Przykłady zastosowania Arduino i Raspberry Pi w przemyśle

Raspberry Pi – co to takiego?

Minikomputer rozmiarami (nie licząc wysokości) przypominający kartę kredytową. Najnowsza jego wersja – model Pi 4B wyposażona jest m.in. dwa porty microHDMI obsługujące obraz o rozdzielczości do 4K, cztery złącza USB, z czego dwa w standardzie 3.0, port Ethernet 100/1000 Mb/s oraz złącze USB C służące do zasilania. Posiada również komunikację Bluetooth w standardzie 5.0 oraz dwuzakresowe WiFi. Wydajnością niewielka malina przewyższa już komputery osobiste i laptopy sprzed kilku lat. Porównując to z ENIAC’iem, czyli pierwszą maszyną uznawaną za komputer zbudowaną w latach 1943 – 1945, która znajdowała się w pomieszczeniu o powierzchni 72 metrów kwadratowych, ważyła 27 ton i pobierała 140 kW mocy, malina robi wrażenie. Doskonale ukazuje to, w jakim tempie rozwija się ludzkość, a co za tym idzie znane (i nie) nam technologie. Rozwój ten następuje również w przemyśle, gdzie dąży się do automatyzacji procesów, a od niedawna także wprowadza się rozwiązania internetu rzeczy, tzw. Przemysłu 4.0, który ma za zadanie łączyć świat produkcyjny, świat maszyn, ze światem technologii informacyjnych i wszechobecnym podłączaniem do sieci internet.

Inteligentny przemysł i Raspberry

Tutaj doskonale może sprawdzić się Raspberry Pi, które z powodzeniem radzi sobie w rozwiązaniach IoT (Internet of Things – internet rzeczy) stosowanych w domach i mieszkaniach przez hobbystów. Przemysłowe systemy internetu rzeczy często są rozwiązaniami bardzo drogimi, na które nie wszystkie przedsiębiorstwa mogą sobie pozwolić. Dzięki Raspberry w prosty (i o wiele tańszy) sposób można stworzyć np. przemysłowy serwer druku, system monitoringu czy automatyczny system oświetlenia. Oczywiście to nie wszystkie możliwe rozwiązania – producenci systemów przemysłowych bardzo szybko zauważyli potencjał maliny i zaczęli projektować własne sterowniki oparte o Raspberry.

 

W tym procesie pomogła sama fundacja Raspberry, wypuszczając na świat „przemysłowe” wersje minikomputera, nazwane Compute Module, pozwalające z prosty sposób integrować malinę z zewnętrznymi urządzeniami produkowanymi na szeroką skalę. I tak powstały takie rozwiązania jak PiXtend czy KUNBUS – przemysłowe sterowniki nieustępujące w żadnym stopniu rozwiązaniom np. Siemensa, posiadające wymagane interfejsy jak np. CAN, RS485, RS232, a oparte na Raspberry. Przy czym takie rozwiązania są już droższe w porównaniu do projektów opartych o samo RPi, ale zamknięte w odpowiednich obudowach montowanych na szynę DIN, dzięki czemu bezproblemowo można łączyć je w systemy i montować w rozdzielniach. Sami wykorzystujemy system Put to Light oparty o malinę i działa on bez zarzutu Oczywiście do działania takich rozwiązań potrzebne jest oprogramowanie. Sterowniki PLC programowane są w kilku językach ustandaryzowanych i zdefiniowanych w normie IEC 61131-3. Wielu twórców środowisk programistycznych przeznaczonych dla układów PLC dodało RPi do listy obsługiwanych urządzeń i tak np. CODESYS i REX CONTROL SYSTEM pozwalają na tworzenie programów dla sterowników opartych na malinie. Są to jednak oprogramowania płatne, ale tu z pomocą przychodzi środowisko OPENPLC.

Arduino w przemyśle – co warto o nim wiedzieć

Arduino to popularny moduł z mikrokontrolerem, choć tak naprawdę jest to nazwa określająca całą serię urządzeń o różnych możliwościach sprzętowych. Generalnie rzecz biorąc, powstał on z myślą o zastosowaniu naukowym – miał służyć głównie studentom podczas ćwiczeń. Szybko jednak okazało się, że jego możliwości dalece wykraczają poza charakter dydaktyczny. I o ile Raspberry Pi pozwala bardziej unowocześnić produkcję, wprowadzając rozwiązania IoT (Internet of Things), tak Arduino pozwala konstruować rozwiązania dla przemysłu. Lata rozwoju platformy, szereg nowatorskich projektów stworzonych przez społeczność Arduino (związanych w mniejszym lub większym stopniu z przemysłem) skłoniły twórców platformy do działań, mających na celu uzyskanie przez popularne moduły certyfikatów wymaganych w przemyśle. Tak też się stało i do grona zapaleńców, którzy w swoich warsztatach a nawet przedsiębiorstwach na własną rękę tworzyli rozwiązania z dziedziny automatyzacji produkcji, dołączyły firmy tworzące gotowe, w pełni profesjonalne sterowniki PLC oparte o Arduino. I tak zapewne w niejednym już magazynie funkcjonują systemy Put to Light lub Pick by Light oparte o Arduino, zachowujące pełną funkcjonalność. Innym ciekawym rozwiązaniem jest stworzona przez dwójkę studentów z Uniwersytetu w Toronto maszyna do sortowania i pakowania tabletek oparta o moduł Arduino Nano. Pracownik firmy JF Machines stworzył układ kontrolujący cyrkulację tuszu i temperatury w drukarkach cyfrowych, który ponadto informuje o ewentualnych awariach zachodzących w sprzęcie. Warto wspomnieć tutaj o profesjonalnych sterownikach PLC bazujących na Arduino, takich jak Industrial Shields czy Industrino, które swoimi możliwościami dorównują tradycyjnym sterownikom PLC i znajdują zastosowania w dużych przedsiębiorstwach produkcyjnych.

Jak widać z pozoru proste urządzenia – Raspberry i Arduino mogą posłużyć jako rozwiązania przemysłowe, pomimo tego, że projektowane były jako rozwiązania przeznaczone dla sektora naukowego oraz dla hobbystów. Po latach obecności na rynku doczekały się stosownych certyfikatów, wersji zaprojektowanych z myślą o systemach wbudowanych, dzięki czemu powstały w profesjonalne rozwiązania, stanowiące alternatywę dla dotychczasowych. Oczywiście przy odrobinie wysiłku i wiedzy, można na własną rękę tworzyć systemy automatyzacji przemysłowej, o czym zapewne przekonało się niejedno małe przedsiębiorstwo.

Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą modułów, rozszerzeń i gotowych zestawów związanych z Arduino i Raspberry Pi.