工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)是由電子元件組成的復(fù)雜集成體系,，旨在控制和監(jiān)測工業(yè)流程。

　　該系統(tǒng)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)域取得了顯著進(jìn)展,。本文旨在探討當(dāng)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(duì)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(tǒng)（見下圖）的關(guān)鍵組成部分包括傳感器,、控制器,、執(zhí)行器,、人機(jī)界面 （HMI）,、通信網(wǎng)絡(luò),、電源、驅(qū)動(dòng)器和安全系統(tǒng),。傳感器負(fù)責(zé)檢測環(huán)境變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),。可編程邏輯控制器 （PLC） 和工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī) （IPC） 等控制器負(fù)責(zé)處理來自傳感器的輸入信號(hào),，并通過執(zhí)行控制算法來管理執(zhí)行器的操作,。執(zhí)行器（如電機(jī)、電磁閥和氣動(dòng)執(zhí)行器）負(fù)責(zé)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的物理動(dòng)作,。人機(jī)界面 （HMI） 則使操作員能夠與自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行交互,，監(jiān)控流程并輸入指令。通信網(wǎng)絡(luò)讓自動(dòng)化系統(tǒng)的不同部分能夠使用以太網(wǎng)/IP,、Modbus 和 Profibus 等協(xié)議實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,。交流/直流 （AC/DC） 轉(zhuǎn)換器和不間斷電源 （UPS） 等電源設(shè)備，對(duì)于電子元件的運(yùn)行至關(guān)重要,。驅(qū)動(dòng)器通過變頻器 （VFD） 來調(diào)節(jié)電機(jī)的速度和扭矩,，從而控制電機(jī)的性能。安全系統(tǒng),，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(shè)備的安全,。

　　工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)圖（來源）

　　Raspberry Pi 在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　Raspberry Pi 是一款多功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。該系統(tǒng)運(yùn)用傳感器構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)儀表板，實(shí)時(shí)且直觀地向操作員和工程師展示系統(tǒng)性能,。Raspberry Pi 的廣泛用途：

　　l用作工業(yè)控制單元：Raspberry Pi 有潛力取代昂貴的專用可編程邏輯控制器 （PLC）,。它可以通過編程實(shí)現(xiàn)類似可編程邏輯控制器 （PLC） 的功能，適合較小規(guī)模的應(yīng)用,，并為工業(yè)控制邏輯開發(fā)提供相關(guān)工具,。

　　l預(yù)測性維護(hù)與成本降低：Raspberry Pi 可通過編程與加速度計(jì)交互，監(jiān)控旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)情況,，從而使維護(hù)人員能夠?qū)崟r(shí)檢測潛在問題,。此外，由于人工智能 （AI） 和機(jī)器學(xué)習(xí) （ML） 模型在本地運(yùn)行,，因此可以降低延遲和帶寬需求,。

　　l邊緣計(jì)算：Raspberry Pi 可以處理本地?cái)?shù)據(jù)，無需中央服務(wù)器或云端即可做出實(shí)時(shí)決策,。這對(duì)于機(jī)器控制或質(zhì)量保證系統(tǒng)非常有用,。它還能夠運(yùn)行人工智能模型，執(zhí)行圖像識(shí)別、異常檢測和預(yù)測分析等任務(wù),，因此在自動(dòng)化檢測系統(tǒng),、自主機(jī)器人和實(shí)時(shí)監(jiān)控中具有重要價(jià)值。

　　l物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：Raspberry Pi 可以將各種工業(yè)設(shè)備,、傳感器和機(jī)器連接到互聯(lián)網(wǎng),，從而增強(qiáng)系統(tǒng)可擴(kuò)展性。這使工程師可以監(jiān)控多個(gè)位置的操作,。Raspberry Pi 支持實(shí)施安全的遠(yuǎn)程訪問解決方案,，如 VPN 或 SSH 隧道，可以有效降低在危險(xiǎn)或偏遠(yuǎn)環(huán)境中進(jìn)行現(xiàn)場操作的需求,。

　　l用作 HMI 系統(tǒng)：Raspberry Pi 提供硬件和聯(lián)網(wǎng)選項(xiàng),，是一種經(jīng)濟(jì)高效的人機(jī)界面 （HMI） 系統(tǒng)解決方案。操作員可以通過其觸摸屏界面控制流程,、監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài),，并從車間獲取報(bào)警信息。

　　Raspberry Pi 可以顯著提高能源效率,、運(yùn)營效率并降低成本,。通過將 Raspberry Pi 連接到攝像頭，可以設(shè)置經(jīng)濟(jì)高效的閉路電視系統(tǒng),，同時(shí)還可以利用射頻識(shí)別 （RFID）,、人臉識(shí)別或生物識(shí)別等技術(shù)實(shí)施訪問控制系統(tǒng)。

　　Raspberry Pi 工業(yè)自動(dòng)化解決方案——計(jì)算模塊

　　Raspberry Pi 計(jì)算模塊是一種緊湊型,、多功能系統(tǒng)級(jí)模塊,，基于廣受歡迎的 Raspberry Pi 型號(hào)而設(shè)計(jì)，應(yīng)用于數(shù)字標(biāo)牌,、瘦客戶端和流程自動(dòng)化等工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域,。與 Raspberry Pi 旗艦型號(hào)相比，它們的設(shè)計(jì)更加精簡且節(jié)省空間,，因而適用于廣泛的工業(yè)和商業(yè)場景,。這些模塊提供了多種配置選項(xiàng)，支持不同的內(nèi)存和嵌入式多媒體卡 （eMMC） 閃存容量,。其中,，Raspberry Pi 計(jì)算模塊 4 （CM4） 和 4SODIMM （CM4S） 是兩種主要的系統(tǒng)級(jí)模塊，兩者都集成了高性能處理器,、內(nèi)存,、eMMC 閃存和電源電路。設(shè)計(jì)師可以利用這些模塊,，在各種定制系統(tǒng)和外形規(guī)格中應(yīng)用 Raspberry Pi 的硬件和軟件堆棧,。

　　Raspberry Pi 計(jì)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(yīng)用中,，Raspberry Pi 計(jì)算模塊已證明其廣泛的適用性。例如,，Revolution Pi 工業(yè)計(jì)算機(jī)是基于 Raspberry Pi 的開放式,、模塊化且經(jīng)濟(jì)高效的工業(yè) PC，符合所有關(guān)鍵工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。EDA Technology 的 CM4 Industrial 是一款基于 CM4 的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)，可根據(jù)應(yīng)用情況配置不同的內(nèi)存和存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)施層，旨在通過需求響應(yīng)計(jì)劃將多項(xiàng)資產(chǎn)整合到虛擬電廠 （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(duì)可靠性和服務(wù)持續(xù)性要求苛刻的專業(yè)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,。

　　總之,，Raspberry Pi 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用不僅簡化了系統(tǒng)架構(gòu)、降低了成本,，還提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性,。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，Raspberry Pi 將在工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮更加重要的作用,。用戶和工程師可以利用 e 絡(luò)盟的廣泛庫存選項(xiàng),，充分挖掘 Raspberry Pi 的潛力，無縫推進(jìn)前沿的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì),。

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