ほとんどの産業用インターネットオブシングス（IIoT）プロジェクトでは、顧客は過去に使用したことのあるコントローラー、または一流のシステムベンダーが推奨するコントローラーを使用しています。同時に、市場に出回っているIIoTコントローラーの数は数千に上ります。









誰もがカスタムデザインオプションに精通しているわけではありません。ほとんどの産業用コントローラーは、独自の機能やデザインケースの形で深いスペースを必要としません。必要な開発を行っている請負業者の選択に成功すると、プロトタイプを2〜3か月で作成でき、数か月後に連続生産を開始できます。安価なハードウェアコンポーネントを使用し、特定のプロジェクトに必要な数の機能を実装することで、開発は成果を上げることができます。施設の機器の複合体は、最小数のデバイス（多くの場合1つ）で構成されます。これは、組み立て、設置、および試運転の作業が少なくなることを意味します。



カスタムハードウェア開発は、莫大な予算を持つ一部の顧客の領域ではなくなりました。しかし、上に慣れるために優れていることを多くの特徴があり、独自のプロジェクトを開始する前に、外国の経験が。

ステップ1.完成品はありますか？

たとえば、このサービスでプロジェクトの機器を選択することで、大幅にコストを節約できます。



選択したコントローラーは、トップレベルシステムと互換性があり、すべてのオブジェクトデバイスをサポートしている必要があります。単一メーカーのクローズドソリューションを除いて、互換性の問題は、コントローラーで必要なプロトコルをサポートするか（開発者が）、コントローラーに「配線」されたプロトコルの上位システムをサポートすることで解決されます。



この段階で検索が失敗する場合があります。そうすれば、それは「市場の概要」に変わりますが、それは確かに害はありません。特に、最終的に独自のデバイスの開発を開始することが決定された場合。そして完成品で使用される成功した技術的解決策は価値があります基礎として取らなければなりません。結局のところ、本当にクールなアイデアはそれほど多くありません。

ステップ2.請負業者の選択：「いつ、どのくらい、なぜ」と「イタリアのストライキ」からの保護

独自の機器を開発することにし、近くに請負業者がいない場合は、請負業者を探すときが来ました。開始するのに最適な場所は、必要なものをすでに作成している企業から始めることです。開発権、設計ドキュメント（CD）および組み込みソフトウェア（VPO）のソースコードが必要かどうか、または排他的（実装、設計などの領域）が必要かどうかを理解することが重要です。開発会社は、顧客の関心のある条件での作業を拒否したり、保護価格を提示したりすることができます。最も安価なオプションは、本格的な開発ではなく、ブランドの下での機器の改訂またはOEM供給です。ただし、このオプションにはリスクも伴います。競合他社を成長させることができます。



契約が成立しなかった場合は、推奨事項について請負業者を探すか、「契約電子機器開発」のリクエストをWebで探す必要があります。候補者との協力を支援するために、以下のチェックリストから質問してください。 



事前に選択された請負業者については、主要な機器要件を策定する必要があります。要件が詳細であるほど、作業コストとサンプルの開発時間を決定するのが容易になります。また、請負業者に関心のある完成した機器の例を示すこともできます。 



「いついくらですか」という質問に答えて、潜在的なパートナーとの会議を離れる必要があります。これはしばしば忘れられます。顧客の期待（価格、条件）は、請負業者の要求よりもはるかに少ないことが判明する場合があります。最終的にそれらを同期させることができた場合は、調整に進むことができます。

• 論文のコンセプト：大規模なTK、用語、開発コスト、
• ロットの製品の価格、納期、
• 契約条件（権利、情報源、排他的）。

契約ですべてを修正できるわけではありません。請負業者は、罰せられない「イタリアのストライキ」と呼ぶことがあります。また、予期しない問題や新しい要件が発生する可能性があり、合意された以上に機能する必要があります。これらの問題から保護するために、次の簡単な原則を使用できます。

• 請負業者を選ぶときは、人間との接触が必要です。理想的な顧客や請負業者は存在しませんが、安心して仕事ができるパートナーを見つけることは絶対に可能です。
• 請負業者が率先してこの事件を真摯に「応援」するのは素晴らしいことです（「過去に深刻な問題をどのように解決したか」という質問への回答で理解できます。
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3. IIoT

TKの開発の結果を完全に順守することだけが、仕事の受け入れと最終的な支払いの基礎となります。契約締結後の要件の変更は苦痛を伴う可能性があるため、双方のTORのテキストに責任を持って取り組むことが非常に重要です。後続の段階でのエラーのコストは大幅に高くなります。

建設的なタイプの承認

ご存知のように、「デバイスは原則としては機能しないはずですが、その場合は機能します」。事件からTKの議論が始まると、両当事者は最初の数分から、最終的にどのようなデバイスになるかを想像することができます。



アプリケーションとプロジェクトごとに、独自のフォームファクタが最適です。

• 電力工学、産業自動化、および資源会計には、35mmDINレール上のハウジングが使用されます。おそらく産業用IoTで最も人気のある形式ですが、すべての場合に特効薬ではありません。
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多くの場合、構成は（市場からの）既製のデバイスとの類推によって選択されます。場合によっては、これは間違いです。高価なブランドのケース（処理、マーキング、コネクタシステムなど）は、製品のコストの最大50％のコストがかかる可能性があるためです。参考までに：予算の場合の同様のシェアは5％未満である可能性があります。

プロセッサコアの選択

バジェットデバイスは通常、ランダムアクセスメモリ（RAM）とROM（フラッシュ）を1つのパッケージに収めたシングルチップマイクロプロセッサ（MCU）を使用します。ほとんどのデバイスは、FreeRTOSやTNKernelなどのコンパクトなオペレーティングシステム（OS）を「プル」し、OSがなくても動作します。それらをRTOSコントローラーと呼びます。



より強力なコントローラーは、外部RAMとフラッシュチップを備えたプロセッサー（CPU）を使用します。これらのデバイスのほとんどは、異なるバージョンのLinux OS（Linuxコントローラー）またはVxWorksやWindows CEなどのあまり一般的ではないOS（ここでは考慮されていません）を使用します。最新のプロセッサでボードを作成するのはそれほど簡単ではありません。4〜10層のボードでは、電源、ジオメトリ、トラック長の要件がかなり厳しい複数のBGAパッケージを配置する必要があります。開発者の生活を簡素化するために、何百ものプロセッサモジュールが提供されており、はんだ付け用のコネクタまたはエッジコンタクトを備えたドーターボードの形で作成できます（以下を参照）。









Linuxを実行するのに十分な大きさのプロセッサとメモリを含むシステムオンチップ（SoC）も市場に出回っています。SoCレイアウトは、CPU + RAM + FLASHセットよりも大幅に単純です。さらに、SoCは非常に予算が多い場合があります。



以下は、IIoTコントローラーで使用できるARMプロセッサーコアのいくつかの例の一般的な仕様と価格です。









多くの場合、1つのコントローラーで2つのプロセッサーを使用することが正当化されます。リソースを大量に消費するアプリケーション用の強力なプロセッサーと、単純なリアルタイムアプリケーション用の小さなシングルチッププロセッサーです。

電力システム要件の調和

オブジェクトのタイプに応じて、電源の要件が決定されます。これは、外部またはデバイスに組み込まれている可能性があります。

• 家庭/オフィスでの使用、エネルギー-〜220 / 380V、
• テレコム-36 ... 72V（ステーション電源）およびPoE、
• 産業用自動化-18 ... 36V、

絶縁された電源は、電解コンデンサの乾燥によって損傷することがよくあります。操業開始から文字通り半年後に機器の大規模な故障が発生した場合がありました。このため、請負業者は電力システムの開発経験があり、その「問題点」を知っている必要があります。または、製造元の名前で品質が保証されている高価なコンバーターを使用する必要があります。



多くのアプリケーションでは、1分（電源障害を通知するための短期予備）から数時間/日（セキュリティと産業安全）までのバックアップ電源が必要です。今日人気のスーパーコンデンサーの短期予約を実装するには最大15年の寿命と負の温度への耐性を備えています。長期バックアップには、通常はリチウムベースのバッテリーが必要です。









すべてのロシアのデバイスは、電気的安全性と電磁的互換性のためにEAC証明書を必要とします。テストに合格するには、フィルターとボードレイアウトの設計方法を理解し、適切なコンポーネントを選択する必要があります。

通信ポート

IIoTコントローラーで使用される一般的なインターフェイスを次の表に示します。タイプと数量の選択-タスクと予算のために。





*施設内の機器とのローカル通信にも使用できます

入力と出力

センサーを接続するために、コントローラーにはディスクリート、カウント、およびアナログ入力が装備されています。アナログ入力は、電位（たとえば、0..10VDCまたは220VACで絶縁）または電流（4..20mA、NAMUR、「ファイア」）にすることができます。出力を実装するために、リレー（従来型および半導体、たとえばオプトシミスタ）、および「オープンコレクタ」（OK）スキームに従って接続されたトランジスタが使用されます。



長いラインを使用する場合、または特別な要件がある場合は、入力と出力を個別またはグループのガルバニックアイソレーションで実行できます。



サイズを小さくしてコネクタを節約するために、設定に応じて異なる機能を実行するユニバーサルポートを使用し、同じピンを使用します。たとえば、OK出力機能を備えたディスクリート入力。

表示

IIoTデバイスでは、長い間、複数のLEDを使用するだけで十分でした。より高度なコントローラーでは、「TV」（7セグメントLEDインジケーター、エレクトロルミネセント、テキスト、またはグラフィックLCDインジケーターのライン）が使用されていました。しかし、「テレビ」からは、コストが高く、運用にほとんど使用されていないため、依然として拒否されることが多くなっています。



今日、「テレビ」は文字通りどこでもファッショナブルになっています：車から「スマートホーム」まで。IIoTデバイスに画面の存在が必須であるコンテストがますます増えています。









幸いなことに、LCDまたはOLEDのコストが減少し、グラフィックス出力に必要なプロセッサパワーが増加しています。このため、「TV」はもはや高価なオプションではありません。

ラインナップ

1つのデバイスだけでなく、ライン全体を開発することをお勧めします。少なくとも、これには、最大構成用に設計された1つのボードのみの開発が必要です。他のより予算の多いバージョンは、同じボードにはんだ付けされますが、部品数は少なくなります。ボードの一部は空になりますが、これは問題ではありません（PCBは安価です）。



このアイテムをTORに追加することをお勧めします。

ファームウェア要件

マルウェアの開発には、プロジェクト全体の実装時間の最大80％がかかる可能性があります。この投稿はハードウェアに関するものなので、ほとんどすべてのIIoTコントローラーに実装する必要がある主な機能のリストに限定します。

• 緊急通知の送信を含む、上位システムとのデータ交換。
• ダウンストリームデバイスおよびセンサーとのデータ交換。
• 実行メカニズムの制御。
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TKが合意されたら、付属書（TK、価格付きスケジュール、テスト方法など）との合意に署名し、実装を開始します。



新しいIIoTコントローラーの開発は比較的小規模なプロジェクトですが、その成功には、顧客と請負業者の従業員の適切に調整された作業が必要です。顧客の側では、プロジェクトマネージャーがすぐに必要になり、後でテストエンジニアが必要になります（独立したテストなしで製品を作成することはできません）。さらに、開発は通常「現状有姿」で転送されます。法律の署名と仕事の支払いの後、保証の下で修正の必要性を証明することは困難です。



プロジェクト管理については何百冊もの本が書かれています。コントローラの開発に関して、私は次の必須のポイントを強調します。

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優れたプロジェクト管理ドキュメントフォームはこちらです。

結論

ポケットに手を入れて素晴らしい仕事をすることはできません。あなたは一生懸命働き、リスクを冒し、時にはそれを超えなければなりません。









IIoTプロジェクトのそのような機会の1つは、カスタムコントローラーの使用です。これを実装するには、お客様は次の3つの簡単な手順を実行する必要があります。 

• 市場分析、 
• 請負業者（たとえば、私たち）の選択、
• 技術仕様の調整。

次のステップは、選択した請負業者と協力することです。プロトタイプの開発、生産、サポートです。カスタムコントローラーの価格、それらの設置および試運転は、既製の機器を使用する場合と比較して大幅に低くすることができます。お客様にとっての追加の価値は次のとおりです。

• あなた自身のブランドの開発、 
• 特定のハードウェア機能のセットを実装し、 
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