工业级树莓派应用案例5：铁路注水系统改造

应用背景

火车上的水储存在火车的车顶，每节车厢的车顶都有一个储水箱，里面的水可以供车厢里的乘客使用。每一趟列车在出发之前都会往储水箱里面灌满水并抽出废水。为了确保这些过程顺利进行，Revolution Pi系统接管了这种淡水加注站的控制。

解决方案

该项目中的Revolution Pi系统由RevPi Core 3和RevPi DIO数字I/O扩展模块组成。两个可防止软管接头脱落并带有考勤检测功能的电气封闭装置，控制面板上的按钮和LED指示灯，一个开关柜和两个管道跟踪加热器，一个水表，一个电磁球阀以及工作照明均由Revolution Pi系统进行控制。

Revolution Pi系统可确保永远不会同时拆卸饮用水和废水软管，并且，当系统空闲24小时后，将自动进行60秒的卫生冲洗。通过独立的DIN轨道路由器连接到Internet，Revolution Pi系统还能自动检索天气和温度数据，并在需要时激活所连接的加热器。

如果在操作过程中有故障发生，这些故障将实时传输到控制中心内的西门子系统，并以图形方式显示在专门创建的仪表板上。

同时，所有负责的维修技术人员都会通过SMS和Email收到一条包含相应故障的详细信息的邮件。如果现场的控制元件损坏，还可以远程控制系统的所有重要功能，并且系统的所有操作都会被记录。

因此，所需的功能测试可以由联邦铁路局精确复制并进行远程监控。过程中记录下来的系统消耗和使用情况等信息还可以用于快速进行泄漏检测。

应用模块

01 RevPi Core3
RevPi Core 3具有定制的Raspbian系统，预先安装了RT补丁，配备Raspberry Pi计算模块3，内置Broadcom的多核处理器具有足够的能力来执行诸如图像处理之类的复杂任务，可以完成高性能要求的任务。

性能参数

处理器	博通BCM2837
核心数	4
时钟频率	1.2GHz
内存	1GB
eMMC闪存	4GB

RevPi Core 3使用了最先进的高效DC-DC转换器（总体效率大于80％），从而可以有效减少发热。模块不仅可以在20.4 V至28.8 V标准化的电源电压范围运行，也可以在10.2 V输入电压下运行，这意味着您甚至可以使用汽车电池或太阳能电池板作为电源。先进的保护电路可确保即使在输入电源线上受到大量电磁干扰的情况下，模块也能连续运行（前提是正确连接了功能性接地）。

像Raspberry Pi一样，RevPi Core 3也配备了通用接口：
1个RJ45以太网插座
2个USB 2.0插座
1个Micro HDMI插座
1个Micro USB 2.0插槽
2 个PiBridge（用于RevPi模块扩展）

RevPi Core 3模块可以适应恶劣的工业环境：
电源：12-24 VDC -15％/ +20％，max.10W
工作温度：-40°C至55°C
ESD保护：符合EN 61131-2和IEC 61000-6-2的4 kV / 8 kV
浪涌/冲击测试：根据EN 61131-2和IEC 61000-6-2进行
EMI测试：根据EN 61131-2和IEC 61000-6-2
UL认证（UL文件编号E494534）

02 RevPi DIO

I/O模块有三种版本，均可以通过PiBridge与Core模块直接相连。它们的前端都具有相同的28针I/O连接器。除了具有14个数字输入和14个数字输出的标准版本外，还有两个特殊版本，它们仅具有16个数字输入或16个数字输出。根据EN 61131-2的要求，所有版本都有抗干扰保护，并且可以在-40°C到55°C的温度范围，相对湿度高达93%的环境内运行。此外，所有数字I/O模块都具有UL认证（UL文件号E494534）。

输入和输出的开关状态通过PiBridge与RevPi Core的中央处理映像进行周期性数据交换。除了切换状态之外，还可以周期性地传输可能的错误状态（诊断数据）和配置数据。RevPi DIO模块还配备了PWM（脉冲宽度调制）和计数器输入，可以分别为14个输出中的每个激活PWM功能，为14个输入通道中的每个通道激活计数器功能。

附录

工业级树莓派DIO模块··实操视频：

RevPi树莓派的DIO模块简单应用与TCP传输