Desarrollo de borde de IIoT:dispositivos de creación de prototipos

Nota del editor:La Internet industrial de las cosas (IIoT) promete proporcionar una visión profunda de las operaciones industriales y mejorar la eficiencia de las máquinas y los sistemas conectados. Las aplicaciones IIoT a gran escala se basan en arquitecturas en capas para recopilar datos de una amplia gama de sensores, mover datos de manera confiable y segura a la nube y realizar los análisis necesarios para brindar esa información y eficiencia. En Desarrollo de aplicaciones de Internet industrial, los autores proporcionan un examen detallado de la arquitectura IIoT y discuten enfoques para cumplir con los requisitos generales asociados con estos sistemas.

Tomado del Capítulo 3 del libro, este extracto describe cómo los desarrolladores pueden construir dispositivos prototipo capaces de recopilar y comunicar datos a aplicaciones de nivel superior. Este extracto se presenta en las siguientes entregas:

• Dispositivos de creación de prototipos

• Implementación de conectividad HTTP

• Uso de WebSockets

• Usando Modbus

• Uso de protocolos OPC UA

Adaptado de Desarrollo de aplicaciones de Internet industrial, por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Capítulo 3. Desarrollo de bordes de IIoT
Por Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Este capítulo describe el proceso de creación de prototipos de un dispositivo para principiantes. Proporcionamos instrucciones detalladas sobre cómo ensamblar cuatro prototipos diferentes y cómo construir y ejecutar aplicaciones de IoT simples para los prototipos, junto con un código fuente de muestra. Finalmente, exploramos los servicios Predix que se pueden usar para almacenar, analizar y fusionar los datos de los sensores de los prototipos.

En este capítulo, aprenderá sobre los siguientes temas:

• Elección del hardware para la creación de prototipos

• El modelo de interconexión de sistemas abiertos y sus capas

• Protocolos de capa de aplicación:HTTP y WebSocket

• Protocolos industriales M2M:Modbus y OPC UA

• Montaje de un dispositivo para un prototipo

• Preparar una tarjeta SD para un prototipo

• Creación y ejecución de aplicaciones IoT simples utilizando los protocolos HTTP, WebSocket, Modbus y OPC UA

• Servicios de gestión de datos en Predix

Hardware para prototipos

Esta sección presenta una descripción general de la variedad de hardware disponible que se puede utilizar para la creación de prototipos y ofrece algunos consejos sobre cómo elegir el hardware y un protocolo de intercambio de datos para garantizar la comunicación entre los componentes de un prototipo.

Variedad y costo

Se puede encontrar una variedad de hardware de código abierto para la creación de prototipos: Arduino , Raspberry Pi , Orange Pi , LinkIt , BeagleBone y Tessel . La mayoría de ellos son realmente baratos; puedes comprar una Orange Pi por solo $ 33. El precio generalmente depende de la potencia de la placa y de las interfaces que admita.

Además de una tabla, es posible comprar un kit de inicio que generalmente cuesta alrededor de $ 70. Incluye algunos sensores, una pequeña pantalla, lámparas, cables y una placa de pruebas para conectarlo todo sin soldar. El precio de un solo sensor comienza en $ 1.

Modificaciones

Las placas más populares son Arduino y Raspberry Pi. Cada uno de ellos tiene diferentes modificaciones. Si se requieren funciones adicionales, como Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI o hardware más potente, se recomienda comparar las modificaciones para encontrar una placa que se adapte exactamente a sus necesidades.

Comparación de opciones

Todas las tablas son bastante pequeñas, de unos 8 cm de ancho, 5 cm de alto y 2 cm de grosor (sin caja). El hardware más potente tendrá dimensiones más grandes (por ejemplo, Intel NUC mide 35 x 25 x 4 cm).

El parámetro más significativo son las opciones de conectividad, ya que no todas las placas son compatibles con Wi-Fi o Bluetooth. GSM, GPS, una cámara, un módulo FM y otras funciones comunes para los teléfonos móviles tampoco suelen estar disponibles, y es necesario comprarlas por separado.

Otro parámetro importante es el número de conectores para sensores. Es necesario comprender qué sensores se requieren y si son compatibles con una placa elegida. El número de pines se puede ampliar conectando placas adicionales especiales a las existentes.

Sensores compatibles

Algunos conectores de una placa pueden admitir solo sensores analógicos, mientras que otros son solo digitales.

Los sensores digitales emiten una señal discreta, lo que significa que hay un conjunto limitado de valores posibles para esa señal. Por ejemplo, el sensor de temperatura DHT11 genera un número entero en un rango entre 0 y 50.

Por otro lado, los sensores analógicos emiten una señal continua, lo que significa que hay un número infinito de valores posibles para esa señal. Por ejemplo, el sensor de temperatura TMP36 puede medir temperaturas de -50 ° C a 125 ° C, incluidos valores de punto flotante como 11,9 ° C.

Si bien es posible convertir un tipo de señal en otro, requiere componentes adicionales y complica el diseño.