盡管Raspberry Pi不是可編程邏輯控制器（PLC）的直接替代品，但它有潛力在工業自動化應用中用于原型設計、嵌入式系統以及作為低成本的過程控制器。

在本文中，我們將探討Raspberry Pi在自動化控制項目中的一些潛在應用。之前，我們已經為Arduino平臺探討了相同的話題。我們確定Arduino是一個出色的教育工具，但由于一些限制，它無法在工業環境中完全替代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，它在進入制造業的競賽中相對于Arduino略有優勢。

長期以來，控制工程師和技術供應商都認為Raspberry Pi不適合工業使用，這與Arduino的情況類似。這種看法部分原因是自動化工業流程中大量使用了對業務連續性至關重要的PLC。因此，在計算由過程控制器引起的潛在停機成本時，很容易證明投資PLC技術是合理的。但這并不意味著Raspberry Pi設備在工業中沒有可能的應用。

Raspberry Pi 在原型設計和嵌入式系統中的應用

與Arduino一樣，Raspberry Pi計算機是構建原型和概念驗證解決方案的出色工具。我們指的是對行業中想法進行驗證的原型，而不僅僅是針對開發新產品的個人。

許多企業在過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施物聯網（IoT）和基于云的應用程序以進行預測性維護的公司。該公司的管理層可能會猶豫是否批準集成市場上現有的完整預測性維護工具所需的大量前期成本，因為他們不確定能否獲得投資回報。

在這種情況下，使用Raspberry Pi進行試點測試將是一個理想的選擇：Raspberry Pi設備是具有無線（和有線）以太網通信功能的計算機，成本低廉并且開源。換句話說，它們本質上就是開箱即用的IoT設備。

對于大型應用，單板計算機非常適合處理大量數據。此外，由于Raspberry Pi4具有近實時時鐘、多進程能力和高處理速度，所以它是為IoT解決方案配置數據采集和監控網關的絕佳選擇。

此外，適配器有助于Raspberry Pi在工業環境中運行，并通過適當的I/O設備連接點，可以將其轉變為能夠承受振動和高溫的小型PLC。

Arduino和Raspberry Pi之間一個顯著差異是后者能夠永久控制過程。換句話說，基于Arduino開發的原型，其永久解決方案預計不會基于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設備已經證明能夠處理更復雜的自動化任務，從而模糊了它們與低成本PLC之間的界限。

然而，在決策過程中，有時還有一個成本因素沒有被考慮進去：安裝成本。因此，企業寧愿一次性完成新項目的實施。雖然這與試點測試的目標相矛盾，但特別是對于Raspberry Pi，企業意識到這些設備也可以永久使用。因此，他們寧愿從一開始就設計基于Raspberry Pi的項目，并計劃只進行一次實施周期。

Raspberry Pi和OpenPLC

我們說過Raspberry Pi板卡與Linux和Windows等操作系統兼容。但它們如何執行代碼以充當過程控制器呢？如果我們將它們與工業PC進行比較，就可以找到答案。工業PC是專為在工業環境中工作而構建的基于Windows的計算機，同時能夠運行實時時鐘和過程控制。它們通過運行一個名為虛擬PLC的程序來實現這一點。

OpenPLC是Raspberry Pi的答案。OpenPLC是一個由符合IEC 61131-3標準的開源PLC組成的平臺。此外，它還支持所有標準的PLC編程語言，如梯形圖和結構化文本。

OpenPLC運行時在任何計算機的操作系統上創建一個虛擬PLC。因此，例如，裝有Windows 10 IoT操作系統的Raspberry Pi可以運行OpenPLC運行時來控制過程，從軟件的角度來看，它有效地變成了一臺PLC。

Raspberry Pi PLC？

盡管Raspberry Pi不是PLC的替代品，但這款低成本、教育型的單板計算機平臺作為過程控制器的應用看起來很有前景。