Tout le monde n'est pas familier avec l'option de conception personnalisée. La plupart des contrôleurs industriels n'ont pas besoin d'espace profond sous la forme d'une fonctionnalité ou d' un boîtier de conception unique . Avec un choix réussi d'un entrepreneur qui a les développements nécessaires, les prototypes peuvent être réalisés en 2-3 mois, et après quelques mois, la production en série peut démarrer. Le développement peut porter ses fruits grâce à l'utilisation de composants matériels bon marché et à la mise en œuvre du nombre de fonctions requis pour un projet spécifique. Le complexe d'équipements de l'installation sera composé d'un nombre minimum d'appareils (souvent un), ce qui signifie qu'il y aura moins de travaux d'assemblage, d'installation et de mise en service.
Le développement de matériel personnalisé a depuis longtemps cessé d'être le domaine de certains clients aux budgets énormes. Cependant, il existe un certain nombre de fonctionnalités avec lesquelles il est préférable de se familiariser avec sa
Étape 1. Existe-t-il un produit fini?
Vous pouvez sérieusement économiser de l'argent en choisissant l'équipement pour le projet, par exemple, sur ce service .
Le contrôleur sélectionné doit être compatible avec le système de niveau supérieur et prendre en charge tous les périphériques objet. À l'exception des solutions fermées d'un seul fabricant, le problème de compatibilité est résolu soit par la prise en charge des protocoles nécessaires dans le contrôleur (par son développeur), soit par la prise en charge dans le système de niveau supérieur des protocoles «câblés» dans le contrôleur.
La recherche peut échouer à ce stade. Ensuite, il se transformera en un «aperçu du marché», ce qui ne fait certainement pas de mal. Surtout si à la fin une décision est prise de commencer à développer votre propre appareil. Et les solutions techniques réussies utilisées dans les produits finis
Étape 2. Choix d'un entrepreneur: "WhenHow muchHow" et protection contre la "grève italienne"
Si vous décidez de développer votre propre équipement et qu'il n'y a pas d'entrepreneurs à proximité, il est temps de chercher un entrepreneur. Le meilleur endroit pour commencer est avec les entreprises qui produisent déjà ce dont vous avez besoin. Il est important de comprendre si vous avez besoin de droits de développement, de codes sources pour la documentation de conception (CD) et de logiciels embarqués (VPO), ou il suffit d'en avoir une exclusivité (pour le territoire d'implémentation, de conception, ...). Les sociétés de développement peuvent refuser de travailler selon les conditions qui intéressent le client ou proposer des prix protecteurs. L'option la moins chère n'est peut-être pas un développement à part entière, mais une révision ou une fourniture OEM d'équipement sous votre marque. Cependant, cette option comporte également un risque - vous pouvez devenir un concurrent.
Si l'accord n'a pas fonctionné, vous devez rechercher un entrepreneur sur les recommandations, ou sur le Web pour la demande "développement électronique du contrat". Pour aider à travailler avec les candidats, questions de la liste de contrôle ci-dessous.
Pour le ou les entrepreneurs présélectionnés, les exigences en matière d'équipement primaire doivent être formulées. Plus les exigences sont détaillées, plus il sera facile de déterminer le coût des travaux et le temps de développement des échantillons. Vous pouvez également montrer aux entrepreneurs des exemples d'équipement fini d'intérêt.
Il est nécessaire de quitter la réunion avec un partenaire potentiel avec une réponse à la question "quand combien?" Ceci est souvent oublié. Les attentes du client (prix, conditions) peuvent s'avérer bien inférieures aux demandes de l'entrepreneur. Si au final nous avons réussi à les synchroniser, vous pouvez procéder à la coordination:
- concept de thèse: savoirs traditionnels à grands traits, termes, coût de développement,
- prix des produits par lots, délais de livraison,
- les termes du contrat (droits, sources, exclusivité).
Tout ne peut pas être réglé dans un contrat. L'entrepreneur peut appeler à une "grève italienne" pour laquelle il ne peut être sanctionné. En outre, il peut y avoir des difficultés imprévues ou de nouvelles exigences, qui devront fonctionner plus que prévu. Afin de vous protéger contre ces problèmes, vous pouvez utiliser des principes simples:
- Lors du choix d'un entrepreneur, un contact humain est requis. Il n'y a pas de clients et d'entrepreneurs idéaux, mais il est tout à fait possible de trouver un partenaire avec lequel vous serez à l'aise de travailler.
- C'est formidable si l'entrepreneur prend l'initiative et "applaudit" sincèrement le cas (vous pouvez comprendre par la réponse à la question "comment avez-vous résolu de graves problèmes dans le passé?").
- . , , .
-
| – « » | |
| (, ), , ( ) | |
| / ( ) | |
| (, , , …) | |
| : , , | |
| , |
3. IIoT
Seule la pleine conformité du résultat de l'élaboration des savoirs traditionnels est la base de l'acceptation des travaux et du paiement final. Les modifications des exigences après la conclusion du contrat peuvent être douloureuses, il est donc très important de travailler de manière responsable sur le texte du mandat des deux côtés. Le coût d'une erreur aux étapes suivantes sera nettement plus élevé.
Homologation de type constructif
Comme vous le savez, "l'appareil ne doit pas fonctionner en principe, mais dans le cas". Le début de la discussion sur les savoirs traditionnels de l'affaire permettra aux deux parties d'imaginer dès les premières minutes quel type de dispositif se révélera à la fin.
Pour chaque application et projet, son propre facteur de forme est optimal:
- Pour l'ingénierie électrique, l'automatisation industrielle et la comptabilité des ressources, des boîtiers sur un rail DIN de 35 mm sont utilisés. Peut-être le format le plus populaire pour l'IoT industriel, cependant, ce n'est pas une solution miracle pour tous les cas;
- 19’ . , U (44,45 ).
- 19’ ( ). , «».
- / ,
- , : , ( IP), ..
- , , , , ( , ).
Souvent, la construction est choisie par analogie avec des dispositifs prêts à l'emploi (du marché). Dans certains cas, il s'agit d'une erreur, puisqu'un étui de marque coûteux (avec traitement, marquage, système de connecteur, etc.) peut coûter jusqu'à 50% du coût du produit. Pour référence: une part similaire pour un cas budgétaire peut être inférieure à 5%.
Choisir un cœur de processeur
Dans les appareils à petit budget, des microcontrôleurs à puce unique (MCU) sont généralement utilisés, avec une mémoire vive (RAM) et une ROM (Flash) dans un seul paquet. La plupart des appareils fonctionnent sur un système d'exploitation (OS) compact comme FreeRTOS ou TNKernel, et peuvent fonctionner sans OS. Nous les appellerons contrôleurs RTOS.
Les contrôleurs plus puissants utilisent un processeur (CPU) avec RAM externe et puces Flash. La plupart de ces périphériques utilisent différentes versions du système d'exploitation Linux (contrôleurs Linux) ou des systèmes d'exploitation moins courants tels que VxWorks ou Windows CE (non pris en compte ici). Il n'est pas si facile de fabriquer une carte sur un processeur moderne: sur une carte de 4 à 10 couches, il faut placer plusieurs packages BGA avec des exigences assez strictes en matière d'alimentation, de géométrie et de longueur de piste. Pour simplifier la vie des développeurs, des centaines de modules processeurs sont proposés, qui peuvent être réalisés sous la forme d'une carte fille avec des connecteurs ou des contacts de bord à souder (voir ci-dessous).
Des systèmes sur puces (SoC) apparaissent également sur le marché, contenant un processeur et une grande mémoire, suffisants pour faire fonctionner Linux. La disposition SoC est nettement plus simple que l'ensemble CPU + RAM + FLASH. De plus, les SoC peuvent être très budgétaires.
Vous trouverez ci-dessous les spécifications et les prix typiques de plusieurs exemples de cœurs de processeur ARM pouvant être utilisés dans les contrôleurs IIoT.
Il est souvent justifié d'utiliser deux processeurs dans un même contrôleur : un puissant pour les applications gourmandes en ressources et un petit processeur monopuce pour les applications simples en temps réel.
Harmonisation des besoins en énergie
En fonction du type d'objets, les exigences pour l'alimentation électrique sont déterminées, qui peuvent être externes ou intégrées à l'appareil:
- usage domestique / bureau, énergie - ~ 220 / 380V,
- télécom - 36 ... 72V (puissance de la station) et PoE,
- automatisation industrielle - 18 ... 36V,
Une alimentation isolée est souvent endommagée par le dessèchement des condensateurs électrolytiques. Il y a eu un cas où une panne massive d'équipement s'est produite littéralement six mois après le début de l'exploitation. Pour cette raison, l'entrepreneur doit avoir une expérience dans le développement de systèmes d'alimentation et connaître leurs «points faibles», ... ou utiliser des convertisseurs coûteux, dont la qualité est garantie par le nom du fabricant.
De nombreuses applications nécessitent une alimentation de secours d'une minute (réserve à court terme pour signaler une panne de courant) à plusieurs heures / jours (sécurité et sécurité industrielle). Pour mettre en œuvre une réservation à court terme aujourd'hui supercondensateurs populairesavec une durée de vie allant jusqu'à 15 ans et une résistance aux températures négatives. La sauvegarde à long terme nécessite des piles, généralement au lithium.
Tous les appareils russes nécessitent des certificats EAC pour la sécurité électrique et la compatibilité électromagnétique. Pour réussir le test, vous devez savoir comment concevoir les filtres et la disposition des cartes, ainsi que choisir les bons composants.
Ports de communication
Les interfaces courantes utilisées dans les contrôleurs IIoT sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Le choix des types et des quantités - pour la tâche et le budget.
| Pour la communication sur un réseau IP | Pour la communication via un HUB intermédiaire | Pour une communication locale sur site |
| * Ethernet filaire | * RS485 / 422 | RS232 |
| Cellule 2G / GPRS ... 4G / LTE | * POUVEZ | USB |
| Ethernet optique | API (G3, Prime) | 1 fil, fil S (pour capteurs numériques) |
| GPON optique | Radio: LoRA, NB-Fi (Rus), UNB | Radio: Zigbee, 6loWPAN, ISM 433/868/2400 Mhz |
* peut également être utilisé pour la communication locale avec l'équipement de l'établissement
Entrées et sorties
Pour connecter les capteurs, les contrôleurs sont équipés d'entrées TOR, de comptage et analogiques. Les entrées analogiques peuvent être potentielles (par exemple, à 0..10VDC ou isolées à 220VAC), ou en courant (4..20mA, NAMUR, "feu"). Pour implémenter les sorties, on utilise des relais (conventionnels et semi-conducteurs, par exemple, des opto-simistors ), ainsi que des transistors connectés selon le schéma «open collector» (OK).
En cas d'utilisation de lignes longues ou en cas d'exigences particulières, les entrées et sorties peuvent être réalisées avec une isolation galvanique individuelle ou de groupe.
Pour réduire la taille et économiser les connecteurs, ils utilisent des ports universels qui exécutent différentes fonctions en fonction des paramètres et utilisent les mêmes broches. Par exemple, une entrée TOR avec une fonction de sortie OK.
Indication
Pendant longtemps, dans les appareils IIoT, il suffisait d'utiliser plusieurs LED. Des contrôleurs plus avancés utilisaient des «téléviseurs» - une gamme d'indicateurs LED à sept segments, d'indicateurs LCD électroluminescents, textuels ou graphiques. Mais des "téléviseurs" plus souvent encore refusé en raison de leur coût élevé et de leur faible utilisation en fonctionnement.
Aujourd'hui, les "téléviseurs" sont devenus à la mode partout: des voitures aux "maisons intelligentes". Il y a de plus en plus de concours dans lesquels la présence d'un écran est obligatoire pour les appareils IIoT.
La bonne nouvelle est que le coût des écrans LCD ou OLED diminue et que la puissance de traitement requise pour la sortie graphique augmente. Pour cette raison, la "télévision" n'est plus une option coûteuse.
La gamme
Il est bon de développer non seulement un appareil, mais une ligne entière. Au minimum, cela nécessite le développement d'une seule carte, conçue pour la configuration maximale. D'autres versions, plus budgétaires, seront soudées sur la même carte, mais à partir de moins de pièces. Une partie de la carte sera vide, mais ce n'est pas un problème (le PCB est peu coûteux).
Je vous conseille d'ajouter cet élément au mandat.
Exigences du micrologiciel
Le développement de logiciels malveillants peut prendre jusqu'à 80% du temps de mise en œuvre de l'ensemble du projet. Étant donné que cet article concerne le matériel, je me limiterai à énumérer les principales fonctions qui devraient être implémentées dans presque tous les contrôleurs IIoT:
- Échange de données avec le système de niveau supérieur, y compris la transmission de notifications d'urgence;
- Échange de données avec des appareils et des capteurs en aval;
- Contrôle des mécanismes exécutifs;
- ;
- ;
- ;
- ;
- (Edge );
- ;
Si les savoirs traditionnels sont convenus, il est temps de signer un accord avec des annexes (savoirs traditionnels, calendrier avec prix, méthodologie de test, ...) et de commencer la mise en œuvre.
Le développement d'un nouveau contrôleur IIoT est un projet relativement petit, pour le succès duquel, néanmoins, un travail bien coordonné des employés du client et de l'entrepreneur est nécessaire. Du côté du client, un chef de projet est immédiatement nécessaire, et plus tard - un (des) ingénieur (s) de test (vous ne pouvez pas faire un produit sans test indépendant). De plus, le développement est généralement transféré sur une base «tel quel». Après la signature des actes et le paiement des travaux, il est difficile de prouver la nécessité d'une correction au titre de la garantie.
Des centaines de livres ont été écrits sur la gestion de projet. En termes de développement de contrôleur, je souligne les points obligatoires suivants:
- (, , , , …), ;
- ;
- , , . ( 10% ).
- , , .
- . , – «» ,
Les bons formulaires de documents de gestion de projet sont ici .
Conclusion
Vous ne pouvez pas faire du bon travail les mains dans les poches. Il faut travailler dur, prendre des risques et parfois aller au-delà.
L'une de ces opportunités pour un projet IIoT est l'utilisation de contrôleurs personnalisés. Pour l'implémenter, le client doit passer par trois étapes rapides:
- analyse de marché,
- sélection d'un entrepreneur (par exemple, nous ),
- coordination des spécifications techniques.
La prochaine étape consiste à travailler avec l'entrepreneur sélectionné: développement des prototypes, production et support. Les prix des contrôleurs personnalisés, leur installation et leur mise en service peuvent être nettement inférieurs à ceux de l'utilisation d'équipements standard. Les valeurs supplémentaires pour le client seront:
- développement de votre propre marque,
- implémenter un ensemble spécifique de fonctions matérielles, et
- ( ).