โดยฝ่ายเทคนิคของ element14

‍

ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ทันสมัยซึ่งรวมส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกันเพื่อควบคุมและตรวจสอบการดำเนินงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบเหล่านี้กลายเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มผลผลิตสร้างความมั่นใจใน ความน่าเชื่อถือ และเพิ่มความปลอดภัยในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิต ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าด้านอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีได้ขับเคลื่อนการเติบโตอย่างรวดเร็วของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ทำให้เป็นรากฐานสำคัญของนวัตกรรมในภาคอุตสาหกรรม

ในบทความนี้ เราจะสำรวจแนวโน้มล่าสุดที่มีผลต่อสาขาของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และตรวจสอบอิทธิพลที่เพิ่มขึ้นต่ออุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ข้อกำหนดของ IA

องค์ประกอบสำคัญของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม (รูปที่ 1) ได้แก่ เซนเซอร์ คอนโทรลเลอร์ แอคชูเอเตอร์ อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) เครือข่ายการสื่อสาร แหล่งจ่ายไฟ ไดรฟ์ และระบบความปลอดภัย เซนเซอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า คอนโทรลเลอร์ เช่น  Programmable Logic Controller (PLC) และ Industrial PC (IPC) ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลจากเซนเซอร์ และดำเนินการตามอัลกอริธึมการควบคุมเพื่อจัดการกับแอคชูเอเตอร์ แอคชูเอเตอร์ เช่น มอเตอร์ โซลีนอยด์ และแอคชูเอเตอร์นิวเมติก จะเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นการกระทำทางกายภาพ อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสื่อสารกับระบบอัตโนมัติ ตรวจสอบกระบวนการ และป้อนคำสั่ง เครือข่ายการสื่อสารช่วยให้ชิ้นส่วนต่างๆ ของระบบอัตโนมัติโต้ตอบกันโดยใช้โปรโตคอลเช่น Ethernet/IP, Modbus และ Profibus แหล่งจ่ายไฟ เช่น ตัวแปลง AC/DC และอุปกรณ์จ่ายไฟสำรอง (UPS) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ไดรฟ์ควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์โดยใช้ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) เพื่อจัดการประสิทธิภาพของมอเตอร์ ระบบความปลอดภัย เช่น ปุ่มหยุดฉุกเฉิน รีเลย์ความปลอดภัย และม่านแสง ช่วยเพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและอุปกรณ์

แผนผังระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม (แหล่งที่มา)

Raspberry Pi ใช้สำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอย่างไร

Raspberry Pi เป็นระบบรวบรวมข้อมูลอเนกประสงค์ โดยใช้เซนเซอร์เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานและวิศวกรมองเห็นประสิทธิภาพของระบบแบบเรียลไทม์ได้อย่างเป็นธรรมชาติด้วยการสร้างแดชบอร์ดบนเว็บ การใช้งาน Raspberry Pi มีดังต่อไปนี้:

• ทำงานเป็นหน่วยควบคุมอุตสาหกรรม: Raspberry Pi อาจสามารถทดแทน  Programmable Logic Controller (PLC) ที่มีราคาแพงและเป็นกรรมสิทธิ์ได้ สามารถตั้งโปรแกรมให้ทำงานเป็น Programmable Logic Controller (PLC) สำหรับการใช้งานขนาดเล็ก ซึ่งให้เครื่องมือสำหรับการพัฒนาตรรกะควบคุมอุตสาหกรรม
• การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และการลดต้นทุน: สามารถตั้งโปรแกรม Raspberry Pi ให้โต้ตอบกับเครื่องวัดความเร่งเพื่อตรวจสอบการสั่นสะเทือนในเครื่องจักรที่กำลังหมุน ช่วยให้การบำรุงรักษาสามารถตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้แบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ เนื่องจากโมเดล AI และการเรียนรู้ของเครื่องจักร (ML) ทำงานภายในเครื่อง ความต้องการด้านความหน่วงและแบนด์วิดท์จึงสามารถลดลงได้เช่นกัน
• การประมวลผลแบบเอจด์: Raspberry Pi สามารถประมวลผลข้อมูลภายในเครื่องได้ และตัดสินใจแบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้เซิร์ฟเวอร์หรือระบบคลาวด์ส่วนกลาง ซึ่งมีประโยชน์สำหรับระบบควบคุมเครื่องจักรหรือระบบการประกันคุณภาพ นอกจากนี้ยังสามารถเรียกใช้โมเดล AI สำหรับงานต่างๆ เช่น การจดจำภาพ การตรวจจับความผิดปกติ และการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ ซึ่งทำให้มีประโยชน์ต่อระบบตรวจสอบอัตโนมัติ หุ่นยนต์อัตโนมัติ และการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
• เกตเวย์ IoT: Raspberry Pi สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์อุตสาหกรรม เซนเซอร์ และเครื่องจักรต่างๆ เข้ากับอินเทอร์เน็ตได้ ช่วยเพิ่มความสามารถในการปรับขนาดระบบ ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถตรวจสอบการทำงานในหลายสถานที่ได้ โซลูชันการเข้าถึงระยะไกลที่ปลอดภัย เช่น VPN หรือการสร้างอุโมงค์ SSH สามารถนำมาใช้กับ Raspberry Pi ได้ ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นในการมีอยู่ทางกายภาพในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายหรือห่างไกล
• ทำหน้าที่เป็นระบบ HMI: Raspberry Pi มีทั้งฮาร์ดแวร์และตัวเลือกบนเว็บ ทำให้เป็นโซลูชันที่คุ้มต้นทุนสำหรับระบบอินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI) อินเทอร์เฟซหน้าจอสัมผัสช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานควบคุมกระบวนการ ตรวจสอบสถานะระบบ และเข้าถึงสัญญาณเตือนจากพื้นที่ร้านค้าได้

Raspberry Pi สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ประสิทธิภาพการทำงาน และลดต้นทุนได้อย่างมีนัยสำคัญ การเชื่อมต่อ Raspberry Pi เข้ากับกล้องจะช่วยให้ตั้งค่าระบบกล้องวงจรปิดที่คุ้มต้นทุนได้ และสามารถนำระบบควบคุมการเข้าถึงไปใช้งานได้ โดยใช้เทคโนโลยี เช่น RFID การจดจำใบหน้า หรือวิธีการทางไบโอเมตริกซ์

โซลูชัน Raspberry Pi สำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม - โมดูลการคำนวณ

Raspberry Pi Compute Module เป็นระบบบนโมดูลที่มีขนาดกะทัดรัดและอเนกประสงค์ ซึ่งเป็นรุ่นยอดนิยมของ Raspberry Pi ที่มีการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ เช่น ป้ายดิจิทัล อุปกรณ์เชื่อมต่อสัญญาณคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก และกระบวนการอัตโนมัติ โดยมีการออกแบบที่เพรียวบางและประหยัดพื้นที่มากกว่ารุ่นเรือธงของ Raspberry Pi จึงเหมาะสำหรับการใช้ในอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย โมดูลมีการกำหนดค่าต่างๆ โดยมีหน่วยความจำและความจุในการจัดเก็บข้อมูลแบบแฟลชการ์ดมัลติมีเดียแบบฝัง (eMMC) ที่แตกต่างกัน ในจำนวนนี้ Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) และ 4SODIMM (CM4S) เป็นระบบหลักสองระบบที่ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูง หน่วยความจำ แฟลช eMMC และวงจรไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ Raspberry Pi ในระบบและฟอร์มแฟกเตอร์ที่กำหนดเองได้

โซลูชันกรณีการใช้งานจริงของการใช้โมดูลการคำนวณของ Raspberry Pi ในการใช้งานอุตสาหกรรม

ในการใช้งานจริง Raspberry Pi Compute Module ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการนำไปใช้ได้อย่างครอบคลุม ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม Revolution Pi เป็นคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมที่เปิดกว้าง มีโครงสร้างแบบโมดูลาร์ และมีต้นทุนต่ำ โดยพัฒนาขึ้นจาก Raspberry Pi และเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่สำคัญทั้งหมด CM4 Industrial ของ EDA Technology เป็นคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมแบบฝังที่ใช้ CM4 ซึ่งสามารถกำหนดค่าหน่วยความจำและความจุในการจัดเก็บที่แตกต่างกันได้ตามการใช้งาน และยังมีอินเทอร์เฟซและฟังก์ชันการสื่อสารอุตสาหกรรมที่หลากหลาย EpiSensor ได้ใช้ CM4 ในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานของบริการพลังงานแบบ IoT โดยมีเป้าหมายเพื่อรวบรวมทรัพยากรพลังงานหลายรายการเข้าเป็นโรงไฟฟ้าเสมือน (VPP) ผ่านโปรแกรมตอบสนองต่อความต้องการใช้พลังงาน นอกจากนี้ Strato Pi Max ของ Sfera Labs ยังเป็นเซิร์ฟเวอร์อุตสาหกรรมอเนกประสงค์ที่ใช้ CM4 ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานระดับมืออาชีพและอุตสาหกรรมที่ความน่าเชื่อถือและความต่อเนื่องของการบริการเป็นสิ่งสำคัญ

สรุปได้ว่า การใช้ Raspberry Pi ในภาคอุตสาหกรรมอัตโนมัติไม่เพียงแต่ช่วยลดความซับซ้อนของสถาปัตยกรรมระบบและลดต้นทุน แต่ยังช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับขนาดของระบบอีกด้วย เมื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้ขยายตัว Raspberry Pi จะมีบทบาทที่สำคัญมากยิ่งขึ้นในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ผู้ใช้และวิศวกรสามารถปลดล็อกพลังของ Raspberry Pi ด้วยตัวเลือกสินค้าอันหลากหลายของ element14 และเริ่มต้นด้วยการออกแบบผลิตภัณฑ์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่ล้ำสมัยได้อย่างราบรื่น

**จบ**

‍