في معظم مشاريع إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT) ، يستخدم العملاء وحدات التحكم التي عملوا معها في الماضي أو موصى بها من قبل بائعي الأنظمة من الدرجة الأولى في الوقت نفسه ، يصل عدد وحدات تحكم إنترنت الأشياء الموجودة في السوق ، والتي يمكنك الاختيار من بينها ، إلى الآلاف.





لا يعرف الجميع خيار التصميم المخصص. لا تحتاج معظم أجهزة التحكم الصناعية إلى مساحة عميقة في شكل وظيفة فريدة أو علبة تصميم . من خلال الاختيار الناجح للمقاول الذي لديه التطورات اللازمة ، يمكن عمل النماذج الأولية في غضون 2-3 أشهر ، وفي غضون شهرين ، يمكن بدء الإنتاج التسلسلي. يمكن أن تؤتي التنمية ثمارها من خلال استخدام مكونات أجهزة غير مكلفة وتنفيذ العدد المطلوب من الوظائف لمشروع معين. سيتألف مجمع المعدات في المنشأة من الحد الأدنى لعدد الأجهزة (غالبًا واحد) ، مما يعني أنه سيكون هناك أعمال تجميع وتركيب وتشغيل أقل.



لم يعد تطوير الأجهزة المخصصة لفترة طويلة مجالًا لعملاء محددين بميزانيات ضخمة. ومع ذلك ، هناك عدد من الميزات التي من الأفضل أن تتعرف عليها من خلال تجربتك الخاصة قبل بدء المشروع.

الخطوة 1. هل يوجد منتج نهائي؟

يمكنك توفير المال بجدية عن طريق اختيار المعدات للمشروع ، على سبيل المثال ، في هذه الخدمة .



يجب أن تكون وحدة التحكم المحددة متوافقة مع نظام المستوى الأعلى وأن تدعم جميع أجهزة الكائن. باستثناء الحلول المغلقة لمصنع واحد ، يتم حل مشكلة التوافق إما عن طريق دعم البروتوكولات الضرورية في وحدة التحكم (بواسطة مطورها) ، أو عن طريق الدعم في نظام المستوى الأعلى للبروتوكولات "السلكية" في وحدة التحكم.



قد يفشل البحث في هذه المرحلة. ثم سيتحول إلى "نظرة عامة على السوق" ، وهو أمر لا يضر بالتأكيد. خاصة إذا تم اتخاذ قرار في النهاية بالبدء في تطوير جهازك الخاص. والحلول التقنية الناجحة المستخدمة في المنتجات النهائية ، يجب أن تؤخذ كأساس. بعد كل شيء ، ليس هناك الكثير من الأفكار الرائعة حقًا.

الخطوة 2. اختيار المقاول: "متى وكم وكم" والحماية من "الضربة الإيطالية"

إذا قررت تطوير معداتك الخاصة ولم يكن هناك مقاولون بالقرب منك ، فقد حان الوقت للبحث عن مقاول. أفضل مكان للبدء هو الشركات التي تنتج بالفعل ما تحتاجه. من المهم أن تفهم ما إذا كنت بحاجة إلى حقوق التطوير ، ورموز المصدر لتوثيق التصميم (CD) والبرامج المضمنة (VPO) ، أو يكفي أن يكون لديك حصري (لمنطقة التنفيذ ، والتصميم ، ...) يمكن لشركات التطوير رفض العمل وفقًا لشروط مصلحة العميل ، أو تقديم أسعار وقائية. قد لا يكون الخيار الأرخص تطويرًا كاملاً ، ولكن المراجعة أو توريد المعدات الأصلية تحت علامتك التجارية. ومع ذلك ، فإن هذا الخيار ينطوي أيضًا على مخاطر - يمكنك تطوير نفسك كمنافس.



إذا لم تنجح الاتفاقية ، فأنت بحاجة إلى البحث عن مقاول بناءً على التوصيات ، أو على الويب لطلب "عقد تطوير الإلكترونيات". للمساعدة في العمل مع المرشحين ، أسئلة من قائمة المراجعة أدناه. 



بالنسبة للمقاول (المقاولين) المحدد مسبقًا ، يجب صياغة متطلبات المعدات الأساسية. كلما كانت المتطلبات أكثر تفصيلاً ، كان من الأسهل تحديد تكلفة العمل ووقت تطوير العينات. يمكنك أيضًا عرض أمثلة للمقاول (المقاولين) على المعدات الجاهزة ذات الأهمية. 



من الضروري ترك الاجتماع مع شريك محتمل مع إجابة على السؤال "متى؟" هذا غالبا ما يتم نسيانه. قد تكون توقعات العميل (الأسعار ، الشروط) أقل بكثير من طلبات المقاول. إذا تمكنا في النهاية من مزامنتها ، فيمكنك المتابعة إلى التنسيق:

• مفهوم الأطروحة: المعارف التقليدية في الضربات الكبيرة ، المصطلحات ، تكلفة التطوير ،
• أسعار المنتجات في الكثير ، وأوقات التسليم ،
• شروط العقد (حقوق ، مصادر ، حصرية).

لا يمكن إصلاح كل شيء في العقد. يمكن للمقاول أن يطلق "إضرابًا إيطاليًا" لا يعاقب عليه. أيضًا ، قد تكون هناك صعوبات غير متوقعة أو متطلبات جديدة ، والتي يجب أن تعمل أكثر مما هو متفق عليه. للحماية من هذه المشاكل ، يمكنك استخدام مبادئ بسيطة:

• عند اختيار المقاول ، يلزم الاتصال البشري. لا يوجد عملاء ومقاولون مثاليون ، ولكن من الممكن تمامًا العثور على شريك تشعر بالراحة في العمل معه.
• , «» ( « ?»).
• . , , .

-

الخطوة 3. تنسيق المواصفات الفنية لوحدة تحكم إنترنت الأشياء

فقط الامتثال الكامل لنتيجة تطوير المعارف التقليدية هو أساس قبول العمل والدفع النهائي. قد تكون التغييرات في المتطلبات بعد إبرام العقد مؤلمة ، لذلك من المهم للغاية العمل بمسؤولية على نص الاختصاصات على كلا الجانبين. ستكون تكلفة الخطأ في المراحل اللاحقة أعلى بكثير.

الموافقة على النوع البناء

كما تعلم ، "يجب ألا يعمل الجهاز من حيث المبدأ ، ولكن في الحالة". ستتيح بداية مناقشة المعارف التقليدية من الحالة للطرفين أن يتخيلا منذ الدقائق الأولى نوع الجهاز الذي سيظهر في النهاية.



لكل تطبيق ومشروع ، يعتبر عامل الشكل الخاص به هو الأمثل:

• , DIN 35. , IoT, , « » ;
• 19’ . , U (44,45 ).
• 19’ ( ). , «».
• / ,
• , : , ( IP), ..
• أخيرًا ، هناك أجهزة بدون غلاف ، مثبتة داخل أجهزة كبيرة ، أو أجهزة تتكون من لوحة ولوحة أمامية (على وجه الخصوص ، وحدات Euromechanics).

غالبًا ما يتم اختيار البنية عن طريق القياس مع الأجهزة الجاهزة (من السوق). في بعض الحالات ، يعد هذا خطأ ، نظرًا لأن العلبة باهظة الثمن ذات العلامات التجارية (مع المعالجة ، ووضع العلامات ، ونظام الموصل ، وما إلى ذلك) يمكن أن تكلف ما يصل إلى 50 ٪ من تكلفة المنتج. كمرجع: قد تكون الحصة المماثلة لحالة الميزانية أقل من 5٪.

اختيار نواة المعالج

عادةً ما تستخدم أجهزة الميزانية وحدات تحكم دقيقة أحادية الشريحة (MCU) ، مع ذاكرة وصول عشوائي (RAM) وذاكرة قراءة فقط (Flash) في حزمة واحدة. معظم الأجهزة "تسحب" نظام تشغيل مضغوط (OS) مثل FreeRTOS أو TNKernel ، ويمكنها العمل بدون نظام تشغيل. سوف نسميهم وحدات تحكم RTOS.



تستخدم وحدات التحكم الأكثر قوة معالجًا (وحدة المعالجة المركزية) مع ذاكرة وصول عشوائي خارجية وشرائح فلاش. تستخدم معظم هذه الأجهزة إصدارات مختلفة من Linux OS (وحدات تحكم Linux) أو أنظمة تشغيل أقل شيوعًا مثل VxWorks أو Windows CE (لم يتم النظر فيها هنا). ليس من السهل إنشاء لوحة على معالج حديث: على لوحة من 4 إلى 10 طبقات ، تحتاج إلى وضع العديد من حزم BGA مع متطلبات صارمة إلى حد ما لإمدادات الطاقة والهندسة وأطوال المسار. لتبسيط عمر المطورين ، يتم تقديم المئات من وحدات المعالجات ، والتي يمكن تصنيعها على شكل لوحة أم مع موصلات أو جهات اتصال حافة للحام (انظر أدناه).





يظهر النظام على الرقائق (SoCs) أيضًا في السوق ، ويحتوي على معالج وذاكرة كبيرة ، كافية لتشغيل Linux. يعد تخطيط SoC أبسط بكثير من مجموعة CPU + RAM + FLASH. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون SoCs ذات ميزانية كبيرة.



فيما يلي المواصفات والأسعار النموذجية للعديد من الأمثلة على نوى معالج ARM التي يمكن استخدامها في وحدات تحكم IIoT.





غالبًا ما يكون هناك ما يبرر استخدام معالجين في وحدة تحكم واحدة : معالج قوي للتطبيقات كثيفة الاستخدام للموارد ومعالج صغير أحادي الشريحة للتطبيقات البسيطة في الوقت الفعلي.

مواءمة متطلبات الطاقة

اعتمادًا على نوع الكائنات ، يتم تحديد متطلبات مصدر الطاقة ، والتي يمكن أن تكون خارجية أو مضمنة في الجهاز:

• استخدام المنزل / المكتب ، الطاقة - ~ 220/380 فولت ،
• اتصالات - 36 ... 72V (طاقة المحطة) و PoE ،
• الأتمتة الصناعية - 18 ... 36 فولت ،

غالبًا ما يتلف مصدر الطاقة المعزول عن طريق تجفيف المكثفات الإلكتروليتية. كانت هناك حالة حدث فيها انهيار هائل للمعدات حرفيًا بعد ستة أشهر من بدء العملية. لهذا السبب ، يجب أن يكون لدى المقاول خبرة في تطوير أنظمة الطاقة ومعرفة "نقاط الضعف" الخاصة بهم ، ... أو استخدام محولات باهظة الثمن ، يتم ضمان جودتها من خلال اسم الشركة المصنعة.



تتطلب العديد من التطبيقات طاقة احتياطية من دقيقة واحدة (احتياطي قصير المدى للإشارة إلى انقطاع التيار الكهربائي) إلى عدة ساعات / أيام (الأمن والسلامة الصناعية). لتنفيذ حجز قصير الأجل اليوم المكثفات الفائقة الشعبية بعمر يصل إلى 15 عامًا ومقاومة لدرجات الحرارة السلبية. يتطلب النسخ الاحتياطي طويل المدى بطاريات ، تعتمد عادةً على الليثيوم.





تتطلب جميع الأجهزة الروسية شهادات EAC للسلامة الكهربائية والتوافق الكهرومغناطيسي. لاجتياز الاختبار ، تحتاج إلى معرفة كيفية تصميم المرشحات وتخطيطات اللوحة ، وكذلك اختيار المكونات الصحيحة.

منافذ الاتصال

يتم عرض الواجهات الشائعة المستخدمة في وحدات تحكم إنترنت الأشياء في الجدول أدناه. اختيار الأنواع والكميات - للمهمة والميزانية.





* يمكن استخدامها أيضًا للتواصل المحلي مع المعدات في المنشأة

مدخلات ومخرجات

لتوصيل أجهزة الاستشعار ، تم تجهيز وحدات التحكم بمدخلات منفصلة وعدية وتناظرية. يمكن أن تكون المدخلات التناظرية محتملة (على سبيل المثال ، عند 0..10VDC أو معزولة عند 220VAC) ، أو التيار (4..20mA ، NAMUR ، "حريق"). لتنفيذ المخرجات ، يتم استخدام المرحلات (التقليدية وأشباه الموصلات ، على سبيل المثال ، البصريات ) ، وكذلك الترانزستورات المتصلة وفقًا لنظام "المجمع المفتوح" (OK).



في حالة استخدام الخطوط الطويلة ، أو في حالة وجود متطلبات خاصة ، يمكن إجراء المدخلات والمخرجات بعزل كلفاني فردي أو جماعي.



لتقليل الحجم وحفظ الموصلات ، يستخدمون منافذ عالمية تؤدي وظائف مختلفة حسب الإعدادات ويستخدمون نفس المسامير. على سبيل المثال ، إدخال منفصل مع وظيفة إخراج موافق.

دلالة

لفترة طويلة في أجهزة إنترنت الأشياء ، كان يكفي استخدام العديد من مصابيح LED. في وحدات التحكم الأكثر تقدمًا ، يتم استخدام "أجهزة التلفاز" - عبارة عن مجموعة من مؤشرات LED ذات الأجزاء السبعة ، أو مؤشرات الإنارة الكهربية ، أو النصوص أو مؤشرات LCD الرسومية. ولكن من "التلفزيونات" في كثير من الأحيان لا تزال ترفض بسبب تكلفتها العالية وقلة استخدامها في التشغيل.



أصبحت "أجهزة التلفزيون" اليوم عصرية في كل مكان: من السيارات إلى "المنازل الذكية". هناك المزيد والمزيد من المسابقات التي يكون فيها وجود شاشة إلزاميًا لأجهزة إنترنت الأشياء.





والخبر السار هو أن تكلفة شاشات LCD أو OLED آخذة في التناقص وأن قوة المعالجة المطلوبة لإخراج الرسومات آخذة في الازدياد. لهذا السبب ، لم يعد "التلفزيون" خيارًا مكلفًا.

الخط الواصل

يُعد تطوير ليس جهازًا واحدًا فحسب ، بل خطًا كاملاً ممارسة جيدة. كحد أدنى ، يتطلب هذا تطوير لوحة واحدة فقط ، مصممة لأقصى تكوين. سيتم لحام إصدارات أخرى ذات ميزانية أكبر على نفس اللوحة ، ولكن من أجزاء أقل. سيكون جزء من اللوحة فارغًا ، لكن هذه ليست مشكلة (ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير مكلف).



أنصحك بإضافة هذا البند إلى المعارف التقليدية.

متطلبات البرامج الثابتة

يمكن أن يستغرق تطوير البرامج الضارة ما يصل إلى 80٪ من وقت تنفيذ المشروع بأكمله. نظرًا لأن هذا المنشور يتعلق بالأجهزة ، فسوف أقصر نفسي على سرد الوظائف الرئيسية التي يجب تنفيذها في أي وحدة تحكم إنترنت الأشياء تقريبًا:

• تبادل البيانات مع نظام المستوى الأعلى ، بما في ذلك إرسال إخطارات الطوارئ ؛
• تبادل البيانات مع أجهزة وأجهزة الاستشعار النهائية ؛
• مراقبة الآليات التنفيذية ؛
• تحديث البرامج الضارة مع الحماية من انقطاع التيار الكهربائي والاتصالات ؛
• تخزين الإعدادات واستعادتها ؛
• حماية إدارة الجهاز من الوصول غير المصرح به ؛
• تسجيل الأحداث
• تحليل البيانات وتشكيل التأثيرات والأحداث (منطق الحافة) ؛
• تزامن وقت النظام ؛

العمل في المشروع مع مقاول

إذا تم الاتفاق على المعارف التقليدية ، فقد حان الوقت لتوقيع اتفاق مع الملحقات (المعارف التقليدية ، الجدول الزمني بالأسعار ، منهجية الاختبار ، ...) والبدء في التنفيذ.



يعد تطوير وحدة تحكم جديدة في إنترنت الأشياء مشروعًا صغيرًا نسبيًا ، لتحقيق نجاحه ، مع ذلك ، هناك حاجة إلى عمل منسق جيدًا من قبل العملاء وموظفي المقاول. من جانب العميل ، هناك حاجة إلى مدير مشروع على الفور ، وبعد ذلك - مهندس (مهندسون) اختبار (لا يمكنك القيام بمنتج دون اختبار مستقل). علاوة على ذلك ، يتم نقل التنمية عادة على أساس "كما هي". بعد التوقيع على الأعمال والدفع مقابل العمل ، يصعب إثبات الحاجة إلى التصحيح بموجب الضمان.



تمت كتابة مئات الكتب حول إدارة المشاريع. فيما يتعلق بتطوير وحدة التحكم ، أسلط الضوء على النقاط الإلزامية التالية:

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

نماذج وثيقة إدارة المشروع الجيدة هنا .

خاتمة

لا يمكنك القيام بعمل رائع بيديك في جيوبك. عليك أن تعمل بجد ، وتتحمل المخاطر وتتجاوز أحيانًا.





إحدى هذه الفرص لمشروع إنترنت الأشياء هو استخدام وحدات التحكم المخصصة. لتنفيذه ، يحتاج العميل إلى اتباع ثلاث خطوات سريعة: 

• تحليل السوق، 
• اختيار المقاول (على سبيل المثال ، نحن ) ،
• تنسيق المواصفات الفنية.

الخطوة التالية هي العمل مع المقاول المختار: تطوير النماذج الأولية والإنتاج والدعم. يمكن أن تكون أسعار وحدات التحكم المخصصة وتركيبها وتشغيلها أقل بكثير مقارنة باستخدام المعدات الجاهزة. ستكون القيم الإضافية للعميل:

• تطوير علامتك التجارية الخاصة ، 
•  
• ( ).