本技术专栏是我们公司对2025年4月发布的indexProiP-special (PR文章) 评论的重新编辑。
Raspberry Pi产品开发历史
康泰克认识到Raspberry Pi在工业应用中的应用日益广泛，于2021年进入Raspberry Pi市场，推出了HAT (Hardware Attached on Top) 尺寸的I/O卡。2022年，康泰克扩展了其产品线以增强对开放式通用技术的支持，随后推出了预装CODESYS的机型，以及2024年推出的运行Raspberry Pi OS的机型。康泰克还计划在2025年推出更多产品，以进一步扩大用户的选择范围。
小型嵌入式一体化PLC
康泰克的紧凑型嵌入式PLC是围绕最新的嵌入式Raspberry Pi模块计算模块4 (CM4) 构建的原卡PLC。康泰克专为工业自动化和物联网设备设计，其两款最新型号包括预装了CODESYS的PLC和一个基于Raspberry Pi操作系统的模型，供内部开发软件的用户使用。
规格
- 与Raspberry Pi 4工业级产品高度兼容，增强了可靠性和耐环境性
- 预装CODESYS高速、大容量PC技术，实现先进的PLC功能
- 使用HAT大小的卡进行I/O扩展Raspberry Pi外围设备的综合应用
- 物联网和工业开放网络支持配备Web HMI和OPC UA服务器/客户端功能
与Raspberry Pi 4高度兼容
Raspberry Pi最初是在2012年作为一张教学卡片开发的，现在已经是第五代了，它在忠实于最初概念的同时继续发展。到目前为止，已有6000万多台设备出货，包括工业级计算模块。Raspberry Pi基金会报告称，2023年超过60%的销售额用于工业和嵌入式应用。为了确保与Raspberry Pi 4的高兼容性，康泰克在其产品中采用了计算模块4 (CM4) 。康泰克还开发了RAS功能扩展卡，具备工业控制器的基本功能——包括RAS/RTC功能、看门狗计时器和硬件监控——以提供工业应用所需的可靠性和耐环境性。
规格 [CPI-PS10CM4]
- 四核Cortex-A72 (ARMv8) 64位SoC@1.5 GHz
- 2 GB高速DDR4内存
- 16 GB eMMC存储
- 基本处理速度 (LD指令) :1.86 ns (*康泰克测量)
- 应用处理速度 (ST指令) :2.06 ns (*康泰克测量)
- 程序容量:3MB
- I/O标签数:512 (*16位数据计为一个标签)
- 接口:1× 1000 Mbps LAN, 1× 100Mbps LAN, 1× HDMI, 2× USB
- M.2密钥NVMe插槽
RAS功能扩展卡
RAS功能扩展卡为Raspberry Pi添加了RAS功能、RTC功能和8–28 VDC电源输入功能。这种HAT大小的扩展卡通过一个40针头连接，实现可堆叠连接，并为Raspberry Pi提供了工业计算机应用所需的增强的可扩展性和可维护性。
规格
- RAS (可靠性，可用性，可维护性)函数
- 内置RTC (实时时钟)
- 内置WDT (看门狗定时器)
- 电源开关功能
- 8 ～ 28 V直流电源输入
- 5 VDC 500 mA高输出，带噪声滤波器的高效电源
HAT尺寸设计，最多可连接8张卡
FA控制和测量控制系统需要大量的信号输入和输出。由于HAT规范，传统的Raspberry Pi只能支持一个I/O卡。然而，使用康泰克专有的多级连接技术，最多可以使用8个I/O卡进行堆叠连接。
HAT大小的卡和可选产品
康泰克提供了多种扩展卡和各种选项，可为使用Raspberry Pi的FA控制系统添加外围设备。HAT大小的扩展卡通过一个40针头连接，可以方便地添加测量和控制所需的各种I/O。使用康泰克的DIN导轨安装套件，安装也非常简单。紧凑型嵌入式PLC通常作为卡式PLC安装在控制面板内，并安装在金属外壳内。这提供了优良的抗静电，杂散信号，噪音和冲击，确保可靠的运行在工业环境。
规格
- 插入式接线端子
- 堆叠连接多达8块板
- 兼容PC扩展卡的API (具有跨多个平台的开发资产可重用性)
- 包括Python和GCC示例程序
- 多种输入/输出类型
- 光耦隔离总线
- 可在多种工作环境温度范围内使用 (-20至60°C)
未来，Contec计划通过开发专门的卡，包括模拟输入/输出卡、串行通信卡 (如RS-232C和RS-422A) 以及根据特定需求定制的卡，积极扩大RaspberryPi在工业应用中的应用。
预装CODESYS运行时
CODESYS被全球400多家OEM制造商使用，每年有超过100万个授权。CODESYS商店提供多种许可证以适应不同的应用，康泰克的紧凑型嵌入式PLC预装了CODESYS控制标准S许可证。这使用户能够利用Raspberry Pi的各种外围设备来构建各种控制应用程序。
CODESYS支持六种IEC61131-3标准化的编程语言，包括LD (梯形图) 和FBD (功能框图)，允许从传统PLC平滑迁移。作为全球公认的独立于特定硬件的软件，CODESYS易于软件工程师使用并提供出色的可维护性。
多平台支持
对于那些希望部分从基于PC的系统过渡到基于Raspberry Pi的系统的用户，或者将基于Raspberry Pi的系统扩展到基于PC的系统的用户，康泰克只需对程序进行最少的修改即可轻松实现迁移。
例如，当使用通过PCI总线、USB、以太网或无线连接的PC扩展卡时，康泰克的集成驱动软件可以吸收硬件差异，从而实现简单的API级程序迁移。还免费提供示例API程序以帮助简化开发。
增强的网络和物联网链接
康泰克的紧凑型嵌入式PLC具有广泛的工业网络通信功能，可支持Modbus、EtherCAT、PROFINET和EtherNet/IP。这使得康泰克的CONPROSYS nano系列远程I/O产品能够进行通信控制，并能够与其他FA控制器进行M2M通信。
同时，OPC UA服务器/客户端和Web HMI功能也允许使用集成了物联网功能的一体化控制器来实现DX。这消除了对额外设备的需求，有助于降低整体系统成本。
康泰克的新业务解决方案
传统PLC和内部开发的挑战
传统上，通用硬件PLC广泛应用于小批量系统。然而，对于高混合，低批量生产，这种方法往往证明成本高，并导致严重依赖特定的制造商。此外，制造商之间的硬件和编程语言经常不同，这带来了进一步的挑战。虽然内部开发可以为大批量生产提供成本优势，但随着开发复杂性的增加和用户需求的增加，编程和软件开发的工作量增加成为一个重大挑战。
为了应对这些挑战，康泰克提供了一个紧凑的一体化嵌入式PLC,旨在在开发成本和网络功能之间取得最佳平衡。它位于通用硬件PLC和完全内部开发之间，是满足高性能要求的中小型生产的理想选择。
小型一体化嵌入式PLC的优点
- 硬件、操作系统、CODESYS—都在一个地方
康泰克的PLC由Raspberry Pi提供动力，配备了经过工业调整的Linux操作系统和CODESYS,无需在安装过程中进行设置。康泰克还解决了关键的早期开发挑战，如硬件选择、操作系统实现和系统设置，使用户能够轻松快速地启动系统开发。
- 降低工程成本
对于设备制造商来说，工程成本的上升往往比制造成本带来更大的挑战。该PLC支持开发人员广泛使用的符合IEC61131-3标准的编程语言，使熟练的工程师更容易获得安全。此外，由于它不依赖于硬件，可以充分利用现有的工程资源，有助于降低额外的培训成本。
- 长期的可靠性和稳定的供应
作为工业级RaspberryPi模块，PLC作为一个稳定的供应框架支持，并具有RAS/RTC功能扩展、可靠和环保的设计、看门狗计时器和硬件监控功能，确保在要求严格的FA环境中持续运行所需的可靠性和质量。
- 易于维护和修理
全球可靠的Raspberry Pi硬件和康泰克专有的I/O扩展技术相结合，可最大限度地降低实施风险。此外，由于产品交付时已经完成了开发步骤，PLC提供了灵活性，可在需要时轻松更换和扩展。
有针对性的应用和市场
- FA/工业自动化
- 机床、输送线等的控制设备和传感器管理。
- 物联网/智能工厂
- 设备制造商/OEM公司
摘要
构建在ARM架构上的Raspberry Pi可以被认为是一种PC,它还具有易于访问广泛的外围设备和丰富的实用资源的额外优势。随着对工业应用的兴趣不断增长，集成特定传感器、与外围设备通信以及连接到云的信息将变得越来越容易获得，以满足各种需求。利用其通过开发用户友好的FA产品培养的技术专长，康泰克致力于通过推进扩展卡和软件的开发和销售来进一步加强Raspberry Pi业务，目标是将软件PLC定位为一种新的解决方案选择。
康泰克将继续支持测量控制行业不断发展的需求，开发硬件和设备驱动程序，以确保顺利适应技术进步。
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