工业树莓派案例11：用树莓派优化汽车生产过程的数字化和交互式设计

技术背景

制造过程中的数字化转型涉及许多因素和不同的方法。传统的作业指导书有时包含数百个纸质文档，因此执行过程中经常会有很多错误和遗漏。

而将现有的传统作业指导书转换为更直观的交互式的工作指导，可以使制造生产过程变得更加智能化，既能优化生产流程，也能大大提高生产效率。

泰国的一家嵌入式系统解决方案提供商Techsquare公司，就有这样一种想让工厂进行数字化智能化转型的想法，因此，他们与他们的客户–一家著名的日本汽车公司，通过使用工业树莓派–Revolution Pi系统作为基础，一起对其汽车生产过程中的工作指导进行了数字化和交互式设计，成功改造了他们的工厂，成功实现生产过cheng数字化转型。

他们的具体解决方案如下所述。

解决方案介绍

方案整体框架

• 每个Revolution Pi系统（由RevPi Core 3和RevPi DI数字扩展模块组成）与已经安装好的OMRON PLC进行连接。

• Revolution Pi通过RevPi DI（数字输入）从PLC接收数据，对应的工作指导通过工业树莓派核心模块RevPi Core
  3的HDMI接口显示在监视器上。

• 包括工作步骤记录在内的各类数据通过RevPi Core 3的以太网连接发送到云以进行跟踪和分析。

  这种转变应用了日本著名的Kaizen概念:通过执行较小的改进措施来实现较大的目标，也从整体上大大提高了工厂的生产效率。

本案例使用的模块

核心模块

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：

序号	描述
01	1个RJ45以太网插座
02	2个USB 2.0插座
03	1个Micro HDMI插座
04	1个Micro USB 2.0插槽
05	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：

序号	描述
01	电源：12-24 VDC -15％/ +20％，max.10W
02	工作温度：-40°C至55°C
03	ESD保护：符合EN 61131-2和IEC 61000-6-2的4 kV / 8 kV
04	浪涌/冲击测试：根据EN 61131-2和IEC 61000-6-2进行
05	EMI测试：根据EN 61131-2和IEC 61000-6-2
06	UL认证（UL文件编号E494534）

I/O模块

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，所有版本的I/O模块都有抗干扰保护，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个输出中的每个通道激活PWM功能，为14个输入通道中的每个通道激活计数器功能。