi memerlukan daya cadangan dari satu menit (cadangan jangka pendek untuk menandakan kegagalan daya) hingga beberapa jam / hari (keamanan dan keselamatan industri). Untuk mengimplementasikan reservasi jangka pendek saat ini superkapasitor populerdengan umur hingga 15 tahun dan ketahanan terhadap suhu negatif. Pencadangan jangka panjang membutuhkan baterai, biasanya berbasis litium.









Semua perangkat Rusia memerlukan sertifikat EAC untuk keamanan listrik dan kompatibilitas elektromagnetik. Untuk lulus ujian, Anda perlu mengetahui cara mendesain filter dan tata letak papan, serta memilih komponen yang tepat.

Port komunikasi

Antarmuka umum yang digunakan dalam pengontrol IIoT ditunjukkan pada tabel di bawah. Pilihan jenis dan jumlah - untuk tugas dan anggaran.





* juga dapat digunakan untuk komunikasi lokal dengan peralatan di fasilitas

Masukan dan keluaran

Untuk menghubungkan sensor, pengontrol dilengkapi dengan input analog, penghitungan dan diskrit. Input analog dapat berupa potensial (misalnya, pada 0..10VDC atau diisolasi pada 220VAC), atau arus (4..20mA, NAMUR, "api"). Untuk mengimplementasikan output, digunakan relai (konvensional dan semikonduktor, misalnya, optosimistor ), serta transistor yang dihubungkan sesuai dengan skema "kolektor terbuka" (OK).



Dalam kasus penggunaan jalur panjang, atau jika ada persyaratan khusus, input dan output dapat dilakukan dengan isolasi galvanik individu atau grup.



Untuk mengurangi ukuran dan menghemat konektor, mereka menggunakan port universal yang menjalankan fungsi berbeda tergantung pada pengaturan dan menggunakan pin yang sama. Misalnya, input diskrit dengan fungsi output OK.

Indikasi

Untuk waktu yang lama di perangkat IIoT, cukup menggunakan beberapa LED. Pengontrol yang lebih canggih menggunakan "TV" - sederet indikator LED tujuh segmen, electroluminescent, teks atau grafik LCD indikator. Tetapi dari "TV" lebih sering masih menolak karena biayanya yang tinggi dan sedikit penggunaan dalam operasi.



Saat ini "TV" telah menjadi mode secara harfiah di mana-mana: dari mobil hingga "rumah pintar". Ada semakin banyak kontes yang mewajibkan kehadiran layar untuk perangkat IIoT.









Kabar baiknya adalah bahwa biaya LCD atau OLED menurun dan daya prosesor yang dibutuhkan untuk output grafis meningkat. Karena alasan ini, "TV" bukan lagi pilihan yang mahal.

Barisan

Merupakan praktik yang baik untuk mengembangkan tidak hanya satu perangkat, tetapi seluruh lini. Minimal, ini membutuhkan pengembangan hanya satu papan, yang dirancang untuk konfigurasi maksimum. Versi lain yang lebih hemat anggaran akan disolder di papan yang sama, tetapi dengan bagian yang lebih sedikit. Sebagian papan akan kosong, tetapi ini bukan masalah (PCB tidak mahal).



Saya menyarankan Anda untuk menambahkan item ini ke TK.

Persyaratan firmware

Pengembangan malware dapat memakan waktu hingga 80% dari waktu implementasi keseluruhan proyek. Karena posting ini tentang perangkat keras, saya akan membatasi diri untuk membuat daftar fungsi utama yang harus diterapkan di hampir semua pengontrol IIoT:

• Pertukaran data dengan sistem tingkat atas, termasuk transmisi pemberitahuan darurat;
• Pertukaran data dengan perangkat dan sensor hilir;
• Kontrol mekanisme eksekutif;
• ;
• ;
• ;
• ;
• (Edge );
• ;

Jika TK disetujui, sekarang saatnya untuk menandatangani kesepakatan dengan lampiran (TK, jadwal dengan harga, metode tes, ...) dan mulai implementasi.



Pengembangan pengontrol IIoT baru adalah proyek yang relatif kecil, untuk keberhasilannya, bagaimanapun, diperlukan pekerjaan pelanggan dan karyawan kontraktor yang terkoordinasi dengan baik. Di pihak pelanggan, manajer proyek segera dibutuhkan, dan kemudian - insinyur penguji (Anda tidak dapat membuat produk tanpa pengujian independen). Selain itu, pengembangan biasanya ditransfer atas dasar "As is". Setelah penandatanganan tindakan dan pembayaran untuk pekerjaan tersebut, sulit untuk membuktikan perlunya koreksi berdasarkan jaminan.



Ratusan buku telah ditulis tentang manajemen proyek. Dalam hal pengembangan pengontrol, saya menyoroti poin wajib berikut:

• (, , , , …), ;
• ;
• , , . ( 10% ).
• , , . 
• . , – «» , .

Formulir dokumen manajemen proyek yang baik ada di sini .

Kesimpulan

Anda tidak dapat melakukan pekerjaan hebat dengan tangan di saku. Anda harus bekerja keras, mengambil risiko, dan terkadang melampaui batas.









Salah satu peluang untuk proyek IIoT adalah penggunaan pengontrol khusus. Untuk menerapkannya, pelanggan perlu melalui tiga langkah cepat: 

• Analisis Pasar, 
• pemilihan kontraktor (misalnya, kami ),
• koordinasi spesifikasi teknis.

Langkah selanjutnya adalah bekerja dengan kontraktor yang dipilih: pengembangan prototipe, produksi, dan dukungan. Harga untuk pengontrol khusus, pemasangan dan komisioningnya dapat jauh lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan peralatan siap pakai. Nilai tambahan untuk pelanggan adalah:

• pengembangan merek Anda sendiri, 
• mengimplementasikan serangkaian fungsi perangkat keras tertentu, dan 
• ( ).