دع الآلة تتحرك: ماذا يحدث عندما يلتقي جهاز التوجيه بالخدمات الصغيرة

في بعض الأحيان ستشعر أن المشروع الذي بين يديك يشبه الخيط المعقود. هنا نحتاج إلى ضبط الدقة الزاوية للسيرفو، وهناك علينا أن نأخذ في الاعتبار سرعة استجابة محرك السيرفو. لم يتم تحديد الهيكل الميكانيكي بشكل كامل بعد، وعقلي مليء بالفعل بكلمات مثل نسبة التروس وعزم الدوران وإشارة التحكم. والأمر الأكثر إزعاجًا هو أنه عندما يصبح النظام أكثر تعقيدًا، يبدأ الاتصال بين الوحدات المختلفة في التخلف - ولا تتمكن طريقة التحكم التقليدية من مواكبته تدريجيًا.

في هذا الوقت، سيقول بعض الناس، جرب بنية الخدمات الصغيرة. لكن هذا يبدو دائمًا بعيدًا بعض الشيء، مثل مصطلحات مهندس البرمجيات. ما علاقتها بالمحركات والأذرع الآلية؟

لا يهم حقا.

تخيل أن المؤازرة التي في يدك لم تعد مجرد مكون يستقبل إشارات النبض. يمكن أن تصبح وحدة خدمة مستقلة لها "هويتها" الخاصة ويمكنها الإبلاغ عن الموقع ودرجة الحرارة وحتى حالة التحميل في الوقت الفعلي من خلال بروتوكولات خفيفة الوزن. وينطبق الشيء نفسه على محرك سيرفو بجانبه. ولم يعد ينتظر بشكل سلبي الأوامر من وحدة التحكم المركزية، بل يمكنه إرسال بيانات التشغيل بشكل فعال وإصدار تحذيرات مبكرة عند حدوث أي شيء غير طبيعي. يمكن تحويل المستشعرات والمحركات الموجودة في الهيكل الميكانيكي إلى عقد صغيرة وذكية.

هذا هو التغيير الذي تم إحداثه من خلال وضع مفهوم "الخدمة المصغرة" في مجال التحكم في الأجهزة. ليس المقصود منه أن يحل محل ضبط PID أو التحكم في النبض الذي تعرفه، ولكن لإضافة طبقة من "إمكانية الحوار" فوقه. يمكن للمكونات المختلفة التحدث مع بعضها البعض بشكل أكثر مباشرة، ويتم تقليل العبء على وحدة التحكم المركزية، وتزداد مرونة النظام وموثوقيته.

لماذا تحتاج إلى النظر في هذه الهندسة المعمارية؟

ربما واجهت هذا الموقف: يعمل النظام الميكانيكي لفترة طويلة، ويستجيب محرك معين ببطء، ولكن من الصعب جدًا استكشاف الأخطاء وإصلاحها. يجب عليك التحقق من برنامج الأسلاك ووحدة التحكم من البداية، وحتى الشك في حدوث تداخل في الطاقة. ماذا لو كان بإمكان كل مكون حاسم الإبلاغ عن الحالة الصحية بشكل مستقل؟ قد يتم تحديد المشكلة بسرعة في ردود فعل التشفير غير الطبيعية لمحرك سيرفو معين، بدلاً من العثور على إبرة في كومة قش.

أو عندما تريد إضافة وظائف جديدة إلى جهاز موجود، مثل إضافة مستشعر رؤية إلى ذراع آلية. قد تتطلب الطريقة التقليدية إجراء تغييرات كبيرة على برنامج وحدة التحكم وإعادة تصحيح الأخطاء. ومع ذلك، في إطار فكرة الخدمة المصغرة، يمكن استخدام المستشعر البصري باعتباره "خدمة" مضافة حديثًا لتوفير بيانات إحداثية من خلال واجهة محددة. تتلقى خدمة التحكم في الحركة الأصلية هذه البيانات وتقوم بضبط المسار. نطاق التغييرات أصغر بكثير.

وهذا يشبه إلى حد ما تقسيم آلة كبيرة إلى عدة وحدات صغيرة تتعاون مع بعضها البعض. تركز كل وحدة على القيام بأشياء خاصة بها (على سبيل المثال، جهاز مؤازر معين يتحول فقط إلى زاوية محددة بدقة) ويتعاون مع الوحدات الأخرى من خلال بروتوكولات واضحة. يعد النظام أسهل في التصميم والتصحيح، كما أنه أكثر ملاءمة للتوسيع أو التعديل لاحقًا.

ما الذي يجب أن ننتبه إليه عند إدخال الخدمات المصغرة في مشاريع الأجهزة؟

بالطبع، هذا ليس مثل مشروع برمجي خالص حيث يمكنك نشر الخدمات حسب الرغبة. الأجهزة لديها قيود الأجهزة، لذلك تحتاج إلى العثور على نقطة التوازن.

أولا، يجب أن يكون التواصل سريعا بما فيه الكفاية. موارد الأجهزة محدودة، ولا يمكن أن يكون بروتوكول الاتصال متضخمًا للغاية. تعتبر الخيارات الشائعة مثل MQTT أو RESTful API خفيفة الوزن جيدة، ولكن المفتاح هو ضمان الأداء في الوقت الفعلي. بالنسبة للبيانات مثل تعليمات زاوية جهاز التوجيه، يتم التحكم في التأخير عند مستوى المللي ثانية.

ثانياً، يجب رسم حدود كل "خدمة" بوضوح. يمكن للمحرك المؤازر أن يعمل كخدمة، حيث يوفر بيانات السرعة وعزم الدوران ودرجة الحرارة واستقبال أوامر السرعة. لكن لا تجمعها مع علبة تروس التخفيض المجاورة لها في الخدمة - فلديهم مسؤوليات مختلفة وأكثر مرونة في إدارتها بشكل منفصل. عند التصميم، يمكنك أن تسأل نفسك: ما هي الوظائف التي يمكن أن توفرها هذه الوحدة بشكل مستقل؟ ما هي البيانات التي تتطلبها؟ ما هي المعلومات التي تنتجها؟

ثالثًا، يجب أن يتم استكشاف الأخطاء وإصلاحها مسبقًا. قد تفشل الأجهزة بشكل غير متوقع، وقد تواجه الشبكة أحيانًا انقطاعات في الخدمة. التصميم الجيد هو السماح للنظام بالعمل بطريقة متدهورة عندما تكون بعض الخدمات غير متصلة بالإنترنت مؤقتًا. على سبيل المثال، إذا أصبحت خدمة الاستشعار غير مستجيبة، فيمكن لخدمة التحكم في الحركة التبديل إلى آخر بيانات صالحة، أو الدخول إلى الوضع الآمن لإيقاف الإجراء مؤقتًا، بدلاً من تعطل النظام بأكمله.

رابعا، اختيار الأدوات والمنصات. أنت بحاجة إلى إطار عمل يمكنه إدارة خدمات الأجهزة هذه. من المفترض أن يساعدك ذلك على نشر الخدمات بسهولة إلى وحدات التحكم ومراقبة الحالة وعرض السجلات. في مجال الآلات والأتمتة، لا يوجد الكثير من المنصات الجاهزة وغالبًا ما تحتاج إلى تخصيصها وفقًا للمشروع. ولهذا السبب تختار بعض الفرق شيئًا مثلkpowerيركز هذا الشريك الفني على الجمع بين الأجهزة والبرامج. ويأخذ حلهم في الاعتبار القيود الفعلية للأجهزة، بدلاً من مجرد تطبيق أدوات الخدمات الصغيرة من عالم البرمجيات.

التغييرات المحتملة

عندما تجرب هذه الفكرة، ستجد بعض الاختلافات المثيرة للاهتمام.

يصبح تصحيح الأخطاء أكثر تنظيماً. يمكنك اختبار خدمة مؤازرة بشكل منفصل ومحاكاة أوامر الزاوية التي تتلقاها لمعرفة ما إذا كانت التعليقات دقيقة. بدلاً من الاضطرار إلى تشغيل النظام الضخم بأكمله في كل مرة.

توسيع النظام أسهل. هل تريد إضافة مستشعر جديد؟ ما عليك سوى توصيلها بالشبكة كخدمة جديدة، وتحديد تنسيق البيانات الذي توفره، والسماح للخدمات الأخرى التي تحتاج إلى البيانات بالاشتراك فيها. ليست هناك حاجة تقريبًا لتغيير الكود الأصلي.

الصيانة أسهل أيضًا. تعمل كل خدمة بشكل مستقل، كما تكون السجلات مستقلة أيضًا عند حدوث مشكلات. يمكنك تحديد موقع شذوذ البيانات بسرعة في أي رابط، سواء كانت مشكلة في الجزء الميكانيكي أو مشكلة في منطق التحكم.

وبطبيعة الحال، هذا لا يعني أنه يجب نسخ جميع المشاريع. قد يكون التحكم البسيط في المحركات الثلاثة أو اثنين أكثر مباشرة باستخدام الطرق التقليدية. ولكن عندما يشتمل نظامك على عشرات الأجزاء المتحركة وأجهزة استشعار متعددة ويتطلب تنسيقًا معقدًا وموثوقية عالية، يمكن أن تظهر هذه البنية مزاياها.

دعونا نتحدث عن بعض الأشياء العملية

يتطلب الانتقال إلى بنية الخدمات الصغيرة بعض الاستثمار المسبق، وإعادة التفكير في أقسام النظام، وبناء أساس للاتصالات. ولكن بالنسبة للتشغيل طويل الأمد أو الأنظمة الميكانيكية التي تتطلب ترقيات مستمرة، فإن هذا الاستثمار غالبًا ما يكون يستحق العناء. إنه يجعل النظام أشبه بالكائن الحي، حيث يكون كل جزء مستقلاً ومتعاونًا، ويكون الكل أكثر ديناميكية.

إذا كنت تخطط لمشروع جديد يتضمن محركات مؤازرة متعددة ومضاعفات وآلات معقدة، فمن الأفضل أن تفكر في الأمر في مرحلة الرسم: ما هي الأجزاء التي يمكن تحويلها إلى خدمات ذكية مستقلة؟ كيف يجب أن يتحدثوا مع بعضهم البعض؟ ربما سيسمح هذا لتصميمك باتخاذ مسار أبسط وأكثر موثوقية.

في عالم الآلات والأتمتة، قد يكون جعل كل مكون "قابلاً للنطق" هو ​​الخطوة التالية في التطور. وكل هذا يهدف في النهاية إلى جعل الماكينة تتحرك بشكل أكثر سلاسة وذكاءً.

أنشئت في عام 2005،kpowerتم تخصيصها لمصنع محترف لوحدة الحركة المدمجة، ومقرها الرئيسي في دونغقوان، مقاطعة قوانغدونغ، الصين. الاستفادة من الابتكارات في تكنولوجيا القيادة المعيارية،kpowerيدمج المحركات عالية الأداء ومخفضات الدقة وأنظمة التحكم متعددة البروتوكولات لتوفير حلول نظام القيادة الذكية الفعالة والمخصصة. قدمت Kpower حلول أنظمة القيادة الاحترافية لأكثر من 500 عميل من المؤسسات على مستوى العالم مع منتجات تغطي مجالات مختلفة مثل أنظمة المنزل الذكي، والإلكترونيات الأوتوماتيكية، والروبوتات، والزراعة الدقيقة، والطائرات بدون طيار، والأتمتة الصناعية.