【導讀】工業(yè)自動(dòng)化系統（見(jiàn)下圖）的關(guān)鍵組成部分包括傳感器、控制器、執行器、人機界面 (HMI)、通信網(wǎng)絡(luò )、電源、驅動(dòng)器和安全系統。傳感器負責檢測環(huán)境變化并將其轉換為電信號?？删幊踢壿嬁刂破?nbsp;(PLC) 和工業(yè)個(gè)人計算機 (IPC) 等控制器負責處理來(lái)自傳感器的輸入信號，并通過(guò)執行控制算法來(lái)管理執行器的操作。
工業(yè)自動(dòng)化系統是由電子元件組成的復雜集成體系，旨在控制和監測工業(yè)流程。
該系統能夠提升制造業(yè)及其他工業(yè)操作的效率、可靠性及安全性。在電子與信息技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，工業(yè)自動(dòng)化 (IA) 領(lǐng)域取得了顯著(zhù)進(jìn)展。本文旨在探討當前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，并重點(diǎn)分析其對電子行業(yè)的影響。
工業(yè)自動(dòng)化的要求
工業(yè)自動(dòng)化系統（見(jiàn)下圖）的關(guān)鍵組成部分包括傳感器、控制器、執行器、人機界面 (HMI)、通信網(wǎng)絡(luò )、電源、驅動(dòng)器和安全系統。傳感器負責檢測環(huán)境變化并將其轉換為電信號?？删幊踢壿嬁刂破?nbsp;(PLC) 和工業(yè)個(gè)人計算機 (IPC) 等控制器負責處理來(lái)自傳感器的輸入信號，并通過(guò)執行控制算法來(lái)管理執行器的操作。執行器（如電機、電磁閥和氣動(dòng)執行器）負責將電信號轉化為實(shí)際的物理動(dòng)作。人機界面 (HMI) 則使操作員能夠與自動(dòng)化系統進(jìn)行交互，監控流程并輸入指令。通信網(wǎng)絡(luò )讓自動(dòng)化系統的不同部分能夠使用以太網(wǎng)/IP、Modbus 和 Profibus 等協(xié)議實(shí)現互聯(lián)互通。交流/直流 (AC/DC) 轉換器和不間斷電源 (UPS) 等電源設備，對于電子元件的運行至關(guān)重要。驅動(dòng)器通過(guò)變頻器 (VFD) 來(lái)調節電機的速度和扭矩，從而控制電機的性能。安全系統，如緊急停止按鈕、安全繼電器和光幕，能夠有效保障操作人員和設備的安全。
工業(yè)自動(dòng)化系統圖（來(lái)源）
Raspberry Pi 在工業(yè)自動(dòng)化中的應用
Raspberry Pi 是一款多功能數據采集系統。該系統運用傳感器構建聯(lián)網(wǎng)儀表板，實(shí)時(shí)且直觀(guān)地向操作員和工程師展示系統性能。Raspberry Pi 的廣泛用途：
? 用作工業(yè)控制單元：Raspberry Pi 有潛力取代昂貴的專(zhuān)用可編程邏輯控制器 (PLC)。它可以通過(guò)編程實(shí)現類(lèi)似可編程邏輯控制器 (PLC) 的功能，適合較小規模的應用，并為工業(yè)控制邏輯開(kāi)發(fā)提供相關(guān)工具。
? 預測性維護與成本降低：Raspberry Pi 可通過(guò)編程與加速度計交互，監控旋轉機械的振動(dòng)情況，從而使維護人員能夠實(shí)時(shí)檢測潛在問(wèn)題。此外，由于人工智能 (AI) 和機器學(xué)習 (ML) 模型在本地運行，因此可以降低延遲和帶寬需求。
? 邊緣計算：Raspberry Pi 可以處理本地數據，無(wú)需中央服務(wù)器或云端即可做出實(shí)時(shí)決策。這對于機器控制或質(zhì)量保證系統非常有用。它還能夠運行人工智能模型，執行圖像識別、異常檢測和預測分析等任務(wù)，因此在自動(dòng)化檢測系統、自主機器人和實(shí)時(shí)監控中具有重要價(jià)值。
? 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：Raspberry Pi 可以將各種工業(yè)設備、傳感器和機器連接到互聯(lián)網(wǎng)，從而增強系統可擴展性。這使工程師可以監控多個(gè)位置的操作。Raspberry Pi 支持實(shí)施安全的遠程訪(fǎng)問(wèn)解決方案，如 VPN 或 SSH 隧道，可以有效降低在危險或偏遠環(huán)境中進(jìn)行現場(chǎng)操作的需求。
? 用作 HMI 系統：Raspberry Pi 提供硬件和聯(lián)網(wǎng)選項，是一種經(jīng)濟高效的人機界面 (HMI) 系統解決方案。操作員可以通過(guò)其觸摸屏界面控制流程、監視系統狀態(tài)，并從車(chē)間獲取報警信息。
Raspberry Pi 可以顯著(zhù)提高能源效率、運營(yíng)效率并降低成本。通過(guò)將 Raspberry Pi 連接到攝像頭，可以設置經(jīng)濟高效的閉路電視系統，同時(shí)還可以利用射頻識別 (RFID)、人臉識別或生物識別等技術(shù)實(shí)施訪(fǎng)問(wèn)控制系統。
Raspberry Pi 工業(yè)自動(dòng)化解決方案——計算模塊
Raspberry Pi 計算模塊是一種緊湊型、多功能系統級模塊，基于廣受歡迎的 Raspberry Pi 型號而設計，應用于數字標牌、瘦客戶(hù)端和流程自動(dòng)化等工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域。與 Raspberry Pi 旗艦型號相比，它們的設計更加精簡(jiǎn)且節省空間，因而適用于廣泛的工業(yè)和商業(yè)場(chǎng)景。這些模塊提供了多種配置選項，支持不同的內存和嵌入式多媒體卡 (eMMC) 閃存容量。其中，Raspberry Pi 計算模塊 4 (CM4) 和 4SODIMM (CM4S) 是兩種主要的系統級模塊，兩者都集成了高性能處理器、內存、eMMC 閃存和電源電路。設計師可以利用這些模塊，在各種定制系統和外形規格中應用 Raspberry Pi 的硬件和軟件堆棧。
Raspberry Pi 計算模塊在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際用例解決方案
在實(shí)際應用中，Raspberry Pi 計算模塊已證明其廣泛的適用性。例如，Revolution Pi 工業(yè)計算機是基于 Raspberry Pi 的開(kāi)放式、模塊化且經(jīng)濟高效的工業(yè) PC，符合所有關(guān)鍵工業(yè)標準。EDA Technology 的 CM4 Industrial 是一款基于 CM4 的嵌入式工業(yè)計算機，可根據應用情況配置不同的內存和存儲容量，并提供多種工業(yè)通信接口和功能。EpiSensor 利用 CM4 創(chuàng )建了物聯(lián)網(wǎng)能源服務(wù)基礎設施層，旨在通過(guò)需求響應計劃將多項資產(chǎn)整合到虛擬電廠(chǎng) (VPP)中。此外，Sfera Labs 的 Strato Pi Max 是一款基于 CM4 的多功能工業(yè)服務(wù)器，適用于對可靠性和服務(wù)持續性要求苛刻的專(zhuān)業(yè)和工業(yè)應用領(lǐng)域。
總之，Raspberry Pi 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應用不僅簡(jiǎn)化了系統架構、降低了成本，還提高了系統的靈活性和可擴展性。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和應用范圍的擴展，Raspberry Pi 將在工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮更加重要的作用。用戶(hù)和工程師可以利用 e 絡(luò )盟的廣泛庫存選項，充分挖掘 Raspberry Pi 的潛力，無(wú)縫推進(jìn)前沿的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品設計。
關(guān)于e絡(luò )盟
e絡(luò )盟隸屬于Farnell集團。Farnell是全球電子元器件以及工業(yè)系統設計、維護和維修產(chǎn)品與技術(shù)的分銷(xiāo)商，專(zhuān)注快速與可靠交付。從原型研究與設計到生產(chǎn)，Farnell全天候為客戶(hù)提供可靠的產(chǎn)品與專(zhuān)業(yè)服務(wù)。憑借逾80年行業(yè)經(jīng)驗、47個(gè)本地化網(wǎng)站以及3500多名員工的專(zhuān)業(yè)團隊，Farnell致力于為客戶(hù)提供構建未來(lái)技術(shù)所需的各類(lèi)組件。
Farnell在歐洲經(jīng)營(yíng)Farnell品牌，北美經(jīng)營(yíng)Newark品牌，亞太地區經(jīng)營(yíng)e絡(luò )盟品牌。同時(shí)，Farnell還通過(guò)CPC公司直接向英國地區供貨。
自2016年起，Farnell加入了全球技術(shù)分銷(xiāo)商安富利公司（納斯達克代碼：AVT）。如今，雙方的合作賦能Farnell支持客戶(hù)整個(gè)產(chǎn)品生命周期，提供獨特的分銷(xiāo)服務(wù)、端到端交付和產(chǎn)品設計專(zhuān)業(yè)知識。
（作者：e絡(luò )盟技術(shù)團隊）
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