Zuverlässigkeit der Arduino-Plattform für den industriellen Einsatz


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Ich bin kein Elektroingenieur (nur Maschinenbau), möchte aber einen Teil meiner Hobbyerfahrung in meine Arbeit einbringen und verschiedene automatisierte Systeme in einer industriellen (Fertigungs-) Umgebung implementieren.

Traditionell besteht die Automatisierung im industriellen Umfeld entweder aus technischen Systemen oder aus SPS. Entwickelte Systeme sind zu teuer und SPS mangelt es an Flexibilität (und sie können auch ziemlich teuer werden).

Ich möchte traditionelle SPS durch flexiblere, leistungsstärkere und billigere Arduinos ersetzen, aber ich bin besorgt über die Zuverlässigkeit des Arduino. SPSs haben sich im industriellen Umfeld entwickelt und sind daher sehr robust und zuverlässig. Aber wie ist der Vergleich mit der Arduino-Plattform?

Unter der Annahme, dass geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um den Arduino vor mechanischen und elektrischen Schäden zu schützen, wie zuverlässig ist die Plattform? Würden Sie darauf vertrauen, dass es eine herkömmliche SPS ersetzt, die beispielsweise das Sicherheitsverriegelungssystem einer Maschine steuert, um zu verhindern, dass sich Personen einer in Betrieb befindlichen Maschine zu nahe kommen?

Edit: Was ist mit nicht sicherheitskritischen Systemen? Zum Beispiel die Einführung von Intelligenz in ein Gerät, zu dem eine SPS nicht in der Lage wäre?


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Sie sollten nicht einmal für eine Minute in Betracht ziehen, einen Arduino in einer Lebenssicherheitssituation zu verwenden.
Mark

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Meine Meinung ist, nein, ich würde einem Arduino für Sicherheitsverriegelungssysteme nicht vertrauen. Ich überlasse es anderen, die tatsächlich die Vernunft haben, zu antworten.
Kellenjb

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@Mark - das gilt für jede Komponente. Das Datenblatt verbietet dies fast immer in einem Disclaimer am Ende des Dokuments.
Stevenvh

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@stevenvh Dies gilt sicherlich nicht für alle Komponenten. Ein Modul, das für den zufälligen Gebrauch durch Hobbyisten entworfen und gebaut wurde, wird einfach nicht getestet und mit dem ständigen Gedanken entworfen, dass jemand verletzt oder getötet werden kann, wenn dies fehlschlägt. Das ist nur die Seite der Best Practices, ohne überhaupt auf mögliche regulatorische Anforderungen einzugehen, die von ihrer Verwendung abhängen würden. Sie werden in naher Zukunft keinen Arduino sehen, der das Airbag-Entfaltungssystem Ihres Autos betreibt, obwohl in diesem Prozess viele Komponenten und Mikrocontroller involviert sind.
Mark

Das cRIO von NI ist das, wonach Sie suchen. Es ist ein Echtzeit-Computer, der alles überleben kann.
Sponge Bob

Antworten:


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SPS-Hersteller möchten, dass Sie glauben, dass ihre Software zuverlässiger und gründlicher getestet ist. Mein Eindruck ist, dass die OS-Kernkomponenten von SPSen normalerweise recht gut entworfen und getestet sind, aber die Treiber für externe Hardware (Bewegungssysteme und dergleichen) sind oft Bibliotheken, die von Anwendungstechnikern zusammengehackt und dann im Unternehmen weitergegeben werden. Die Hardware in SPS ist oft veraltet - viele von ihnen verwenden alte, heiße Geode-Prozessoren.

Wenn Sie eine SPS von Allen-Bradley, B & R, Siemens oder einem der anderen großen Unternehmen kaufen, zahlen Sie meistens für die Unterstützung, wenn etwas schief geht. Ihre Hardware wird mit den gleichen Herstellungsverfahren wie bei Arduinos hergestellt, und die Echtzeitbetriebssysteme, die auf SPSen ausgeführt werden, sind nicht magisch und machen sie fehlerfrei. Aber ich denke, dass es sich oft lohnt, dafür zu bezahlen. Wenn es sich um eine Maschine handelt, die das Unternehmen jeden Tag 1 Million US-Dollar kostet und nicht in Betrieb ist, wäre ich mir verdammt sicher, dass es ein Team von Fachleuten gab, die das Problem beheben konnten, nicht nur ich und Google. Für den speziellen Fall von Lichtvorhängen oder anderen Sicherheitsverriegelungen möchte ich sicherstellen, dass der Hersteller über eine umfassende Versicherungspolice verfügt und nicht über eine Erklärung, mit der versucht wird, jegliche Handelsfähigkeit für einen bestimmten Zweck auszuschließen.

Trotzdem, wenn ich (zum Beispiel) für eine Vorrichtung eine einfache pneumatische Betätigung entwarf und bereit war, die Stützlast für die Reparatur der Maschine zu tragen, wenn sie kaputt ging (oder wenn ich nicht in der Lage war, die zugewiesenen Ressourcen zu erhalten) (um für die SPS zu bezahlen), und die Sicherheit war kein Problem, ich würde gerne ein Arduino verwenden.

Ich würde das System wahrscheinlich mit einem Arduino prototypisieren und dann den Code in reinem C umschreiben, sobald es funktioniert hat, sodass mein Code der einzige Code auf dem Mikrocontroller ist.


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Ich denke, mit Lichtvorhängen und Sicherheitsverriegelungen ist die Funktionalität im Allgemeinen nicht einmal in Code implementiert - es ist eine einfache diskrete Logik. Ich würde mich sicherer fühlen, wenn ich auf ein UND-Gatter vertraue als auf eine MCU in einer sicherheitskritischen, zeitabhängigen Situation.
Connor Wolf

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Ich stimme dem Gefühl zu - ich würde auch diskreter Logik über Code vertrauen -, aber empirisch habe ich viele SPSs gesehen, die Sicherheitssensoren mit Code prüfen. Das beste Setup, das ich gesehen habe, sind mehrere Not-Aus-Schalter in Reihe mit einem Schütz, das ein System mit Strom versorgt - das scheint sogar besser zu sein als eine diskrete Logik.
Pingswept

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@Fake Name, der von der Situation abhängt. Jedes Mal, wenn Sie in einem Auto sitzen, vertrauen Sie Ihrer Sicherheit und möglicherweise Ihrem Leben in einem Netzwerk von Mikrocontrollern. Es ist absolut möglich, ein relativ ausfallsicheres System mit Mikrocontrollern aufzubauen, aber Sie verwenden kein ardunio.
Mark

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@Mark - Das macht mir Angst.
Connor Wolf

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@Mark - Ich habe nachgeschlagen, der BMW M3 hat immer noch mechanische Bremsen und ich kann keine Informationen über die Lenkung finden, aber ich habe erhebliche Zweifel, dass es keinen mechanischen Rückfall gibt. Das Gas ist sicherlich vollständig elektronisch (und möglicherweise die Gangschaltung), aber mein ursprünglicher Punkt ist der. Ich denke nicht, dass die mechanischen Rückschläge in den nächsten 20 bis 30 Jahren aus Bremsen / Lenkung verschwinden werden, wenn überhaupt, zumindest nicht, bis wir fliegende Autos bekommen.
Connor Wolf

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Arduino selbst ist aufgrund des Mangels an angemessenem Schutz und Abschirmung nicht für industrielle Anwendungen geeignet. Es ist jedoch möglich, AVR-basierte Steuerungen in Industriequalität herzustellen:

Sie sollten eine Abschirmung, Netzfilterung / -regulierung / -schutz, Optopaare zur Ansteuerung von externen Dingen und angemessene Entkopplungskappen auf jedem digitalen Chip haben.

Sie sollten es sehr sorgfältig testen, wenn Sie hohe Lasten ein- oder ausschalten. Es ist besser zu prüfen, ob während dieser Kommutierung mit dem Oszilloskop Störungen an den Erd-, Strom- und Datenleitungen auftreten (bis zu einem ns-Bereich).

Sie sollten Ihre Taktquelle sehr sorgfältig prüfen - AVR greift bei einem Ausfall des Quarzoszillators nicht auf den RC-Oszillator zurück. Sie sollten sich also besser an die interne RC-Schaltung halten, wenn Sie keine Taktgenauigkeit benötigen oder nicht besonders auf Quarz-Routing, Ladekondensatoren, PCB-Qualität (= Flussmittel-Erinnerungen, Feuchtigkeitsschutz) und Abschirmung um Quarz achten.

Es gibt bessere uC für industrielle Anwendungen, insbesondere mit dieser RC-Fallback-Funktion.


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Vor der SPS wurde die industrielle Prozesssteuerung durch Relaislogix (für die digitale Steuerung) und PID-Regler für die analoge Steuerung durchgeführt. Relais waren notorisch unzuverlässig, deren Ausfall in einigen Fällen schwerwiegende Folgen hatte. Trotzdem der Vorschlag, dass dies besser von einem Computer mit Software durchgeführt werden könntemit Halbleiterausgängen statt Relais entsetzten sich die meisten Elektrotechniker damals. Die Argumente gegen die Einführung von SPS in jenen Tagen entsprachen einigen der Argumente in den Antworten in diesem Forum. Widerstehen Sie interessanten Vorschlägen und Sie sind sicher, in guter Gesellschaft zu sein. Wirtschaftlichkeits-, Ausfallzeit- und Wartungsaspekte führten (langsam) zum Übergang von der drahtgebundenen Steuerung zur Steuerung von Mikrocontrollern / Software. Ich erinnere mich an das Entsetzen, mit dem Ethernet und die verschiedenen zugehörigen Protokolle zu der Zeit von der Steuereinrichtung begrüßt wurden. Ethernet ist mittlerweile zum De-facto-Standard für die Prozesssteuerung geworden.

In den ausgefeiltesten Steuerungssystemen haben sicherheitskritische Prozesse heutzutage immer eine festverdrahtete / pneumatische / hydraulische / mechanische Sicherung oder zumindest einen ausfallsicheren Zustand. Die Bedienerschnittstelle zum Steuerungssystem ist ein wesentlicher Bestandteil des Steuerungssystems. Außerhalb der Maschinensteuerung handelt es sich in den meisten Fällen um einen Desktop-Computer aus dem lokalen PC-Geschäft mit einem fehlerbehafteten / absturzanfälligen Betriebssystem, das fehlerbehaftet / absturzbehaftet läuft. anfällige Prozesssteuerungsanwendungen. Das ist keine Übertreibung. Wir haben Anlagen für die anspruchsvollsten Umgebungen in der Chemie- und Bergbauindustrie konzipiert und gebaut, in denen Staub und Dämpfe selbst in der Leitwarte zum Alltag gehören und bei handelsüblichen Verbrauchsgütern keine größeren Ausfälle auftreten als bei industrielle Ausrüstung. Festplatten fallen aus, sind aber versiegelt. Sie scheitern trotzdem. Wir blasen regelmäßig Industriestaubwolken von PC-Motherboards, auf denen die HMIs laufen. Der Trick besteht darin, in allen wichtigen / kritischen Systemen eine doppelte / dreifache Redundanz zu haben. Alles kann scheitern. Aus diesem Grund wird sicherheitskritisches Material immer durch Hardware gesichert, und dies ist eine gesetzliche Anforderung indie meisten Länder und gesunder Menschenverstand in anderen.

Wenn man die Luftfahrt in die Diskussion einbeziehen will, muss man an das Entsetzen denken, mit dem Flugzeughersteller, die nicht zu Airbus gehören, auf den Vorschlag von Fly-by-Wire gestoßen sind. Bei Flugunfällen sind menschliches Versagen (meistens Piloten, aber auch Wartungspersonal) und nicht das Versagen von Technik / Systemen mit Abstand die Hauptursache für die meisten Unfälle. Im industriellen / kommerziellen Bereich von SPS / Mikrocontrollern würde ich argumentieren, dass der Mensch am Programmierterminal immer noch das kritischste Element ist. Software-DESIGN, STRUKTUR und WARTUNGSFÄHIGKEIT sind die wesentlichen Bestandteile und nicht die Hardware.

Rockwell bietet das SoftLogix-Produkt an, bei dem es sich um eine Software-SPS handelt, die auf einem handelsüblichen PC läuft. Denk darüber nach. Das Argument, dass die PCs in einer geschützten elektrischen / atmosphärischen Umgebung betrieben werden als die SPS / Steuerungen, kann in einigen Fällen zutreffen, in den meisten Fällen jedoch nicht, und in den wenigen Anlagen, die wir warten. Die Ironie ist, dass die Verbreitung von Ethernet Ethernet-Switches im Feld erfordert. Wir verwenden in der Regel keine industriellen Switches, sondern handelsübliche Produkte und haben nach 10 Jahren und Hunderten von Installationen noch keinen Switch-Ausfall. Diese Schalter befinden sich in denselben Bereichen wie die SPS-E / A. Was jedoch selten ausfällt, ist das billige Netzteil, das mit dem Switch geliefert wird. Vermeiden Sie dies und der Switch wird nicht die unzuverlässigste Komponente in der Installation sein.

Was strenge Tests / Qualitätskontrollen von industriellen SPS-Geräten angeht, habe ich kürzlich eine Anlage in Betrieb genommen, in der JEDE DER 8 oder 10 analogen Remote-E / A-Eingangskarten DOA war. Der Zulieferer, eine der größten Marken der Welt, hat kein Auge geschlagen und alles sofort ersetzt. Ich denke, es war eine schlechte Partie und sie haben das Problem vielleicht schon vor unserem Bericht gekannt. Die Ersetzungen funktionierten einwandfrei und machen noch 3 Jahre später.

Angst wird heutzutage überall eingesetzt, um uns einzuschüchtern. Verwenden Sie die Vernunft und, wie manche Oldtimer zu sagen pflegten, "lutschen und sehen (für sich selbst)". Ich würde ohne zu zögern "nicht-industrielle" Mikrocontroller überall testen. Befolgen Sie einfach die Regeln der Technik, quantifizieren Sie das Risiko und handeln Sie angemessen. Im Übrigen arbeiten Kraftfahrzeuge unter Bedingungen, die einigen industriellen Bedingungen (nass, heiß, Vibration) nicht zu unähnlich sind, aber über viele sicherheitskritische elektronische Systeme verfügen. Versuchen Sie nun, einem Ingenieur für industrielle Steuerungssysteme vorzuschlagen, dass Sie eine Automobilkomponente in Ihrem Werk testen möchten! CANbus oder DNET jemand? Stelle dir das vor (:)


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Hervorragende Berichterstattung. Beim Engineering geht es in erster Linie um richtige Kompromisse als um eine feste Lösung. Für strengere Bedingungen ist immer eine spezielle Hardware / Software erforderlich, es gibt jedoch definitiv eine Nische für [AVR-Controller, eine Art allgemeiner MCU + robuster Software]. Zu sagen, dass jeder eine SPS programmieren kann, ist definitiv Marketing bei der Arbeit.
rjha94

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Ich bin kein Ingenieur. Ich bin ein Elektroniker in einem großen Luft- und Raumfahrtunternehmen und muss ständig numerisch gesteuerte Maschinen wie diese nachrüsten und / oder aufrüsten, da wir für alte Geräte keine Teile mehr beziehen können. Während die Kosten ein großes Problem sind, ist das, was Sie in große Schwierigkeiten bringt, die Sicherheitsbedenken.

In der Ausgabe 2012 des Unterabschnitts 9.4.3.4.2 des NFPA 79 (Die elektrische Norm für Industriemaschinen) heißt es:

"Steuerungssysteme mit Steuerungen auf Software- und Firmware-Basis, die sicherheitsrelevante Funktionen ausführen, müssen selbstüberwachend sein und allen folgenden Anforderungen entsprechen:

  1. Im Falle eines einzelnen Fehlers muss der Fehler:
    a. nicht zum Verlust der sicherheitsrelevanten Funktionen führen
    b. Zum Herunterfahren des Systems in einem sicheren Zustand führen
    c. Verhindern Sie den nachfolgenden Betrieb, bis der Komponentenfehler behoben wurde.
    D. Verhindern Sie ein unbeabsichtigtes Starten der Geräte nach Behebung des Fehlers

  2. Bieten Sie einen Schutz, der dem von Steuerungssystemen mit festverdrahteten / Hardware-Komponenten entspricht

  3. In Übereinstimmung mit einer anerkannten Norm konstruiert sein, die Anforderungen für solche Systeme enthält. "

Wenn Sie in der Lage sind, sicherzustellen, dass Sie die Bestimmungen 1 und 2 erfüllen, können Sie die Bestimmungen 3 meines Wissens nicht erfüllen (es sei denn, Sie sind es gewohnt, mit Aufsichtsbehörden umzugehen).

JEDOCH,

Wenn Sie den arduino nur verwenden, um zu überwachen und anzuzeigen, dass ein Sicherheitszustand aufgetreten ist, und nicht die eigentliche Sicherheitsschaltung selbst kontrollieren, sollten Sie nicht gegen diese gesetzliche Anforderung verstoßen.

Das heißt, es ist eine Not-Aus-Kette vorhanden, die die Stromversorgung aller Motorschütze / Antriebe von einem Not-Aus-Hauptschütz trennt, wenn diese durch einen Not-Aus-Schalter im Stromkreis unterbrochen werden. Sie möchten das arduino nicht zur Steuerung des Not-Aus-Schaltkreises verwenden, sollten jedoch einen Hilfskontaktschalter an den Not-Aus-Tasten verwenden, um dem Bediener mitzuteilen, welcher Not-Aus auf einem Display gedrückt wurde.

Auf diese Weise ist selbst dann, wenn der Arduino versucht, einen Motor mit Steuersignalen anzutreiben, keine tatsächliche Leistung verfügbar, da ein Haupt-Not-Aus-Schütz durch eine unter Spannung stehende Not -Aus-Kette ausgefallen ist - nicht Ihr Mikrocontroller .

Stellen Sie sicher, dass Sie alle Vorschriften des NFPA70E und NFPA79 kennen und alle erfüllen. Vertrauen Sie mir, Sie möchten sich nicht in einer Prozesssituation befinden, in der Sie versuchen, Fragen zu beantworten, ohne diese Vorschriften vollständig zu kennen, bevor Sie etwas entwerfen.

dh andere zu berücksichtigende Dinge stoppen die Bewegung zu schnell - manchmal müssen die Dinge für einen festgelegten Zeitraum unter Spannung stehen, bevor sie angehalten werden, um ein Sicherheitsrisiko zu vermeiden - dh eine große Schleifscheibe muss sich mit einer festgelegten Geschwindigkeit drehen, damit sie nicht explodiert Abruptes Anhalten - in diesem Fall benötigen Sie einen großen Widerstand, der die Motor-Gegen-EMK verwendet, um die Drehzahl sicher zu verlangsamen. Sie möchten, dass das Schütz, das den Motorantrieb ausfällt , diesen Widerstand mit den Motorwicklungen in Einklang bringt - nicht mit dem Arduino

Diese Szenarien werden auch im NFPA79 behandelt.

Stellen Sie sicher, dass Sie und Ihr Arbeitgeber diese Vorschriften einhalten und eventuelle Verbindlichkeiten akzeptieren.

Verwenden Sie auf jeden Fall ein Ruggeduino (es ist das 45.oo für den zusätzlichen Schutz wert) und eine optische Isolation für alles, was über 24 Volt an die Schaltung angeschlossen ist. Die meisten arduino-kompatiblen Relaissteuerungen am selben Standort sind OMRON und werden für viele industrielle Anwendungen verwendet. Lassen Sie jemanden mit Erfahrung und Qualifikationen Ihr Design vor der Implementierung überprüfen - denken Sie daran, dass keiner von uns so schlau ist wie wir alle

Die einzige Möglichkeit, es für Ihre Anwendung auf Haltbarkeit zu testen, besteht darin, es zu entwerfen und zu prüfen, wie lange es funktioniert. Halten Sie auf jeden Fall ein identisches Ersatzteil bereit, das im Regal ausgetauscht werden kann, wenn Kosten / Zeit eine große Rolle spielen.

Lassen Sie mich wissen, wenn Sie Fragen haben.


Vielen Dank für die Info, immer gut von jemandem zu hören, der Erfahrung auf dem Gebiet hat. Was ist mit Gleichstromsystemen unter 24 V?
Gefälschter

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Es wird behauptet, dass es sich um einen Arduino-Klon in Industriequalität namens Ruggeduino handelt, der über einen Ein- und Ausgabeschutz verfügt. Auf seiner Website findet sich eine interessante Lektüre zum Thema Ruggedising eines Arduino.


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Sie verkaufen MSP430 mit Schaltung für den Einsatz in Autos.

Da ich nichts über industrielle Zulassungen weiß, weiß ich nicht, über welche Zulassungen für Sicherheitsanwendungen diese "Micro-PLCs" verfügen.

Für eine Sicherheitsverriegelung würde ich einer Software, die komplizierter ist als ein einfacher Schalter, jedoch nichts anvertrauen.


5

Grundsätzlich ... Ich habe keine Unterstützung für Arduino. Arduino ist exponiert, hat kein Gehäuse und gibt keine Garantie für einige IEC-Standards, die Sie erfüllen müssen. Zum Beispiel, wie Arduino mit 2 oder 3 Jahren Staub auf der Oberseite läuft.

Langfristig ist es günstiger, Arduino nicht zu verwenden, wenn eine Maschine, wie bereits gesagt, 1 Million US-Dollar pro Tag kostet. Hauptsächlich, weil es später als früher und in 6 bis 10 Jahren sterben wird, wird das Arduino, das Sie heute verwenden, nicht mehr für Sie verfügbar sein, um eine Maschine in einer geeigneten Zeit zu reparieren (da Sie Open Source sind, können Sie es produzieren ... aber).

OTOH ... wenn Sie Arduino als SPS verwenden, müssen Sie Hilfsschaltungen entwickeln, Tonnen von Software entwickeln und am Ende werden Sie nach Tonnen von Zeit und Ausrüstung feststellen, dass Sie dasselbe haben wie Allen Bradley, Siemens et al. aber mit überlegenen Kosten.

Die Herstellungskosten sind nicht nur enorm, sondern sie werden sich auch in einigen Jahren ändern, vor allem, wenn Sie versuchen, Feldbustechnologien wie Profibus oder ASi zu integrieren.

Es macht Spaß zu spielen ... aber es ist nicht DIE Lösung.


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Ich habe den Arduino in einem Projekt verwendet und ich bereue nichts! Mit dem Arduino konnte ich das Projekt in Rekordzeit (Teile bei digikey erhältlich, 2 Wochen Entwicklungszeit gegenüber 3 Wochen Vorlaufzeit, nur um die SPS zu bestellen) zu einem Viertel der Kosten (gegenüber SPS) abschließen und lernen VIELE Informationen zur Elektronik (Sensoren, Motoren, PID-Regelung und grundlegende drahtlose Kommunikation)! Ehrlich gesagt klingt diese Antwort so, als ob sie von einem SPS-Hersteller selbst geschrieben wurde.
Gefälschter

Hah, es klingt wirklich nach einem Schillern.
Marshall Eubanks

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Der größte Teil der Robustheit kommt von der EE, die hinter dem elektrischen Design des gesamten Schaltplans und der Leiterplatte steckt. Die Chips, die von zertifizierten Unternehmen verwendet werden, haben nichts Besonderes: Sie sind nur in Mengen billiger und haben möglicherweise eigene Zertifizierungen. Aber ich würde annehmen, Atmel und Microchip stimmen bereits überein. Die wahre Stärke liegt in vielen Tests, verschiedenen Sicherungsmethoden (Brownout- / Überspannungsdetektoren, Watchdogs) und einer sorgfältigen Anordnung. Mein Eindruck ist, dass PIC / Arduino nicht in großem Maßstab eingesetzt werden, weil sie teurer sind und mehr bieten als tatsächlich benötigt.


Man kann nicht wirklich die gesamte PIC-Linie mit Arduino vergleichen, und außerdem werden PICs in "großem Maßstab" verwendet - sie tauchen an Orten auf, die man erwartet und nicht.
Marshall Eubanks

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Ich bin Elektroniker und benutze das Arduino Mega Board für meine pädagogischen Anwendungen und ich bin auch der Benutzer von Labview DAQ-Modulen wie DAQ-6009/6008 und etc ... Ich bin auch der Benutzer von SPS von Allen-Bradelly und etc .. Ich finde aber, dass die Eignung von Arduino in industriellen rauen Umgebungen wie Temperaturschwankungen, Staub- und Feuchtigkeitsbedingungen sowie den Vibrations- und EM-Strahlungen getestet werden muss und sogar eine zuverlässige Verbindung zu den Sensoren oder Aktoren und auch zu den anderen Datenverarbeitungskarten vor braucht Geben Sie das Signal i? p und bevor Sie es an die Endeffektoren wie Ventile usw. weitergeben.

Aus dieser Webseite und Diskussion werde ich die Testeinrichtung für Arduino-Karten für industrielle Anwendungen .. für verschiedene Arten von Umgebungen .. und für verschiedene Parameter .. usw. generieren.


Und bitte melden Sie Ihre Ergebnisse. Willkommen bei EE.SE
Andrew

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Der Atmel-Mikrocontroller, auf dem der Arduino ausgeführt wird, ist auch für Steuerungssysteme im Automobil- und Industriebereich erhältlich. So weit, ist es gut!

[quote] Ihre Hardware wird mit den gleichen Herstellungsverfahren hergestellt wie Arduinos [/ quote]

Leider ist der Rest des Arduino-Boards wahrscheinlich nicht so robust.

Es gibt eine Reihe von Design-Kompromissen, die die Lebensdauer verkürzen und die Kosten senken können. Beispielsweise sind Kondensatoren möglicherweise nicht für 10.000 Stunden bei 105 ° C ausgelegt, sondern für 2.000 Stunden bei 80 ° C, und dort besteht ein echter Unterschied in der Lebensdauer! Ebenso ist der Regler des Arduino eine billige High-Dropout-Version und keine leistungsfähigere Ultra-Low-Dropout-Version. (Überhaupt gewundert, warum der Arduino 7 V oder mehr benötigt, um 5 V zu erzeugen? Deshalb - mit einem ULDO-Regler wären 5,3 V genug gewesen.) Und wird Ihre Stromversorgung jemals durchgebrannt sein? Woher wissen Sie, ob sich das gesamte System in einem sicheren Zustand befindet? Es gibt nicht einmal eine Sicherung auf der Platine!

Ebenso gibt es auf dem Arduino-Board so gut wie keinen Schutz vor einer rauen Umgebung. Bei den Kontakten handelt es sich um billige Buchsenkontakte in Consumer-Qualität, die für ein paar Dutzend Einfügungen ausgelegt sind, nicht für IP-65-Kontakte (aus Kostengründen) Schutz.

Wenn ich ein sicherheitskritisches System bauen würde, könnte ich sehr gut eine Atmega-MCU verwenden, aber ich würde das Arduino-Board nicht so verwenden, wie es ist. Die Kosten für das Spinnen einer neuen Platine mit neuen Komponenten, die für die Situation ausgelegt sind, wären im Vergleich dazu gering. Und auf dieser Platine konnte ich die gesamte benötigte Treiberhardware und den Schnittstellenschutz unterbringen und echte, robuste Steckverbinder verwenden. Nicht, dass ich tatsächlich für den Bau eines sicherheitskritischen elektronischen Systems qualifiziert wäre - ich bin ein Software-Typ!

Informationen zum Arduino mit einem gewissen elektrischen Schutz (aber noch keinem Schutz für die anderen Fehlermodi) finden Sie im Ruggeduino: http://ruggedcircuits.com/html/ruggeduino.html


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Ich denke, die Probleme mit Staub, Feuchtigkeit, Vibration usw. können leicht angegangen werden. Ich arbeite seit 30 Jahren in der Autounfallreparatur und betreue alle Arten von Steuerungen. Die einfache Lösung für die rauen Umgebungsbedingungen in Kraftfahrzeugen besteht darin, das Steuermodul mit einem nicht leitenden Harz zu umhüllen, das verhindert, dass Feuchtigkeit oder Staub mit der Steuerung in Kontakt kommen, und gleichzeitig die Steuerung vibrationsunempfindlich macht.

Ich bin auch ein Kajakfahrer und habe ein elektrisches Pumpensystem für mein Boot gebaut, um das lebensbedrohliche Problem zu lösen, ein überflutetes Boot bei Sturm auszupumpen. Im Laufe der Jahre bestand das Problem bei elektrischen Pumpen in Kajaks darin, dass die Elektronik benutzbar, aber vor Salzwasser geschützt war. Niemand schien etwas anderes als vorübergehenden Erfolg zu haben.

Es hat sich herausgestellt, dass ich mithilfe eines Magnetschalters und eines Gehäuseschalters und einer Steuerung aus Urethan ein System habe, das 3 Jahre Salz überstanden hat, und dass frische Wassertauchwasser sowie alle Wellenschläge und der Autotransport auf das Wasser werfen können Boot.

Ich bin kein Experte für Elektronik, wohlgemerkt. Vielleicht gibt es eine Schwäche in Arduinos, die sie für Sicherheitssysteme ungeeignet macht, aber es gibt nichts in der Umgebung, gegen das sie nicht mit ein wenig Nachdenken geschützt werden könnten.


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Die Verwendung von Arduino in einer industriellen Umgebung kann akzeptabel sein, wenn:

  1. Sie schützen Ihre Ein- und Ausgänge so gut wie SPSen
  2. Sie implementieren die Brownout-Erkennung und den Watchdog in Ihrer Anwendung oder mithilfe externer Hardware
  3. Ihre Anwendung sorgt dafür, dass sich Ihre Ausgänge immer in einem bekannten sicheren Zustand befinden
  4. Sie implementieren alle Verriegelungen und Sicherheitsfunktionen direkt im Code
  5. Sie verbringen mehr Zeit mit Testen als mit dem Schreiben von Code
  6. Sie benötigen keine Zertifizierung für Ihr speziell angefertigtes Gerät

Sie müssen wahrscheinlich eine MODBUS- oder PROFIBUS- Protokollschnittstelle bereitstellen und Treiber für die Schnittstellen 0..20mA, 4..20mA, 0..10V, TC, Motoren, Encoder erstellen (oder MODBUS / PROFIBUS-Slave-Karten mit eingebauten Treibern verwenden) ) ...

Wenn Sie Ihr Gerät in Kontaktplanlogik anstelle von C / ASM / PAS / BAS programmieren möchten , können Sie dies. Diese Software bietet das.

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