Автоматизация

5 лет успешного опыта на рынке автоматизации

«REMER Автоматизация» – это структурное подразделение Производственной группы REMER, специализирующееся на контрактной разработке контроллеров, модулей ввода-вывода, систем питания, датчиков, а также систем мониторинга и управления верхнего уровня.

REMER Автоматизация

«REMER Автоматизация» обеспечивает полный цикл разработки от формирования идеи до выпуска пилотного образца.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

Разработка концепции и согласование цены

Расчёт стоимости проекта производится на основании запроса, включающего желаемые сроки выполнения работ, целевые стоимость и объёмы производства (если не планируется организация производства собственными силами).
После уточнения деталей подготавливается и согласуется предварительная смета. Затем на её основе формируется полноценное техническое задание и подписывается договор.

Планирование, управление разработкой

На стадии подписания договора выделяется руководитель проекта, он формирует проектную команду и разрабатывает паспорт (устав) проекта. В паспорте указываются:

цель проекта;
сведения о проекте;
документы совместного использования (внутренние и внешние стандарты);
сроки реализации проекта и планируемые результаты основных этапов;
результаты, риски и условия реализации проекта;
этапы проекта;
бюджет и график платежей;
состав команды проекта.

Во время выполнения проекта еженедельно актуализируется календарный план, который предоставляется заказчику по запросу.

По завершении проекта подводятся его итоги и формируется итоговый отчёт с плановыми и фактическими показателями, в котором отражены:

результаты проекта,
этапы работ,
общая длительность и стоимость проекта,
возникшие при выполнении проекта трудности и полученный опыт,
перспективы развития.

В проектной работе используется подход PMI, оптимизированный под контрактную разработку.

На первой, технической, стадии работы принимаются решения, касающиеся корпуса и внешнего вида будущего устройства.

Выбор и разработка конструктива

После встречи с заказчиком разрабатываются и согласовываются эскизы устройств, выбирается тип корпуса:

стандартный пластиковый или алюминиевый корпус,
заказной корпус из листового металла,
заказной корпус из пластика (литьё под давлением),
корпус из алюминиевого профиля с заказными передними панелями.

Затем обсуждается предварительный макет. На основе эскиза и с учётом реальных размеров корпуса и компонентов готовится первая 3D-модель устройства. После её согласования начинается разработка электроники.

Разработка электроники компания ЦМО

Разработка аппаратной части

Разработка электроники включает последовательную разработку блок-схемы, принципиальной схемы и печатной платы (или нескольких плат).

«REMER Автоматизация» обладает значительными компетенциями в аппаратных разработках следующих направлений.

Современные контроллеры и процессоры

Для простых устройств применяются однокристальные микроконтроллеры с ядром ARM-Cortex-M0, M1, M3, M4, M7. Накоплен большой опыт использования семейства STM32.

Микроконтроллеры с ядром ARM-Cortex-M0, M1, M3, M4, M7

Для более сложных устройств используются процессоры ARM-9 или ARM-Cortex-A7, А8 с внешними микросхемами оперативной памяти и Flash. Накоплен опыт использования процессоров компаний Freescale, Atmel (Microchip), TI. Часто оправдано использование в одном устройстве двух процессоров: мощного для ресурсоёмких приложений и небольшого однокристального – для простых приложений реального времени.

Процессоры

Для IoT-устройств, требовательных к стоимости при ограниченных размерах, используются микросхемы System on Chip (SoC), содержащие процессорное ядро и память в одном корпусе.

Порты ввода-вывода и сетевые интерфейсы

В модулях ввода-вывода могут применяться различные типы входов-выходов, в том числе:

токовые входы 4…20 mA;
потенциальные входы 0…10 VDC;
потенциальные входы напряжения 0…380 VAC;
дискретные входы с общим плюсом и минусом, а также с резервным питанием, позволяющим продолжать подсчёт импульсов в течение длительного времени после отключения сетевого питания;
счётные входы с контролем целостности шлейфа – NAMUR;
выходы «общий коллектор»;
гальванически изолированные входы и выходы;
источники питания с ограничением максимального тока для защиты от отказа токовых входов.

Накоплен значительный опыт использования интерфейсов RS232, RS485, RS422, CAN, USB, Ethernet 10/100/1000, 1-wire, S-Wire, M-Bus, KNX, PLC G3/Prime..

Силовая электроника

В продуктах «REMER Автоматизация» применяются современные блоки питания с компактными габаритами и высоким КПД. Имеется опыт применения бюджетных массовых микросхем производства КНР.

Многие устройства, разработанные «REMER Автоматизация», имеют встроенные изолированные блоки сетевого питания для работы от однофазной или трёхфазной сети переменного тока 220/380 VAC или от напряжения 18…72 V постоянного тока (промышленная автоматика и системы связи).

Устройства разработанные REMER Автоматизация

В ряде устройств реализованы источники дистанционного питания удалённых устройств: от 48 VDC (для PoE-устройств) до 600 VDC (системы магистральной проводной связи).

Кроме того, в активе «REMER Автоматизация» расчёт трансформаторов и отлаживание цепи стабилизации и обратной связи для изолированных источников питания, выполненных по топологии Flyback и Forward, которые также могут содержать входные PFC-преобразователи и выходные синхронные выпрямители.

Источники резервного питания: на суперконденсаторах, LiIon- или свинцовых батареях

Примерно в 30 % случаев потеря связи с удалённым контроллером происходит из-за прекращения сетевого питания. Чтобы точно определить, что устройство прекратило работать из-за отсутствия сетевого напряжения, оно должно быть снабжено системой резервного питания, рассчитанной на работу в течение нескольких минут, для передачи на сервер сигнала или СМС «отключено сетевое питание».

Для решения подобных задач наиболее эффективно использование суперконденсаторов (EDLC). Они минимально подвержены старению, не боятся отрицательных температур, рассчитаны практически на бесконечное количество циклов «заряд – разряд» (более 500 000).

При этом требуется определённый опыт работы с суперконденсаторами: они не выдерживают высоких температур, при последовательном соединении требуют балансировки, из-за большого количества производителей, выпускающих продукцию разного качества, требуется входной и выходной контроль и т. д. «REMER Автоматизация» имеет большой опыт работы с суперконденсаторами, на основе которого разработаны типовые решения для их использования.

REMER Автоматизация - устройства с суперконденсаторами

Для приложений, где необходимо поддержание работы контроллеров в течение нескольких часов после отключения электроэнергии, использование суперконденсаторов неоправданно дорого. В этих случаях рационально использование свинцовых или литий-ионных аккумуляторов. Причём, если ресурс работы контроллера должен превышать 3 года без необходимости замены аккумулятора (большинство применений), преимуществом обладают LiIon-аккумуляторы. «REMER Автоматизация» применяет в контроллерах сбора данных LiIon-полимерные (Polymer LiIon, или LiPol) аккумуляторы с повышенным ресурсом, предназначенные для работы в промышленном температурном диапазоне от минус 40 до 60 °C.

Проверки перед запуском в производство

На каждом этапе работ применяется чек-лист для проверки качества.
По завершении разработки аппаратной части изготавливается габаритный макет и изделие проверяется на собираемость.

После проектирования печатной платы разрабатываются лицевые наклейки/панели, шаблоны тампопечати или лазерной гравировки.

Разработка встроенного программного обеспечения

Доля трудозатрат на разработку встроенного программного обеспечения (ВПО, Embedded SW) при создании нового устройства составляет не менее 80 % от их общего объёма. За годы работы «REMER Автоматизация» накоплен значительный опыт проектной работы по следующим направлениям.

Использование встраиваемых операционных систем

Даже самые простые устройства разрабатываются с использованием встраиваемых операционных систем (Embedded OS, EOS), так как это позволяет делать устройства быстро и совершать меньше ошибок. С расширением функциональности устройства с EOS по-прежнему можно поддерживать: каждая задача выполняется в своём потоке. Для бюджетных устройств с микроконтроллерами ARM-Cortex-Mх применяется операционная система RTOS, а для мощных изделий на процессорах ARM-9 или Cortex-Ax – Linux.

Протоколы управления

Устройства, разработанные «REMER Автоматизация», могут поддерживать следующие протоколы управления:

командная строка – поддержка: CLI (telnet, ssh),
журналирование на серверах: Syslog,
авторизация: Radius,
веб-интерфейс для управления через стандартный браузер (http, https),
сетевое управление и мониторинг по SNMP v.1/2/3.

Системные функции

загрузчик с возможностью обновления,
несколько копий встроенного ПО для надёжного обновления ПО,
2 копии настроек, откат к предыдущим настройкам, если новые настройки не были подтверждены,
аппаратная и программная защита от зависаний (watch dog-и).

Безопасность

Для обеспечения информационной безопасности устройств используются:

шифрование TLS, SSH сертификаты X.509 EC, RSA,
блочное шифрование «Кузнечик» по ГОСТ Р 34.12-2015.

Связь со сторонним оборудованием

Устройства могут подключаться к оборудованию:

через последовательные интерфейсы – RS485, RS232, RS422, CAN, оптопорт и т.п.,
проводную сеть Ethernet 10/100 Mbps,
беспроводные интерфейсы WiFi и Bluetooth,
USB-интерфейс,
специализированные цифровые интерфейсы.

В устройства интегрируются драйверы для работы:

с приборами учёта ресурсов,
электропитающими установками (аккумуляторными, дизельными и др.),
кондиционерами, системами автоматического регулирования климата, вентиляционной техникой,
производственным оборудованием,
вендинговыми аппаратами.

Возможно написание драйвера практически для любого устройства при условии, что известен протокол работы с ним и можно провести испытания.

Разработка устройств с искусственным интеллектом (AI)

«REMER Автоматизация» разрабатывает устройства, способные в реальном времени решать следующие задачи:

детектирование и классификация объектов (видео аналитика),
распознавание лиц,
управление поворотными камерами (PTZ) для отслеживания объектов,
предиктивное моделирование на данных заказчика.

«REMER Автоматизация» успешно завершён ряд проектов, включающих в себя:

настройки и обучения нейросетевых алгоритмов,
математического моделирования,
применения высокопроизводительных контроллеров NVIDIA Jetson.

Используемые протоколы связи

Для связи с системами верхнего уровня и нижестоящим оборудованием используются протоколы:

MQTT для устройств интернета вещей (IoT, IIoT), работающих с платформами Amazon WEB Services, Microsoft Azure, Google Cloud IoT, Yandex|Облако,
ModBUS RTU host/device, ModBUS TCP, M-Bus,
семейство протоколов МЭК-60870-Х-104 (энергетика),
ЕГТС, Wialon, ЕГТС+ (г. Москва) для систем навигации,
VoIP телефония и диспетчерская связь,
режим «прозрачного» модема,
виртуальный COM-порт,
OPC-UA для промышленной автоматики.