原创 树莓派在自动化控制项目中的一些潜在应用

在本文中，我们将探讨Raspberry Pi在自动化控制项目中的一些潜在应用。之前，我们已经为Arduino平台探讨了相同的话题。我们确定Arduino是一个出色的教育工具，但由于一些限制，它无法在工业环境中完全替代PLC。类似的情况也适用于Raspberry Pi。然而，由于Raspberry Pi具有更高的处理能力和更灵活的操作系统，它在进入制造业的竞赛中相对于Arduino略有优势。

长期以来，控制工程师和技术供应商都认为Raspberry Pi不适合工业使用，这与Arduino的情况类似。这种看法部分原因是自动化工业流程中大量使用了对业务连续性至关重要的PLC。因此，在计算由过程控制器引起的潜在停机成本时，很容易证明投资PLC技术是合理的。但这并不意味着Raspberry Pi设备在工业中没有可能的应用。

Raspberry Pi 在原型设计和嵌入式系统中的应用

与Arduino一样，Raspberry Pi计算机是构建原型和概念验证解决方案的出色工具。我们指的是对行业中想法进行验证的原型，而不仅仅是针对开发新产品的个人。

许多企业在过去采用这种工作方法并取得了显著成功。例如，让我们考虑一家正在探索实施物联网（IoT）和基于云的应用程序以进行预测性维护的公司。该公司的管理层可能会犹豫是否批准集成市场上现有的完整预测性维护工具所需的大量前期成本，因为他们不确定能否获得投资回报。

在这种情况下，使用Raspberry Pi进行试点测试将是一个理想的选择：Raspberry Pi设备是具有无线（和有线）以太网通信功能的计算机，成本低廉并且开源。换句话说，它们本质上就是开箱即用的IoT设备。

对于大型应用，单板计算机非常适合处理大量数据。此外，由于Raspberry Pi4具有近实时时钟、多进程能力和高处理速度，所以它是为IoT解决方案配置数据采集和监控网关的绝佳选择。

此外，适配器有助于Raspberry Pi在工业环境中运行，并通过适当的I/O设备连接点，可以将其转变为能够承受振动和高温的小型PLC。

Arduino和Raspberry Pi之间一个显著差异是后者能够永久控制过程。换句话说，基于Arduino开发的原型，其永久解决方案预计不会基于Arduino。相反，它可能是PLC或定制的印刷电路板。

历史上，Raspberry Pi也一直是如此，但这种情况正在迅速改变。Raspberry Pi设备已经证明能够处理更复杂的自动化任务，从而模糊了它们与低成本PLC之间的界限。

然而，在决策过程中，有时还有一个成本因素没有被考虑进去：安装成本。因此，企业宁愿一次性完成新项目的实施。虽然这与试点测试的目标相矛盾，但特别是对于Raspberry Pi，企业意识到这些设备也可以永久使用。因此，他们宁愿从一开始就设计基于Raspberry Pi的项目，并计划只进行一次实施周期。

Raspberry Pi和OpenPLC

我们说过Raspberry Pi板卡与Linux和Windows等操作系统兼容。但它们如何执行代码以充当过程控制器呢？如果我们将它们与工业PC进行比较，就可以找到答案。工业PC是专为在工业环境中工作而构建的基于Windows的计算机，同时能够运行实时时钟和过程控制。它们通过运行一个名为虚拟PLC的程序来实现这一点。

OpenPLC是Raspberry Pi的答案。OpenPLC是一个由符合IEC 61131-3标准的开源PLC组成的平台。此外，它还支持所有标准的PLC编程语言，如梯形图和结构化文本。

OpenPLC运行时在任何计算机的操作系统上创建一个虚拟PLC。因此，例如，装有Windows 10 IoT操作系统的Raspberry Pi可以运行OpenPLC运行时来控制过程，从软件的角度来看，它有效地变成了一台PLC。

Raspberry Pi PLC？

尽管Raspberry Pi不是PLC的替代品，但这款低成本、教育型的单板计算机平台作为过程控制器的应用看起来很有前景。