盡管Raspberry Pi不是可編程邏輯控制器（PLC）的直接替代品，但它有潛力在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中用于原型設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)以及作為低成本的過(guò)程控制器。

在本文中，我們將探討Raspberry Pi在自動(dòng)化控制項(xiàng)目中的一些潛在應(yīng)用。之前，我們已經(jīng)為Arduino平臺(tái)探討了相同的話題。我們確定Arduino是一個(gè)出色的教育工具，但由于一些限制，它無(wú)法在工業(yè)環(huán)境中完全替代PLC。類似的情況也適用于Raspberry Pi。然而，由于Raspberry Pi具有更高的處理能力和更靈活的操作系統(tǒng)，它在進(jìn)入制造業(yè)的競(jìng)賽中相對(duì)于Arduino略有優(yōu)勢(shì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，控制工程師和技術(shù)供應(yīng)商都認(rèn)為Raspberry Pi不適合工業(yè)使用，這與Arduino的情況類似。這種看法部分原因是自動(dòng)化工業(yè)流程中大量使用了對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性至關(guān)重要的PLC。因此，在計(jì)算由過(guò)程控制器引起的潛在停機(jī)成本時(shí)，很容易證明投資PLC技術(shù)是合理的。但這并不意味著Raspberry Pi設(shè)備在工業(yè)中沒(méi)有可能的應(yīng)用。

Raspberry Pi 在原型設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用

與Arduino一樣，Raspberry Pi計(jì)算機(jī)是構(gòu)建原型和概念驗(yàn)證解決方案的出色工具。我們指的是對(duì)行業(yè)中想法進(jìn)行驗(yàn)證的原型，而不僅僅是針對(duì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的個(gè)人。

許多企業(yè)在過(guò)去采用這種工作方法并取得了顯著成功。例如，讓我們考慮一家正在探索實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和基于云的應(yīng)用程序以進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)的公司。該公司的管理層可能會(huì)猶豫是否批準(zhǔn)集成市場(chǎng)上現(xiàn)有的完整預(yù)測(cè)性維護(hù)工具所需的大量前期成本，因?yàn)樗麄儾淮_定能否獲得投資回報(bào)。

在這種情況下，使用Raspberry Pi進(jìn)行試點(diǎn)測(cè)試將是一個(gè)理想的選擇：Raspberry Pi設(shè)備是具有無(wú)線（和有線）以太網(wǎng)通信功能的計(jì)算機(jī)，成本低廉并且開(kāi)源。換句話說(shuō)，它們本質(zhì)上就是開(kāi)箱即用的IoT設(shè)備。

對(duì)于大型應(yīng)用，單板計(jì)算機(jī)非常適合處理大量數(shù)據(jù)。此外，由于Raspberry Pi4具有近實(shí)時(shí)時(shí)鐘、多進(jìn)程能力和高處理速度，所以它是為IoT解決方案配置數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的絕佳選擇。

此外，適配器有助于Raspberry Pi在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，并通過(guò)適當(dāng)?shù)腎/O設(shè)備連接點(diǎn)，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虺惺苷駝?dòng)和高溫的小型PLC。

Arduino和Raspberry Pi之間一個(gè)顯著差異是后者能夠永久控制過(guò)程。換句話說(shuō)，基于Arduino開(kāi)發(fā)的原型，其永久解決方案預(yù)計(jì)不會(huì)基于Arduino。相反，它可能是PLC或定制的印刷電路板。

歷史上，Raspberry Pi也一直是如此，但這種情況正在迅速改變。Raspberry Pi設(shè)備已經(jīng)證明能夠處理更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)，從而模糊了它們與低成本PLC之間的界限。

然而，在決策過(guò)程中，有時(shí)還有一個(gè)成本因素沒(méi)有被考慮進(jìn)去：安裝成本。因此，企業(yè)寧愿一次性完成新項(xiàng)目的實(shí)施。雖然這與試點(diǎn)測(cè)試的目標(biāo)相矛盾，但特別是對(duì)于Raspberry Pi，企業(yè)意識(shí)到這些設(shè)備也可以永久使用。因此，他們寧愿從一開(kāi)始就設(shè)計(jì)基于Raspberry Pi的項(xiàng)目，并計(jì)劃只進(jìn)行一次實(shí)施周期。

Raspberry Pi和OpenPLC

我們說(shuō)過(guò)Raspberry Pi板卡與Linux和Windows等操作系統(tǒng)兼容。但它們?nèi)绾螆?zhí)行代碼以充當(dāng)過(guò)程控制器呢？如果我們將它們與工業(yè)PC進(jìn)行比較，就可以找到答案。工業(yè)PC是專為在工業(yè)環(huán)境中工作而構(gòu)建的基于Windows的計(jì)算機(jī)，同時(shí)能夠運(yùn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘和過(guò)程控制。它們通過(guò)運(yùn)行一個(gè)名為虛擬PLC的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

OpenPLC是Raspberry Pi的答案。OpenPLC是一個(gè)由符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)源PLC組成的平臺(tái)。此外，它還支持所有標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程語(yǔ)言，如梯形圖和結(jié)構(gòu)化文本。

OpenPLC運(yùn)行時(shí)在任何計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)上創(chuàng)建一個(gè)虛擬PLC。因此，例如，裝有Windows 10 IoT操作系統(tǒng)的Raspberry Pi可以運(yùn)行OpenPLC運(yùn)行時(shí)來(lái)控制過(guò)程，從軟件的角度來(lái)看，它有效地變成了一臺(tái)PLC。

Raspberry Pi PLC？

盡管Raspberry Pi不是PLC的替代品，但這款低成本、教育型的單板計(jì)算機(jī)平臺(tái)作為過(guò)程控制器的應(yīng)用看起來(lái)很有前景。