适用于工业物联网的设备

物联网 硬件
2021-06-08 07:15:37

我想知道 IIoT 应用程序中使用了哪些设备。ESP8266、ESP32 等(或创客世界中使用的其他设备)在工业/关键环境中使用是否可靠?如果系统的其他部分(电源等)设计为具有容错功能,这些设备会成为故障点吗?

对于 IIoT,我指的是在工业环境中使用 IoT 设备,与传统设备(例如 SCADA S.)交互(或替换)。工业环境可以是生产线、泵系统、远程气象站等。我不是在谈论打开和关闭我们家的灯或给我们的花园浇水。

我知道我的问题很笼统,但我不想针对每种类型的董事会提出问题。我知道设备选择是一项特定于应用程序的任务,但您可以这样考虑:例如,如果您需要一个 arm 处理器,您会为可靠的“事物”选择 RPI,还是仅将其用作原型?你会把 RPi 放在生产环境中吗?ESP32 等也是如此。如果答案是否定的,如果您只将它们用于原型制作,那么可以使用哪些?

这是一些背景。我正在通过以下平台学习物联网:arduino、nodemcu 和 RPi。到目前为止,我正在使用 micropython 和处理。到目前为止,我的“东西”正在阅读传感器和说 MQTT。我想更进一步,我有两个应用程序。一个是行业相关的,另一个是环境监测的。我还有很长的路要走,我想朝着正确的方向走。

也许我的问题应该是:接下来我要学什么?或者我应该关注哪些工具?考虑 IIoT 的硬件开发平台。

当我担任校准技术员时,我看到许多使用 microchip PIC 和 Atmel AVR 微控制器构建的数据记录器项目在实验室工作,但在现场失败了。大多数是与学术相关的、研究生项目或研究小组项目。不涉及工业知识。我正在寻找那种工业洞察力。

3个回答

实验室/实验项目与工业部署之间的两个主要区别是远程管理和安全性。部署后的设备必须保持可靠和自主。这意味着有一种方法可以远程更新现场设备并保护它们。我不会更详细地讨论这一点,但这一点至关重要,而且经常被低估。它会影响硬件选择。

至于工业物联网平台,很难给出建议,因为它取决于项目的应用和约束。使用更多“工业”硬件开发概念验证的解决方案可能是:

  • STM32(用于实验的核)

  • Digi XBee3 模块

  • Azure Sphere MT3620 开发套件

仅举几个。当然,这三个非常不同的示例向您展示了如何采用不同的方法并将导致不同的开发环境、社区支持、文档等。

@Clem844 的回答涵盖了架构问题。您的问题还暗示了更像是板级设计问题的可靠性问题。这不仅仅是射频模块,但这是一个关键部分。您可能会发现模块规范为您提供了一些关于它是否适合长期可靠性的提示。考虑:

  • 电源电压工作范围
  • 振动规格
  • 温度范围
  • 保证生产寿命
  • 认证

这些模块级参数中的大多数是您可以通过产品/包装设计进行补偿的东西,但应该清楚的是,从设计开始时仍应在高环境温度下工作(并且将其设计为在极端工作环境下保持凉爽)场景)会给你一个更好的机会。此外,您将了解模块本身投入了多少设计工作。

最后,值得花一些时间将系统设计为具有容错能力,这样系统的任何部分都无法发生故障禁用您的整个生产线这意味着检查您的数据、限制您的操作速率(参见最近不幸的波音事件)、实施看门狗、避免端点之间的关联、锁定和故障恢复等。

沿着这些思路,在 MCU 端做更多工作(不太复杂的软件堆栈)、设计定制 PCB(最小化互连)、高估 PSU、实施“监督”mcu(相当于远程硬复位)可能是有意义的对于服务器)。您可能决定投资增加数据记录功能,以便发生崩溃时,您可以找到根本原因并迭代设计。所有这些都直接增加了成本,如果它们实际上增加了故障率,有时会适得其反。

尽管您可以对每个组件和路径进行大量MTBF分析,但您也可以利用老化测试(可能与热应力相结合)等方法来从浴缸曲线中剔除“早期故障”

我推荐你使用 Nodemcu。

  1. Nodemcu 有 wifi 连接。您可以在工厂/家庭/办公室的任何地方设置 nodemcu,并灵活扩展您的项目,而不必担心如何通过电线将传感器/继电器/微控制器与控制中心通信。
  2. 您可以使用 arduino IDE 对 nodemcu 进行编程,它类似于 Arduino
  3. 它比 Adruino Board + Esp Wifi Sheld 更便宜、更小、更简单。您可以低成本构建 IIoT。
  4. 互联网上有很多项目可以参考。您可以使用智能手机来控制它或使用 RPI 作为控制中心。

我正在使用 nodemcu 和 Rpi 3 作为控制中心构建我的智能家居。它运作良好。你可以在这里参考一些项目pi 项目