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随着性能和可靠性的不断提升，树莓派（一种微型电脑）在工业控制领域应用越来越广泛，也有越来越多的控制工程师选择了树莓派作为工业控制器。那么，工业树莓派开发应用过程中需要了解哪些必备知识？目前主要应用在哪些领域？真能替代PLC吗？
图片来源：虹科电子
今天，我们来对话一位工业树莓派开发资深人士黄华潘，奉上一份独家秘籍《工业树莓派开发应用十问十答》。
黄华潘
广州虹科电子科技有限公司首席技术工程师
4年现场总线测试和诊断经验，1年海外水泥厂生产线开发、测试和维护项目经验。近两年来研究基于树莓派的物联网和大数据采集应用，完美地将自己多年现场设备OT经验与物联网应用IT经验结合，为实现智能制造、万物互联贡献了自己一份力量。
Q1 工业树莓派与网上买的消费类树莓派有什么区别？
A
以我们虹科携手德国KUNBUS厂商推出Revpi系列产品为例，他们之间的区别主要有以下几点：
① 工业树莓派最大特点是经过了工业封装的，宽温，使用温度在-40至+55℃，IP20的防护等级，以及经过了工业标准测试（EN61131-2和IEC 61000-6-2），如EMI，浪涌和突发事件等等的测试，还有ESD的极性保护，达到4KV/8KV。其本身也是工业使用的外壳保护。
② 模块化，可扩展性，符合工业要求。聚碳酸酯材料外壳，DIN导轨安装，可通过我们简单的连接件连接扩展IO和网关等一系列模块，在工业场合使用起来非常方便。
③ 工业树莓派安装了基于LINUX的Rasbian系统并安装了实时补丁，它是一个实时的系统，内部也做了一些软件集成，有单独的配置软件Pictory。
④ 工业树莓派使用工业常用的24V左右电源，电源更为稳定，加装负载保护等等。
Q2 工业树莓派的硬件性能、配置有哪些？
A
我们这边的树莓派跟我们消费类树莓派的核心配置是一致的，计算模块的核心是完全一致的，都是博通的CPU，树莓派1代是BCM2835的CPU芯片，单核，700Mhz，500M的内存以及1G的闪存www.cechina.cn，而树莓派3代是BCM2837的CPU芯片，4核，1.2Ghz，1G的内存以及4G的闪存。树莓派3+的版本是BCM2837的CPU芯片，与3代其他配置保持一致，只是在闪存上有8,16,32G多种版本可以选择。
Q3 工业树莓派在散热方面表现如何？
A
工业树莓派的使用温度为-40~55℃,相较于消费类树莓派做了宽温的设计，在65℃时，工业树莓派也可以运行，但是不能全速运行，会降频，可能会降频到0.4GHz。另外工业树莓派本身外壳设计考虑了散热这一块，塑料外壳顶部和底部的通风孔，水平安装可以确保空气可以向上流过RevPi模块并冷却电子设备（烟囱效应）。另外我们也可以采用在控制柜安装风扇或者水冷的措施等等。或者有更高的散热要求，供应商也可以提供OEM的定制化设计。
Q4 工业树莓派的目前主要可以应用在哪些领域？
A
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控制工程网版权所有，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，在工业领域有无限可能，我们也正在丰富和拓展更多的应用。
Q5 工业树莓派能否做PLC呢？如何实现？
A
工业树莓派是结合第三方软件来用作PLC的，比如Codesys，LogiCAD等软件，实质上是一种软PLC的功能，在我们的工业树莓派中安装第三方软件的RuntimeCONTROL ENGINEERING China版权所有，在软件上进行配置，使其能够运行软PLC的能力可以用作EtherCAT，Ethernet/IP控制工程网版权所有，CANopen等协议的主站。
Q6 树莓派如何采集工业现场数据？
A
这主要从以下几个方面：一是工业树莓派本身可以扩展一些IO模块，直接直接采集一些数字量模拟量的数据；二是工业树莓派本身具有Modbus的功能，可以充当Modbus RTU和TCP的主从站功能，可以采集Modbus数据；三是工业树莓派可扩展其系列网关模块，包含了主流的一些现场总线和工业以太网，如Profibus,CANopen,Profinet,Ethernet/IP,EtherCAT等等,可以通过网关采集工业现场各种控制层网络的数据。
Q7 我们注意到CM4（消费类树莓派4）已经出来www.cechina.cn，工业树莓派4代什么时候可以出来？
A
消费类树莓派4确实已于2019年年中已经出来了，目前KUNBUS还没有工业级别的CM4出来，待进一步成熟之后，KUNBUS也会也研发4代的工业树莓派版本。4代的版本的内存最高可达4G,主频达到1.5Ghz，有千兆的以太网口。
Q8 工业树莓派怎么与扩展模块进行连接？
A
工业树莓派的核心模块通过PiBridge或ConBridge与我们的扩展模块进行连接，PiBridge和ConBridge走的是内部通讯。模块采用DIN导轨，PiBridge或ConBridge都为插件，连接非常方便。
Q9 工业树莓派在中国的应用如何？工业树莓派在工业互联网上的应用？
A
目前来自中国虹科公司与德国KUNBUS公司共同推进我们工业树莓派产品在中国的发展。已经有大量的工业树莓派产品应用在中国的工厂和企业，包括博世等大厂。工业树莓派目前结合OPC UA，MQTT等标准和协议应用到工业互联网领域，通过采集工业现场的数据，放到工业树莓派里面进行计算处理或者上传到MES,ERP或者云端进行云计算处理。
Q10 能否举一个简单的实例来描述一下工业树莓派的实际应用？
A
举一个在能源领域的应用吧，在欧洲有一家能源信息管理的公司，结合KUNBUS工业树莓派计算和IT解决方案合作开发，用于分散式发电厂产生的能源的自动对等（P2P）交易。私人和商业电力生产商（例如，通过在屋顶使用太阳能发电厂）可以在彼此之间进行分散交易和直接交易，而无需任何中间商。这种新型基础设施的目标之一是，消费者可以较低的电价购买电力，也可售卖电力给电网上，减少对大型电力公司的依赖。为了使系统正常工作，各个发电厂和用户当然必须能够不断地相互交换数据。客户选择了RevPi Core硬件，并将其用作将每个参与者集成到分散式网络中的智能网关，也就是每个用户都会配备一个工业树莓派硬件进行计算采集，实现对电网和各家庭的能源管理。
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