标签: 工业树莓派

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一、行业背景 全球对定制包装的需求呈指数级增长，这也推动了对 柔性灌装 和 包装系统 的需求。灵活灌装和包装系统是指用于灌装和包装各种不同形态和规格的产品的机械设备和系统，涉及到食品、饮料、化妆品、制药、日用品等各个领域。 在 食品和饮料 行业，灵活灌装和包装系统可以应对不同包装形式和大小的食品和饮料产品，包括瓶装饮料、罐装食品、袋装零食等。灌装系统能够精确地控制产品的灌注量，确保产品质量和卫生安全。 在 化妆品和日用品 领域，灵活灌装和包装系统能适应不同的产品类型和规格。对于液体、乳液、膏体等各种不同质地的产品，灌装系统可以灵活调整填充方式和速度，以确保产品的稳定性和外观质量。 在 制药 行业，灵活灌装和包装系统可以满足制药企业对不同规格和药物形态（如片剂、胶囊、液体药剂）包装需求的灵活性和自动化要求。此外，对于一些需要灌装于小剂量容器中的药物，灌装系统还需具备高精度和高速度的特点。 言而总之，各行业客户对柔性灌装和包装系统的需求具有以下 关键特性 ： 1.可调性 柔性灌装和包装系统能够 适应不同形态和规格 的产品。它们可以通过调整设备参数和配置，适应不同大小、形状和材质的包装容器，如瓶子、袋子、盒子等。 2. 自适应性 柔性灌装和包装系统采用智能化控制和传感技术，能够自动 识别和适应产品的特性 。它们可以根据产品的粘度、密度、流动性等参数，自动调整灌装和包装的速度、压力和容量，以确保产品的稳定性和质量。 3. 高精度 柔性灌装和包装系统具备高精度的灌装和包装能力。它们可以实现精确的液体灌装、粉体或颗粒的 计量和分装 ，以保证产品的准确灌装量和外观质量。 4. 高速度 柔性灌装和包装系统能够实现 高速度的生产效率 ，快速地完成产品的灌装和包装过程，提高生产线的运行效率和产能。 5. 灵活性 柔性灌装和包装系统具有灵活的配置和操作方式，可以快速进行 设备调整和换型 ，以适应不同产品的需求。此外，还可以与其他自动化系统或机械装置进行集成，实现生产线的全面自动化和 协同作业 。 二、 宏集方案 客户正在寻找适应性强、资源友好型和动态系统，将 高吞吐率 与 高精度 相结合。在此背景下，宏集科技基于专家的广泛专业知识，为您提供专为这些系统设计的面向未来的控制解决方案。 宏集科技解决方案的一些决定性特征是其 开放性 和 一致性 。这确保了出色的可用性以及对来自各种制造商的机器和系统的可靠诊断。采用 CODESYS 软件平台 ，可用于以舒适、快速和直接的方式对填充和成型、封闭、贴标、收集、重新包装和码垛等过程进行 编程和控制 。 此外，宏集向您推荐非常适合包装机的 树莓派嵌入式工控机 —— B-Nimis BC-Pi系列 机械轴的高精度同步 对事件的快速响应 运动控制、CNC控制和机器人库 四核心和高时钟频率，能够实现非常一致的循环序列 诊断功能可加速软件开发，提高故障排查效率 通过EtherCAT、Profinet、CAN/CANopen和Modbus向外部驱动器制造商开放 通过WLAN和蓝牙与移动设备进行卓越的连接 标准化的云连接 开放系统提供Raspberry Pi®社区中可用的所有软件选项 通过选择宏集科技的解决方案，您和您的客户将受益于： 最大的 灵活性和可扩展性 通过始终支持 国际标准 和可快速 轻松配置 的现成标准应用，缩短上市时间 根据您的需求 量身定制 的解决方案 用于自动化和运动任务的 集成工程工具 通过标准化接口和特定于包装的应用实现 无缝集成 基于USB和Web浏览器的即插即用服务和调试功能 三、结语 总而言之，宏集通过 嵌入式工业树莓派 及 CODESYS 软件平台 ，为客户提供具备可调性、自适应性、高精度、高速度和灵活性的 柔性灌装和包装系统解决方案 ，它们将为企业提供更高效、精确和灵活的包装解决方案，满足 食品、化妆、制药 等行业的不同产品的包装需求。

来源：宏集科技 工业物联网 宏集方案 | 如何用工业树莓派和MQTT平台打通OT和IT？ 原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/bBsBvJNL4riRy4a1B_FUXw 欢迎关注虹科，为您提供最新资讯！ 应用设备 -OT端设备：步进电机，MODBUS TCP远程I/O模块，PLC设备 -边缘侧设备：宏集工业树莓派； -IT端设备：PC、安卓手机； -IT端软件：宏集HiveMQ MQTT通信平台 原 理 宏集工业树莓派通过MODBUS协议分别采集步进电机、MODBUS TCP I/O模块、PLC设备数据，并在工业树莓派完成一些简单的数据处理。宏集HiveMQ将PC端配置为MQTT Broker；工业树莓派可通过MQTT协议将数据传输到PC端；在手机端，操作人员可通过自行编写的APP程序订阅PC端的数据主题。 实际测试 1.工业树莓派源码 2. 实际效果 为何选择宏集工业树莓派和宏集HiveMQ方案？ 1.宏集工业树莓派 集成了较多的现场总线协议 ，配合对应的Python库，能通过一些简单配置就能够实现OT端数据的采集，例如该案例使用的MODBUS协议，通过PiCtory配置，就能够编写Python程序， 快速实现OT端的数据对接 ； 2.宏集工业树莓派目前 最高配置达到了8GB RAM ，性能上等同于一台PC，能够完成一些较为复杂的运算和轻量化机器学习模型。 3.宏集HiveMQ平台是 基于MQTT通信的物联网解决方案，支持快速配置MQTT Broker ，支持高负载、高并发、高扩展性。在实际应用中，能够确保数据的快速稳定传输，保证不会出现任何一条数据丢失。除此之外的话，它还支持企业级扩展，例如对接Kafka以及企业级信息安全管理等功能。

一、 工业树莓派应用背景 随着工业自动化水平的提升， 多轴运动控制系统 的应用范围越来越广，控制系统的规模、复杂度随之提升，各行各业对运动控制系统的要求也越来越多样化，因此传统运动控制系统已不能满足要求， 开放式 、 网络化 成为运动控制系统的发展方向。 工业树莓派 以其 开源 的特性广泛应用在工业上的各个领域。目前工业树莓派应用较多的领域有数据采集上传、小型控制、结合软件用作软PLC、工业物联网的网关，亦可做一些边缘计算的应用等，展现出在工业领域的无限可能性。 工业树莓派相比传统控制系统有以下几个优势： 1. 灵活性 工业树莓派采用了嵌入式计算技术，可以根据需要进行定制化开发。用户可以根据自身需求选择相应的操作系统和软件，实现功能定制，满足 特定的控制需求 。 2. 节省成本 传统控制系统需要专门的硬件设备和定制化软件开发，成本较高。而工业树莓派以其低廉的硬件成本，以及开放源代码的操作系统和软件库，极大地 降低了开发和维护成本 。 3. 便于监控和管理 工业树莓派可以 通过网络远程监控和管理 。开发者可以通过浏览器远程访问树莓派的控制界面，实时监控和调整控制系统的运行状态，并进行远程升级和故障排除。 4. 生态系统支持 树莓派生态系统庞大，有许多 社区和开发者 提供支持和资源。用户可以在社区中获取各种应用案例、教程和解决方案，以便更好地利用工业树莓派开发自己的控制系统。 二、宏集产品 在此背景下，为了满足工业中对于复杂的运动控制的要求，宏集推出了两款高性能工业树莓派 MC 和 BC系列 。这两款产品以树莓派计算模块为核心并进行了 工业级封装 ，能更好地满足工业场景下的运动控制要求。 宏集工业树莓派具有如下特点： 1. 可扩展性 MC和BC系列都可以通过将EtherCAT I/O模块系统（MC系列或E-I/O）横向连接在主控制器右侧来 进行扩展 ，用于连接控制系统中的各种过程信号。 2. 多功能 单个模块可以同时承担 PLC控制 和 Ether CAT总线耦合器 的功能，EtherCAT通信信号已经被内部转换为LVDS（E-bus）来进行电路板级的协议数据传输。作为 EtherCAT主机 ，MC和BC系列发送EtherCAT报文来写入输出数据和读取输入数据。EtherCAT协议一直保持到最后一个单独的I/O模块。 然而，由于这两款产品在硬件与外观都十分相似，为了更加明确这两个系列的产品在性能参数上有何区别，接下来本文将对这两个系列产品的 区别 和各自更适用的 应用场景 进行介绍，以便于客户根据应用需求进行选择。 （一）宏集MC模块化控制器 宏集推出的MC系列，即 模块化控制器 （Modular controller）是基于Raspberry Pi的高性能4核控制器，运动控制循环时间最快可达 500微秒 。采用功能强大的CODESYS作为PLC软件编程工具，它支持IEC61131-3标准IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC 六种PLC编程语言，用户可以在同一项目中选择不同的语言编辑子程序，功能模块等。 通过在硬件平台上移植Runtime，MC系列可以将任何嵌入式设备或基于PC的设备转变为符合IEC 61131-3标准的工业控制器。MC系列适用于 物联网 （IoT）、 运动控制 和 数控机床 （CNC）控制等特别需要 对实时行为进行优化 的应用场景。 （二）宏集BC工业PC 宏集推出的BC系列，可以看作一个装有Raspberry Pi操作系统的 工业PC 。它采用开放的Raspberry Pi操作系统，是宏集向市场推出的第一个真正的工业级、高性能的工业树莓派解决方案。与前面提到的MC模块化控制器最大的区别在于，BC系列提供了一个 开放的开发环境 -Raspberry Pi OS，因此可以 与Raspberry社区协同使用 ，里面附带了大量的编程软件和教育学习软件，并且适配了所有型号。 得益于各种可用的软件解决方案、高性能冷却、可选的CODESYS运行时以及EtherCAT、USB3、USB2和RTC等接口和功能，BC系列适用于希望在工业环境中以不同语言进行 灵活编程 的客户，例如自动化项目中的 IO控制 、 智能楼宇 等应用。 三、 选型总结 宏集推出的MC和BC系列都是基于 Computer Module 4 开发的高性能控制器模块，具有模块化的特点。二者都具有 可扩展性强 的优点，模块本身可以扩展一些I/O模块，来直接采集一些数字量模拟量的数据，且都符合工业要求的 工业温度范围 。在宏集的两款工业树莓派中安装第三方软件的Runtime，并在软件上进行配置，可以使其具备 运行软PLC 的能力，可以用作EtherCAT，Ethernet/IP，CANopen等协议的主站。 MC和BC系列最大的区别在于 开发环境 的差异，MC系列是使用标准的CODESYS进行开发，BC系列则是直接使用的Raspberry Pi OS,用户可以根据自己的实际应用需求来进行配置操作，具有更大的 灵活性 和 开发自由度 。

教程背景 通过之前的教程，我们已经为大家演示了宏集MC-Prime控制器的连接、试运行和CODESYS的安装，并创建了一个计数器项目。在本期教程中，我们将进一步深入，教大家如何使用CODESYS的可视化界面。 一、两种可视化方式 在CODESYS V3中，可视化界面分为两种类型： 目标可视化 和 网络可视化 。二者之间存在着一些本质上的区别。 （一）目标可视化 目标可视化（Target visualization）主要是针对一些 带有集成屏幕的控制器 （如宏集DC系列）。如果是没有屏幕的控制器，则需要通过在控制器上 运行VNC服务器 来使用目标可视化。目标可视化可以在一个或多个VNC客户端上显示。需要注意的是，目标可视化在所有连接的客户端上都会 显示相同的图像 ，因此无法区分不同的客户端，也无法同时使用多个目标可视化。 （二）网络可视化 网络可视化（Web visualization）则会启动一个 Web服务器 ，并提供基于HTML5和JavaScript的网页。通过浏览器或与HTML5兼容的设备，网络可视化得以显示。与目标可视化相比，网络可视化能够 区分多个同时使用相同的可视化界面的个人用户 ，也可以 同时运行 多个网络可视化。这意味着可以通过一个控制器来控制和评估不同的屏幕。 二、实现可视化 为了能够在应用程序中使用可视化功能，必须首先添加一个具有 “可视化管理器” 类型的对象，步骤如下： 1. 插入视图管理器 请在设备视图中选择您的 “应用程序” 对象，然后右键单击以打开上下文菜单。首先选择 “添加对象” ，然后选择 “视图管理器” 。 在插入名为“视图管理器”的对象后，系统会 自动创建 一个网络可视化和一个目标可视化。需要注意的是，本教程使用的控制器宏集MC-Prime仅支持 网络可视化功能 。 此外，系统还会创建一个名为“VISU_TASK”的新任务。图形界面始终 独立于其他任务运行 。默认情况下，“VISU_TASK”的周期时间为100毫秒，优先级为31，意味着可视化任务的 优先级最低 ，这样可以确保界面不会阻碍具有实时优先级的任务的执行。 2. 添加对象 插入“可视化管理器”后，现在可以创建“可视化”类型的对象。再次打开应用程序菜单，并添加一个 具有“可视化”类型的对象 。 3. 进行配置 现在，通过选择设备树中可视化管理器下面的相应对象并双击，打开 网络可视化的设置 ，按如图所示步骤进行配置： 您可以为每个网络视图 指定一个名称 。此名称决定了可访问网络视图的URL。网络视图的web服务器运行在控制器的端口8080上。网络视图的 默认路径 是：http:// ：8080/webvisu.htm 4. 扩展主程序 下一个目标是创建一个可视化工具以显示我们主程序中的一些变量，并 使用框架来实现单个可视化的可重用性 ，将一个可视化嵌入到另一个可视化中，实现一个灵活且可重用的可视化工具，更方便地监视和控制您的程序的状态和参数。 为了实现这些目标，我们首先必须扩展我们的主程序，即我们的“应用程序”类型的“Main”对象。在“Main”程序中， 定义其他变量 ： →名称为“cotuner_enabled”的 BOOL类型 变量，作为第一个计数器变量。 →名称为“counter2”的 INT类型 ，作为计数器变量。 →名称为“counter2_enabled”的 BOOL类型 变量，作为第二个计数器变量。 →名称为“input”的 BOOL类型 变量，用于存储数字输入的值。 →名称为“output”的 BOOL类型 变量，用于设置数字输出的值。 为此，使用IF语句检查变量的当前值，然后执行相应的操作。下图显示了完整的“Main”程序。 5. 定义变量 为了能够为这两个元素提供额外的功能，我们在可视化的界面编辑器中另外 定义了两个IN-OUT变量 ：一个名为“counter”的INT类型变量和一个名称为“enabled”的BOOL类型变量④。 首先，我们将使用“enabled”变量来 设置切换开关的状态 。在可视化编辑器中选择开关，现在在右侧的“属性”窗口中将属性“variable”设置为“enabled”的值。因此， 拨动开关总是与变量“enabled”⑤具有相同的状态 。 6. 设置占位符 接下来，选择 text field⑥，并将属性“Text ”⑦，设置为值“%s”。这是一个 占位符 ，在执行程序时会被文本变量的内容所取代。然后，您必须选择您要使用的文本变量，将其中的文本字段的“Text variable”属性⑧设置为值“counter”。如此， 占位符将被替换为变量“counter”的值 。您可以使用占位符将不同的变量类型（如字符串和INT） 转换为文本 。 三、可视化集成框架 由于在演示中定义了 两个不同的计数器 ，因此您还需要两个文本框和两个开关来显示计数器读数，并激活或停用计数器。这是通过 在另一个可视化中集成两帧-frame 来实现的。在框架-frame的帮助下，可以实现多个嵌套，使帧再次嵌入到其他帧中。如此，您可以使用许多简单的元素来开发一个模块化的界面。 1. 设置第一个框架 编辑“Visualization”可视化①，并在“工具”窗口中的“基本”类别中 插入可视化元素“frame” 。然后选择框架②，会自动进入“框架配置”窗口。选择对应的视图，并添加到”Visualization”中③，如图： 编辑“Visualization”可视化①，并在“工具”窗口中的“基本”类别中 插入可视化元素“frame” 。然后选择框架②，会自动进入“框架配置”窗口。选择对应的视图，并添加到”Visualization”中③，如图： 2. 复制框架 完成了第一个框架的配置后，您现在可以使用键组合“CTRL+C”在编辑器窗口中复制框架，然后用“CTRL+V”粘贴它。插入框架的副本后， 用鼠标将框架拖动到正确的位置 。请注意，Main函数中的变量“Main.counter2”和“Main.counter2_enabled”必须作为 框架的属性输入 。如果跳过此步骤，第二个帧也将显示第一个计数器的值。 3. 下载程序 点击登录并下载程序①，编译无误后可以看到界面显示 “在线视图正在等待连接，请启动应用程序” ，点击启动② 可以看到如图所示的可视化界面，点击按钮可以看到计数器的数值变化： 此时，打开浏览器，输入对应的路径，同样可以看到配置好的可视化界面： 就此，我们已在宏集MC-Prime上完成了CODESYS安装、应用程序创建与可视化的全过程。您可以尽情享受使用您的控制器。