Jednodoskové počítače vyvinuté v minulosti hlavne na vzdelávacie a demonštračné účely sa v súčasnosti už často používajú ako zabudované počítačové riadiace systémy. Ponúkajú centralizované funkcie na jednej samostatnej doske s plošnými spojmi, čo je pre mnohé aplikácie mimoriadne výhodné. Vzhľadom na to, že SBC znižujú celkový počet požadovaných dosiek plošných spojov a eliminujú vonkajšie obvody a konektory ovládača zbernice, dokážu znížiť celkové náklady systému.
Čo je Raspberry Pi?
Raspberry Pi je britský vynález, ktorý bol ako malý SBC najskôr určený na vzdelávacie účely. Pôvodne ho vyvinula nadácia Raspberry Pi Foundation, ktorá chcela vytvoriť nízkonákladový SBC na výučbu základnej informatiky. Primárne bol určený na použitie v školách a na podporu počítačovej gramotnosti v rozvojových krajinách a všetkým, ktorí sa chceli naučiť základy kódovania. Prvý model bol uvedený na trh vo februári 2012, po ňom nasledovalo niekoľko modernizovaných modelov v nasledujúcich rokoch.
Aj to bol jeden z dôvodov, prečo sa Raspberry Pi stal čoskoro oveľa populárnejším, než jeho vývojári očakávali. Vďaka svojmu kompaktnému, modulárnemu charakteru, otvorenému dizajnu a nízkej predajnej cene si ho rýchlo obľúbili aj nadšenci mimo jeho cieľového trhu. Počítačoví fanúšikovia v ňom našli ideálnu základňu na experimentovanie s vlastnými zostavami a Raspberry Pi sa začalo objavovať v oblastiach, ako je robotika a monitorovanie počasia. Vďaka zvýšeniu rýchlosti a prijatiu univerzálnych štandardov USB a HDMI je tento SBC používateľsky prívetivý na všetkých úrovniach.
Ako sa Raspberry Pi presadil v priemysle?
Keďže novšie modely Raspberry Pi obsahovali viac možností, začali ho využívať komerčné a malé priemyselné podniky. Jeho moduly boli začlenené do digitálnych predmetov, ako sú fotoaparáty, prehrávače médií, telefóny a prenosné hudobné syntetizátory. Používal sa v systémoch domácej automatizácie a na zaznamenávanie údajov na medzinárodnej vesmírnej stanici. Niekoľko spoločností začalo začleňovať moduly Raspberry Pi do rozhraní priemyselnej automatizácie.
Využitie Raspberry Pi sa skutočne rozbehlo v priemyselnom prostredí po vydaní prvého výpočtového modulu (z angl. Compute Module, CM) Raspberry v roku 2014. Po veľkom komerčnom úspechu pôvodného modelu bola ďalšia generácia SBC špeciálne zameraná na podnikanie a priemysel.
Produkty Raspberry Pi sa v súčasnosti používajú v širokej škále priemyselných prostredí, pričom väčšina jednotiek ide do ďalších produktov alebo služieb. Technológia je nasadená v širokej škále aplikácií, od výroby cez zdravotníctvo až po dopravu, a v podnikoch všetkých veľkostí, od malých rodinných podnikov až po nadnárodné spoločnosti. Malé rozmery, cenová dostupnosť a všestrannosť z neho robia ideálnu platformu na vývoj inovatívnych priemyselných riešení.
V mnohých priemyselných aplikáciách sa môžu moduly Raspberry Pi použiť na sledovanie a monitorovanie údajov a sú ideálne na 3D tlač a výrobu systémom Just In Time. Počítače Raspberry Pi možno nájsť v aplikáciách výpočtov na okrajových zariadeniach (z angl. edge computing) a letiskových bezpečnostných systémoch a používajú sa na ovládanie veľkých ventilačných systémov. Moduly Raspberry Pi tvoria základ automatizovaných dávkovacích systémov v potravinárskom a nápojovom priemysle a poskytujú presné riadenie teploty pri recyklácii uhlíkových vlákien. Raspberry Pi dokáže riadiť všetky druhy priemyselných robotov, od automatizovaných poľnohospodárskych zariadení až po robotické ramená pre farmaceutické aplikácie.
Pretože sú moduly Raspberry Pi veľmi malé, možno ich ľahko zasunúť do prenosných jednotiek, ako sú robotické ramená. Môžu byť vybavené všetkými druhmi snímačov, napr. na detekciu farby alebo vzdialenosti. Spolu s umelou inteligenciou a strojovým učením možno tieto jednotky nasadiť v mnohých zaujímavých priemyselných oblastiach.
V nasledujúcej časti uvádzame niekoľko konkrétnych priemyselných aplikácií a zariadení, kde Raspberry PI našlo svoje uplatnenie.
Revolution Pi
Revolution Pi je otvorený, modulárny a lacný priemyselný počítač založený na známom Raspberry Pi. Tri dostupné základné moduly s možnosťou montáže na DIN lištu možno bez problémov rozšíriť o rôzne vhodné V/V moduly a komunikačné brány. Na dosiahnutie vhodnosti v priemyselnom použití podľa EN 61131-2 alebo IEC 61131-2 bol ako základ použitý Raspberry Pi Compute Module. Modul je obmedzený na to najnutnejšie a nemá žiadne externé rozhrania. Po softvérovej stránke má Revolution Pi špeciálne upravený operačný systém Raspberry Pi OS (predtým známy ako Raspbian), ktorý bol doplnený o bloky na prácu v reálnom čase. Použitie Raspberry Pi OS zaisťuje, že väčšinu aplikácií vyvinutých pre Raspberry Pi možno použiť aj na Revolution Pi.
Raspberry Pi je pripravený na priemyselný internet vecí
Ak chcete priniesť Raspberry Pi do priemyselných aplikácií, nie je to len o vložení Raspberry Pi do priemyselného puzdra, ale oveľa viac. Spoločnosť ELASTEL navrhla nosné dosky tak, aby integrovali Raspberry Pi CM4, ktorý poskytuje základnú funkčnosť Raspberry Pi 4 a umožňuje vytvárať rozšírené možnosti V/V pripojenia, aby vyhovovali špecifickým potrebám priemyselného prostredia. Využitím osvedčenej technológie pasívneho chladenia spoločnosť navrhla celý hliníkový kryt, ktorý poskytuje skutočné riešenie na úrovni priemyselného PC nielen pre tuhosť konštrukcie, ale aj ako veľký chladič odvádzajúci teplo z vnútorných komponentov.
Výsledkom sú produkty s rôznymi možnosťami, konektivitou a spoľahlivosťou, ktoré dnešné projekty priemyselného internetu vecí (z angl. industrial internet of things, IIoT), Priemyslu 4.0 a výpočtov na okrajových zariadeniach (z angl. edge computing) potrebujú. Od kompaktnej IoT brány alebo edge výpočtov až po vysoko prispôsobiteľný priemyselný riadiaci systém, osvedčená séria založená na Raspberry Pi od Elastel je priemyselnou verziou Raspberry Pi, na ktorú sa môžete spoľahnúť. Riešenia ako brána Elastel EG410 IoT, brána EG500 na edge výpočty a priemyselný počítač ElastBox400 sa už používajú v priemyselnej praxi a podporujú tisíce IoT projektov.
Možnosti komunikácie sú rôznorodé
Možnosti komunikácie od priemyselných zariadení až po cloudové služby so zabudovanou detekciou viacvrstvového spojenia a mechanizmom vyrovnávania záťaže pri zlyhaní zaisťujú vysoko spoľahlivé a nepretržité pripojenie.
Výkonný a konfigurovateľný OS
K dispozícii je praxou overený a spoľahlivý softvér s otvoreným zdrojovým kódom Raspberry Pi a stále sa rozrastajúci ekosystém, takže vďaka súprave SDK od spoločnosti Elastel je ľahké zostaviť špecifické aplikačné programy. Používatelia a vývojári majú možnosť pracovať s optimalizovaným operačným systémom Raspbian/OpenWRT Linux, s Docker, Node-RED, Python a pod., s hotovými funkciami pre bežné aplikácie, ako je zber údajov, Modbus, MQTT. Spolupráca so službou platformy IoT, ako je Microsoft Azure, AWS, cloud Google, ThingsBoard a pod., je samozrejmosťou.
Aplikácie
S vysokovýkonnou výpočtovou schopnosťou Raspberry Pi CM4, vyhotovením na priemyselnej úrovni a flexibilnou podporou softvérových programov možno produkty série Industrial Raspberry Pi od spoločnosti Elastel použiť vo väčšine aplikácií, napr.:
IoT výpočtová brána
Zber údajov z podriadených zariadení, ich analýza a ukladanie. Vďaka flexibilnej konfigurácii je toto riešenie ideálne ako brána na prevod protokolu a rozhrania.
Edge riadiaci systém (PLC)
Vďaka dostupným sériovým portom, digitálnym V/V a využitiu softvérovo definovaných PLC môže jednoducho fungovať ako typické PLC.
Priemyselný modem a mobilný smerovač
Zabudovaný mobilný modul možno nakonfigurovať ako priemyselný modem a smerovač pracujúci v mobilnej sieti 4G/LTE, 3G, NB-IoT. K dispozícii je jednoduchý vzdialený prístup pomocou vybudovania VPN alebo definovanej verejnej IP.
Mikroserverový počítač
Kompaktné a vysoko spoľahlivé vyhotovenie s HDMI portom umožňuje produktom spoločnosti Elastel fungovať ako mikroserver. Kompatibilita s Raspberry Pi a použitie OS Linux poskytuje možnosť prevádzky počítača.
Ako vyzerá budúcnosť?
Predstavenie Raspberry Pi 5 s jeho vylepšeným výkonom a funkciami je významný míľnik pre The Foundation ako tvorcu Raspberry Pi a vývoj jeho populárnej vývojovej dosky. S dvojnásobným výkonom oproti svojmu predchodcovi sa RPi 5 môže pochváliť bezkonkurenčnou účinnosťou a všestrannosťou pomocou najnovšieho Broadcom SoC. A čo viac, predstavenie čipu RP2040 otvorilo nové cesty kreativite a umožnilo vývojárom preskúmať množstvo projektov pomocou na mieru navrhnutých dosiek plošných spojov. Spolu s uvedením novej verzie výpočtového modulu (Compute Module) 5 sa možnosti Raspberry Pi opäť rozšíria aj pre priemyselné aplikácie.
Literatúra
[1] West, L.: The rise of the Raspberry Pi in industrial settings. Rowse Limited Trading. Blog. [online]. Publikované 7. 11. 2022.
[2] Industrial Single Board Computer. ICP America, Inc. [online].
[3] Revolution Pi. [online].
[4] Industrial Raspberry Pi for IoT. Elastel. [online].
-tog-
