在本文中，我想分享我的经验，并讨论我们开发用于监视工程系统的工业软件和硬件复杂
WebHMI所经历的道路。 下切了很多照片。
WebHMI的历史始于2013年春季。 然后，我对智能家居的想法感到兴奋，并在闲暇时制作了各种玩具，这些玩具可以自动打开马桶上的灯，从水表中收集读数，等等。 一旦我的朋友查看了所产生的系统并认为可以出售时，我们便开始考虑如何以及向谁出售。 但是事实证明它并不优雅。 不久之后，他提出了一个不同的想法-他在工业自动化系统市场中找到了一个空缺的利基市场。 我们实施了它。
序言
这种情况使得自动化市场中的现有解决方案非常适合预算高达数百万美元的大型工厂，但是鉴于体积庞大和成本高昂，它们对于中小型企业是完全不可接受的。 用于监视技术流程的经典解决方案，SCADA系统要花费大量金钱，需要功能强大的工业PC，OS和DB许可证，需要合格工程师的许多小时的工作才能配置软件和创建项目。 例如，如果您有一个小温室，那么您可能将无法在具有数十个参数的监视系统中投资数万美元。 如果有这样的温室，比如说10到20个？ 并且，如果它们在地理上隔开？ 这种系统的成本立即上升到天堂，但同时它们仍然不能很好地解决“小”问题。 完全不适合分布式系统。
秤的另一侧是HMI面板。 它们的成本相对较低（几百欧元起），并允许您为任何小型系统创建本地操作员界面。 通常-一个安装。 然而，这样的面板具有非常有限的功能并且不能满足现代顾客的需求。
我们将目光投向了大型SCADA系统和HMI面板之间的利基市场。 我们开始寻找可以用作软件和硬件平台的选项。 很快变得很明显，一切都必须由我们自己完成，否则将无法在解决方案上赚钱。 现成的工业PC将使解决方案对于客户而言过于昂贵和无趣，或者将无法赚钱。 也没有完成的软件。
没有使用的工业PC
展望未来，我要说的是，我们设法创建了一种与HMI面板相比具有可比性，但功能却无与伦比的产品。 实际上，已经获得了完整的SCADA系统。 此外，对于基于它的项目开发，不需要其他软件-直接在浏览器中进行开发或配置。 所有必需的软件均已包括在内并可以在板上使用。
任何设备的开发过程，甚至更工业化的开发过程，都与软件开发根本不同。 此处的错误价格无可比拟地更高。 “进行更改-检查结果”的周期持续数周，因为 修改电路板需要在生产，组装和调试中订购。 这是一个长生产时间，交货时间（来自中国），用于物流，组装，安装，调试的资金。 但是，幸运的是，在我们旅途的开始，我们并不知道这一点。 否则，我不知道他们是否会决定玩这个游戏。
第一步
我们没有承诺开发自己的PC。 为此，没有老土经验，没有金钱，没有合适的人员。 此外，经典PC不适合我们的应用。 我们将设备想象成一个小盒子，可以将其放在DIN导轨上的自动化机柜中，并使用24V机柜中已有的电源供电。 为此，我们决定采用合适的现成的模块化系统（SOM），并组装一个带有电源和我们需要的所有外围设备的“主板”。 这项任务看起来很简单，并且可以在几周内（最多几个月）实现。
后来发现，这些术语有些乐观。 正如他们所说，在桌面上组装原型并获得稳定工作的工业设备是两个很大的不同。 第一个工作布局可以在两个星期的膝盖上组装在一起。 但是，为了将这种布局最终确定为商用串行产品，我们花了一年半的时间。
对于该软件的第一个版本，我们为自己设定了最低任务-使用Siemens PPI和Modbus ASCII / RTU协议。 因为 我在Web开发方面有很多经验，该界面最初是基于Web技术的。 随后，这已成为该产品的关键功能。
为什么要使用这些协议？ 我们找到了潜在的客户-一个忠实于我们的客户，并准备测试我们的产品以监控其包装安装。 在他的设备园区中，有西门子S7 200和台达DVP系列的PLC。 当然，现在支持的协议列表更广泛。 如有必要，您甚至可以在Lua中编写自己的协议。 但是后来我们没有梦想。
因此，在获得潜在客户的支持后，我们开始开发产品。 我相信我们有一个正确的开始-我们解决了一个特定的问题（跟踪制成品的数量），并且没有发明一个抽象问题的通用解决方案。 否则，我们将被无穷无尽的欲望所束缚，希望添加“另一个”非常重要的杀手级功能，目前尚不清楚它是否至少对现实生活中的某个人有用。
将来，仅根据实际需要添加所有新的“功能”。 当已经很热的时候。 而且，如果某个功能仅由一个特定的客户端使用，并且不能以任何方式使其对其他客户端有用，则我们不会添加它。 我们只会做我们可以“卖给”别人的事情。
为了进行调试，使用了SOM制造商的调试板和一堆带有各种子系统的自制板。 因此，事实证明，无需对整个基板进行不断改动即可调试主要外围系统的工作。 当所有组件都准备就绪并根据需要工作时，就已经完成了。
该软件是在开发该板的第一版的同时开发的。 我可能不会详细讨论软件开发过程。 许多Giktayms读者都熟悉此过程。 我只会说我必须：
- 修改许多软件开发方法
- 重新思考C / C ++并与之交朋友
- 对每月在远程系统上随机发生的最神秘的错误进行主调试，并导致系统崩溃
- 学习如何非常经济地消耗系统资源
- 优化所有可能的甚至更多
- 学习编写可以运行数月而无需重启的软件
这主要是由于所选SOM的资源非常有限-400MHz CPU，64MB RAM，16MB闪存。 使网站托管在这样的“服务器”上-哦，多么困难。 尽管如此，我们还是拥有PHP，数据库，Nginx和许多其他功能。 而且，尽管系统可以以惊人的响应速度运行-例如，您可以绘制每秒更新20次的趋势。
可以说，该软件的第一个版本只是对该想法的测试。 我们在此平台上检查的更多内容是，总体上可以实现我们的目标。 经过至少3-4个月的开发，但该软件“栩栩如生”。 现在，我们有了一个Web界面，您可以在其中创建屏幕来显示和可视化来自PLC的数据。 在后台读取数据，并且浏览器不断地实时更新计算机，平板电脑或手机上的信息。 面向网络已成为我们产品的基石-它使您几乎可以使用任何操作系统和任何设备来显示从电话到智能电视的操作员界面。 它还使您可以灵活地集成到网络基础结构中，可以通过Internet进行远程工作等。
我们的第一个项目由两打寄存器（从PLC读取的变量）组成。 然后，我们计划将WebHMI仅用于监视小型隔离系统。 那时我们多么谦卑和不安全！ 现在，我们的客户拥有商店和体育馆的自动化项目，每个项目都有两千个收银机。 但是在第一个alpha版本和当前版本之间，经过三年多的艰苦开发，调试和优化。
在软件的第一个Alpha版本准备就绪时，我们的硬件工程师设计并制造了设备电路板的第一个版本。 我们很高兴终于第一次将我们的创意带到了我们的手中！ 这是一种难以形容的感觉。 我们为制造此设备而感到自豪。 那时仍然像丑小鸭一样-吓人。 但是他，亲爱的。
第一板。 自制的。 现在她在我们的办公室工作。
组装后-文件
我们并没有从头开始。 它昂贵，漫长且困难。 我们决定使用市场上可用的标准机箱之一。 该板最初是为特定情况而设计的。 该案被选为“更漂亮”-意大利。 哦，那我们该如何用这个意大利折磨自己！ 但是稍后会更多。
第一个“产品”的主体（实际上是原型），我们用dremel人工研磨而成，并带有锉刀。 结果当然不是很准确。 LED的孔间距“浮动”，矩形孔完全不均匀。 但事实证明，要了解它的外观，最重要的是，将板放入案子。
第一建筑
我们担心连接器无法到达需要的地方，我们会在某个地方拧紧。 总的来说，有一些错误，但令人惊讶的是，没有致命的错误。 在这里和那里都必须将连接器移动1-2毫米，然后全部移动。 我们将外壳中的连接器，LED和开口移到了下一个，可能是版本10-15。 一直都有改进的地方。 立即将所有事情都完美地解决了。 Wi-Fi连接器通常必须替换为更长的非标准连接器。 因为 有些天线不希望缠绕短线。
营业额
准备好第一个原型后该怎么办？ 立即出售！ 但是向客户展示与其他设备交互的工业设备有多容易呢？ 我们放了一个演示手提箱，里面放了最小的绅士套装-PLC，电源，HMI面板，当然还有WebHMI。
演示手提箱
这款手提箱允许在客户所在地进行“现场”演示，同时，它具有可移动性，可以随处移动，快速打开和关闭。 顺便说一下，到目前为止，我们一直使用它。
将原型展示给客户并获得客户的认可后，我们决定制造第一批5-10台设备。 在我们的国家有多么困难和不合理的昂贵！
前往系列
原型板是在家里制作的。 但是，在那些时候，用电镀方法制造12个简单的两层板的成本不菲（似乎超过100美元）。 但是木板的质量，尤其是丝绸的质量使我哭泣-几乎是手工的。 然后他们尝试在Etal工厂订购。 也感到失望。
左侧是Etal工厂生产板。 右边是中国。
后来，当我们订购已经在中国的电路板时，我们再次哭泣。 其质量堪比天地之国！ 清除丝线，在焊盘中心精确地打孔，密集且均匀的阻焊层。 质量比本地生产高出两个数量级，而价格却低三倍。那么在那之后谁将支持国内生产商呢？
来自中国的董事会。 Aurix是项目的代号。
购买了配件。 电路板已组装，验证。 但是建筑物有麻烦了。
我们手头上有大约5个案例样本，我们希望在CNC上进行铣削并刻上它们。 但是因为 我们的发行量很小，产品比广告客户所熟悉的主权要复杂得多，很难找到想要履行我们订单的人。 几乎是不现实的。 我们的外壳形状复杂，要在其上进行打印，您需要使用移印。 流通量大的时候很好 调整和调整过程是一项复杂而令人不愉快的事情。 我们只有5座建筑物上有很多印刷品。 没有人愿意承担这样一份忘恩负义的工作，因为您不会从中赚钱。 使用CNC，情况与此类似。
悲痛欲绝，事实证明与几个家伙达成了共识，并且在几个星期内，我们得到了4组案件，其中有需要的地方有开孔，有需要的地方有题字。 让铭文的色彩可怕，远没有完美的烙印，但它们确实如此。
在这种情况下的第一个商业产品。
但是，随着建筑物的史诗般的持续，我们已经能够出售第一台设备！ 迫切需要在对象上放一些东西给客户。 没有现成的建筑物。 因此，第一台商用设备也是在阳台上手动铣削的，没有铭文。 身体只有极高的绿色。 但是所有这些都不重要。 他们付钱给我们很重要-这意味着我们正在做人们需要的事情。
战斗洗礼
在工业环境中工作
在这个工厂，我们首先遇到了所谓的工业设备-噪音，灰尘，拾音器。 通过RS-485总线“在桌子上”组织稳定的连接并不比在实际对象上容易。 我们之间的联系一直存在漏洞。 我们用这个轮胎折磨了多少！ 但是，后来发现，故障是...电缆上的尖端。 在接地线A和信号线B之间，脉冲地随机产生高达40 V的电势差。 它在50厘米长的电缆上！ 此外，该尖端仅在示波器上可见。 在电压表上，一切都在正常范围内。 消除了干扰的原因之后，我们稳定了连接并建立了工作系统。 我们能够移交工作并获得下一个订单。
几乎立即，我们意识到自己出售设备是一项不可能的任务。 您需要了解客户，与他建立关系，了解他的需求。 推销和销售新的独特产品非常容易。 我们不会卖很多。 当我们尝试向他们介绍系统时，许多人仍然不立即理解WebHMI是什么。 因此，我们决定通过集成商经销商进行销售-这就是集成商直接提供产品的方式。 他已经了解了客户，他拥有庞大的联系数据库，不仅可以出售设备，还可以基于该项目完成项目。 客户会满意的，他会赚钱的。
因此，我们开始与潜在合作伙伴进行谈判。 很快我们就可以进入一个有趣的项目。 在冶金厂，需要一个系统来监视从轧制管中去除应力的熔炉的运行参数。 从字面上看，第一批建筑物一经准备好，便在该项目中出售了其中两栋。
在这个项目中，我们遇到了很多问题。 还有那些没有被怀疑的东西。 必须对软件进行重大修改以优化系统。 我们感到什么是内存泄漏，是什么在另一个城市调试系统。 几乎必须完全重做硬件平台！ 最初，我们假设WebHMI将由优质的高质量24V工业电源供电。 因此，他们并不特别担心抗干扰性。 但是在工业条件下，一切都无法正常工作，就像在日常生活中一样。
在那里出售的其中一台WebHMI在短短的几分钟内就崩溃了。 我们只是没有尝试过，而不同的PSU和滤波器，铁氧体环则尽其所能地屏蔽和接地。 没有任何帮助。 此外，另一个炉子上的第二台WebHMI稳定运行。 结果，我们完全重新设计了WebHMI的电路，添加了功能强大的滤波器来抵抗输入功率干扰。
第二代
此外，替换了许多其他组件，添加了许多其他组件。 内存不是USB模块的形式，而是SD卡的形式。 有一块锂电池，可以正常完成工作，并且如果需要，可以自主工作长达两个小时。 这样，您就可以在短时间的电源中断中幸存下来，而无需关机和重新启动。 您还可以将求救信号发送到上级系统。 他们增加了关闭外部USB连接器电源的功能，以重置喜欢定期挂起的外部3G调制解调器。 我们尝试了不同的集线器，RS-485总线整形器。
RS-485总线存在许多困难。 通常，这是由于集成商真的不喜欢购买用于RS-485的专用电缆这一事实。
他们使用普通的双绞线电缆代替昂贵的专用电缆，并认为这是同等的替代产品。混乱也使他们对这种轮胎的基本原理产生了误解。普遍的说法是，对于该总线的操作，仅两条线就够了-A和B。但是事实并非如此。当在工业环境中工作时，在较长的总线上，并且所有设备都由不同的电源甚至相位供电时，会出现电势差，并且第三条通用导线对于均衡电势至关重要。而且，非常需要屏幕。现在，我们使用电隔离的成型器RS-485。这提高了可靠性。在发布硬件的更新版本之后，我们为了自己的安心而将所有以前安装的设备替换为新版本。可靠度
WebHMI可以克服许多低级编辑错误。但是其中一些需要与我们的服务工程师联系。集成商最喜欢的娱乐方式是为RS-485提供230V电压。顺便说一下，这些是联系维修的唯一原因！如果您不因安装不当而强奸我们的设备，那么多年来一切都像时钟一样运转。
将230V连接到RS-485总线的后果。对于闪存驱动器，我们还遇到许多不同的问题。它用于存储带有日志，图形和所有其他累积数据的图像和数据库。我们最初使用的USB DOM（模块化磁盘）非常罕见，其质量和速度不稳定，体积小且可用性不可预测。结果，我们切换到了工业存储卡。有了存储卡，有一个单独的传奇。WebHMI现在出厂时没有存储卡，因为每个人都需要不同的数量。工业卡比商业卡贵得多。因此，我们将卡的选择权留给客户-卡的价格和容量太大了。一个人1GB就足够了，给一个人32GB。我们建议所有人使用工业卡。但是，显然希望节省一些钱的新客户正在尝试使用附近摊位上的商业卡。它们之间没有区别-如果写明这是SD卡，则应该可以使用。这合乎逻辑吗？ 不行
这样的卡不会持续很长时间。在客户丢失数据之前，他不想相信并非所有卡都是一样的。商业卡可以在短短几周内“死亡”。在寻找解决方案时，我们得出的结论是，与我们提供的设备一起，我们可以立即从我们这里购买工业地图，可以说是“从一个来源”。为了提供我们有信心的产品，我必须进行大量研究工作。比较不同制造商的许多不同卡，测试记录速度，并在工业条件下长时间驱动它们。尝试其他供应商。
超越我们办公室的代表。我们讨论他们的产品。让我们玩俄罗斯方块？
电路板的新修订版需要一个地方来安装其他庞大的组件。 因为
由于没有更多的空间，因此我不得不考虑如何将所有这些空间分配到分配的空间中。我们想出了一个三板三明治。这允许使用整个身体体积。但这也给物流和包装带来了更多麻烦。必须找到长度很少的机架，以弄清楚如何在板之间传输大量信号（标准2.54 mm排针占用太多空间）。为了弄清楚如何将另一吨的信号传输到前面板，在其前面板上增加了指示Internet和VPN连接存在的LED指示灯，以及用于网络设置的重置按钮。所有这些都需要寻找各种组件，其供应商，布局的协调，用游标卡尺和表壳中的配件进行所有尺寸的测量，试件的生产以及反复的改动。这些板已变成多层。这个过程花费了很多精力，精力和时间。大概半年。
在这里您可以看到板卡V05.34L4的内部版本号。它被简单解密-设计的第5代，第34版。想想看，在我们进入这一阶段之前，我们绘制，制作并测试了34种板子的修改！这是一个好方法。顺便说一下，此后只有两个小修改。
设备外观从外部来看，WebHMI也可以使用。铭文的颜色变为灰色，我们学会了自己应用铭文。我们能够临时解决小批量制粉的问题，只是临时获得了足够的资金。我们磨碎了50个箱子，然后商店关门了。现在，箱子的制造商将箱子运到意大利。但是我们学会了自己做题字。我们购买了移印机，掌握了印刷技术。结果非常好，甚至比意大利人还好。这是可以理解的-我们有能力在理想的情况下将我们的表壳上的打印过程进行调整。我们有一种产品。我们修改了印刷机，进行了自己的调整-总的来说，我们感到困惑。但这是值得的。见面-在衣服上。
购买时我们的机器总的来说，我们与意大利人合作非常困难。他们很慢，想得很紧，随着时间的流逝满足要求。经常，在某个地方，是的，他们会他妈的。我们已经积累了许多有缺陷的建筑物。现在，硬件平台已长期调试且稳定。它是在自动装配线上装配的。大约两年以来，我们不再对其进行更改。但是软件每天都在开发。通常，我们每月发布一次新固件，其中包含更改，改进和修复问题。精炼“铁”以在冶金车间条件下稳定运行后，我们可以安然入睡。现在，所有其他应用程序对我们来说似乎都是幼稚园-WebHMI几乎可以在任何地方生存。现在，它被用于各种意外的地方-从面包店企业到啤酒厂，从冶金厂到铁路和港口，从商店到运动场。当然还有分布式对象-温室，燃气和电锅炉房，泵站，交换站，灌溉系统。唯一的显着限制是温度范围为0到+ 50°C。它受锂电池及其运行参数的限制。包装方式
一个有趣的任务是创建包装。 因为
由于我们的产品不是大批量生产，因此我们不想一次订购数千个包装-这是冰冻的钱，是办公室里无法存放的地方。因此，包装是我们自己做的。我们订购了用激光切割泡沫的产品，并把销售的产品粘上了。我们将其放入标准尺寸的合适纸板箱中。盒子上的图像是由熟悉的大师通过丝绸施加给我们的。结果非常实用。尽管切泡沫是一种讨厌的职业。他总是努力点燃，冒烟，发臭。原来是昂贵的，很多婚姻。但是最终结果却很棒。看起来很贵。毕竟在衣服上见面。并且该设备在运输过程中得到可靠的保护。
包装外观然后，我们找到了更多的优秀经销商和集成商，并且我们仍然与许多公司合作。我们不从事直接销售，但是我们正在努力发展经销商网络。我们帮助经销商，如有必要，参加研讨会，展览会，并培训其员工使用WebHMI。事实证明，建立经销商网络也是一项有趣而有趣的任务。经销商不断地努力互相抢夺客户，吵架。而且我们需要重建系统，以便经销商工作和满足客户的兴趣。
WebHMI研讨会研讨会提出了许多有趣的问题。其中一些导致改进的固件。但是有一些有趣的事情。我记得一个人在某个研讨会上试图弄清楚我们从哪里“舔”了设备。他试图使每一个会us窃我们的小事情都陷入困境。他最有力的论据是，当时我们的界面中只有英文-可能是因为我们购买了一些外国软件，并将其作为我们的产品进行销售。现在，我们有几种界面语言，包括英语和俄语。然后我们甚至对他的压力和不信任感到惊讶。几年前，作为一项实验，我们向国立矿业大学自动化系展示了WebHMI的演示台。它尚未带来很多成果，但是我们并不感到沮丧-如果以后突然“射击”怎么办？
大学立场结语
总结一下，我想说的是，开发工业设备的方式令人兴奋，棘手且难以预测。组装原型需要几个星期的时间。但是，创建一款能够在商业上稳定工作的复杂设备甚至只需一年。如果您觉得自己有力量走路，那就大胆一些。这条路将被步行的道路压倒。
但是要有耐心-并非所有事情都像乍看起来那样简单。解决实际问题-那么销售产品就容易得多。现在，我们已经开发了几种其他卫星产品，这些产品可以成功地补充WebHMI，并解决构建监控和调度系统时的一些紧迫问题。即使没有铭文，也没有在技术大楼中，原型的销售非常迅速。在首批拍卖品的后面，排着一小撮，但仍然有意购买的人已经排成一列。