De Arduino a un diseño Industrial

Estoy trabajando en un pequeño proyecto que consiste en un sensor de combustible controlado por un arduino que envía datos a una frambuesa con una solicitud HTTP en wifi local. La frambuesa escucha otros sensores como voltaje y corriente que están en otro arduino.

El sistema funciona bastante bien, pero ahora es el momento de hacerlo más "industrial". Tengo poca experiencia sobre cómo pasar de un prototipo como el que mencioné a algo que se ajuste a los estándares de la industria. ¿Qué cosas debo tener en cuenta (voltajes, estándares de seguridad...) para hacer de este proyecto algo que pueda usarse en la vida real? ¿Con qué puedo reemplazar el arduino? ¿El raspi sigue siendo viable para algo que funcione en una industria?

Solo para dar un poco de contexto, se espera que el sistema monitoree un sitio donde hay un motor y un tanque de combustible al aire libre. El raspi lo envía a un servidor y guarda todos los datos en una base de datos.

Cualquier sugerencia es altamente apreciada

Lotes de "computadora de riel DIN" de Google para elegir
Su Arduino Wifi es en realidad una pequeña caja de Linux con el ATmega µC como procesador de E/S. Más o menos lo mismo que un Raspi. Ese diseño es demasiado complicado ya que tiene que actualizar dos distribuciones de Linux diferentes en sus cajas, más el software del procesador de E/S en las placas Arduino. Mi consejo sería omitir los Arduinos por completo y usar Raspberry Zero W en su lugar, porque ejecutan la distribución habitual de Raspberry Linux. También omita todo el asunto del procesador de E/S ATmega, no lo necesita para aplicaciones donde el tiempo real no es crucial.
@Janka Es poco probable que wifishield ejecute Linux, el que vi está basado en AT32UC3 que no es compatible con Linux. Dicho esto, toda la configuración es bastante exagerada. Prácticamente todos los dispositivos pueden basarse solo en el chip AT32, solo tendría 2 firmware para admitir. Y se necesita mucho menos hardware. Como resultado, los tableros serán mucho más baratos y sencillos de fabricar.
Por ejemplo, Arduino Yún tiene un ATmega32u4 como coprocesador de E/S y un MIPS Atheros AR9331 como "escudo Wifi". Este último ejecuta OpenWrt Linux en ese Arduino Yún. La única razón para esa configuración extraña es continuar usando las herramientas de Arduino y llamar a los MIPS en esa placa "Wifi Shield" en lugar de "CPU principal".

Respuestas (2)

En el lado del firmware, el enfoque de Arduino se puede utilizar para proyectos 'serios' siempre que sepa lo que está haciendo. El problema con respecto a Arduino es que sus bibliotecas listas y fáciles de usar permiten que casi todo funcione con pocas líneas de código, pero a menudo ocurre en el límite de la operatividad. Muchas personas no conocen buenas prácticas, como reemplazar retrasos por intervalos de tiempo controlados por interrupciones, etc. Tenga en cuenta que Arduino IDE solo proporciona una especie de interfaz "front-end" para una compilación que de hecho está hecha en C /Lenguaje C++ en el interior. Yo siempre programé en C, pero más recientemente migré a esta plataforma para algunos núcleos específicos sin problemas.

Por el lado del hardware, por otro lado, aunque Arduino es bueno en el sentido de que con demasiada frecuencia puede apilar escudos sin preocuparse por los pinouts, por otro lado proporciona una ruta de baja calidad para señales en termos de susceptibilidad EMI con el disposición aérea, así como el enrutamiento característico de propagación en PCB, por lo tanto, debe considerar hacer su propio diseño.

Además de preocuparme por el firmware y el software, consideraría seriamente el hardware. Los dispositivos industriales están "reforzados" para abusos, como transitorios en el suministro, las entradas y las salidas. Las entradas y salidas, incluidas las analógicas, generalmente están aisladas eléctricamente de la CPU y la lógica para que no pasen corrientes de falla a través de la CPU, etc. Un enfoque modular permite el reemplazo de módulos de E/S dañados sin tener que reprogramar o perturbar la CPU.

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Figura 1. Pi industrial. Fuente: Linux Gizmos .

El dispositivo de la Figura 1 se eligió al azar de una búsqueda de imágenes de Google. Algunas características sugieren que podría ser adecuado: una placa de E/S de "sombrero" separada, terminales recableables extraíbles. Las cosas que espero ver, pero no veo, incluyen una línea de optoaisladores para las entradas y optoaisladores o relés para las salidas. El objeto negro de la izquierda parece ser una bobina o un transformador, lo que sugiere un convertidor de voltaje, posiblemente con aislamiento, para alimentar las entradas y salidas.

El estándar de la industria es 24 V CC para alimentación de dispositivos y E/S. Las interfaces analógicas suelen ser de 0 a 10 V o de 4 a 20 mA.

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Figura 2. Una caja de montaje en riel DIN industrial para terminar el dispositivo.

El problema con este enfoque es que ahora tiene un sistema único que solo usted puede admitir. La compra del sombrero y el estuche probablemente lo lleve por encima del costo de un micro-PLC que tiene todas estas características integradas. Si el sistema se llena mientras está de vacaciones, ¿quién más puede respaldarlo?

La opción comercial:

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Figura 3. Los micro-PLC están disponibles en este formato de todos los grandes jugadores, incluidos Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi, etc.

Muchos de los micro-PLC ahora cuentan con puertos Ethernet. Están disponibles con o sin pantallas de mensajes/programación y teclados incorporados, se pueden montar en el panel frontal y tienen un buen precio. Consulte el costo del software de programación. Podría ser una consideración.

El gran problema de los MicroPLCs es que cualquiera "puede" soportarlos. Así que cualquiera lo intenta y falla de maneras misteriosas. Entonces se llama al fabricante para pedir ayuda. Ese eres tú y lo primero que haces es gritarle a esa gente estúpida que tocó tus cosas.
Muchos ofrecen protección con contraseña. El control de acceso al hardware/software es problema del cliente.
Pero entonces, ¿por qué molestarse con el PLC desde el principio? Y no, según mi experiencia con los clientes, sus problemas se convierten en mis problemas después de un tiempo. Lo arreglo, envío una factura y luego comienzan las interminables discusiones sobre por qué esto debería ser un caso de garantía extendida. (En casos graves, vendo el reclamo a un abogado con amigos albaneses. Pero entonces tengo un 50% de descuento).
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