Одно из первых решений на Raspberry Pi4 для промышленной автоматизации

Обычно это два параллельных мира: с одной стороны стоят вендоры и их решения корпоративного класса - MOXA, Advantech, ICPDAS, IEI, Axiomtek и подобные, с другой - недорогие и доступные каждому решения для автоматизации на Arduino, Raspberry Pi, Orange Pi, Rock Pi и т.п.

Вендоры надежны, их решения проверены годами, но они очень дорогие и порой требуют поддержки самого производителя. Решения же «малых» автоматизаторов дешевы, но не всегда отличаются надежностью и поддержкой со стороны разработчика. Однако аудитория Raspberry Pi огромна (благодаря доступности платформы) и имеет огромное количество наработок, расширений, открытых библиотек.

Компания Advantech - флагман промышленных решений, наконец-то сделал шасси с платой расширения для самого популярного DIY-компьютера Raspberry Pi4. Сама платформа Raspberry к 4-й версии была усовершенствована, и Advantech готов делать решения на ее основе со своим логотипом.

Нашему вниманию представлено первое (без преувеличения) «индустриальное» шасси для Raspberry Pi.

Опуская сейчас технические детали, надо сказать, что нужный эффект достигнут - такого качественного, приятного и многофункционального корпуса для Raspberry Pi еще не делал никто. Все выполнено по высшим стандартам корпусов для промышленных решений. Что немаловажно, это очень красиво и приятно на ощупь.

Исполнение

Шасси Advantech UNO-220 выполнено в виде безвентиляторного корпуса и платы расширения. Состоит из двух частей: монолитной из алюминиевого сплава и крышки из листового металла.

• Крепления на стену или щитовую панель (с резиновыми подушками для защиты от вибрации);
• Имеет отверстия для крепления на DIN-рейку (опционально);
• Бесшумный корпус-радиатор;
• Дополнительно разведены на колодки порты RS232/485;
• GPIO «под зажим», что очень удобно.

Рис.1: Advantech UNO-220 - верхняя панель, она же радиатор. Блок с логотипом – ещё и теплоотвод для процессора RaspberryPi

Плата расширения для Raspberry входит в состав шасси и реализует полезные дополнения:

• У разработчика появляется 2 последовательных порта;
• Набор стандартных «ножек» Raspberry для подключения датчиков;
• Дополнительная плата microSD для хранения информации и бекапов.

Рис. 2: Advantech UNO-220 и Raspberry Pi4 перед сборкой

Отвод тепла

Отвод тепла реализован грамотно, как и у всех решений Advantech - через теплоотводящий канал и радиатор-корпус (кондуктор, см. рисунки 3 и 4).

Рис. 3: Advantech UNO-220 перед сборкой (вид с одного торца). Здесь показано решение для теплоотвода Raspberry Pi

Рис. 4: Advantech UNO-220 перед сборкой, вид с другого торца

Инсталляция Raspberry в шасси

Это достаточно простая операция. Необходимо соединить колодку с GPI и закрутить четыре «бочки», которые закрепляют Raspberry на Advantech, а 4 винта закрепляют крышку шасси (см. рисунки 2, 7 и 8). Так же для вывода шлейфов MIPI CSI с Raspberry Pi предусмотрена пластиковая вставка, что упрощает подключение периферии по данному интерфейсу (не требуется обрабатывать металл).

Рис. 5: Raspberry Pi4 и Advantech UNO-220 в сборе, вид на порты USB и Ethernet Raspberry Pi4

Мало того, Advantech на оборотной стороне шасси нанес подробную инструкцию.

Кратко о Raspberry Pi4

Что важно с нашей точки зрения:

• USB 3.0;
• 4-ядерный ARMv8;
• 1Gbit Ethernet c POE;
• Память DDR4;
• Питание Type-C.

Рис. 6: Raspberry Pi4 и Advantech UNO-220 в сборе, видим две SD карты – RaspberryPi и на плате расширения шасси

Существуют несколько вариантов плат, отличающихся объемом оперативной памяти:

• 2 Гб;
• 4 Гб;
• 8 Гб.

Накопитель

Как известно, Raspberry «грузится» и работает с microSD карт. Это считается ее уязвимым местом, так как карты бывают разного качества, разного класса, и дешевые часто «вылетают». Для того, чтобы минимизировать такие случаи, мы закупили microSD промышленного исполнения двух видов:

• От 0 до 70 градусов;
• От -25 до +85 градусов.

Рис. 7: Raspberry Pi4 + Advantech UNO-220 – видсверху

Дополнительная карта позволит делать бекапы и быстро восстановить систему, даже при отказе основной карты. В ближайших планах у нас проверить работу RaspberryPI + Advantech в нулевой и минусовой температурах.

Рис. 8: Raspberry Pi4 + Advantech UNO-220 - вид на пружинные колодки платы расширения шасси и боковые порты Raspberry

 Программная начинка

Программная начинка для Raspberry весьма разнообразна. Классическая Linux для Raspberry - Rasberrian OS, а все многообразие вариантов ОС можно посмотреть по ссылке.

Рис. 9: Raspberry Pi4 + Advantech UNO-220 - общий вид перед последним действием

Рис. 10: Raspberry Pi4 + Advantech UNO-220 - вид на колодки и боковые порты

Astra Linux

Мы протестировали AstraLinux, и он оказался вполне рабочим. Более детальное тестирование мы проведем позже, пока готовы предоставить несколько снимков экрана.

Снимок 1: Ядро 5.4.0, архитектура 64bit (в отличие от Raspberrian c его 32-х битной архитектурой).

Снимок 2: х4 ядра процессора, 2 microSD

Снимок 3: Видно, что в режиме работы с десктоп-приложениями задействованы почти все 4 Гб доступной ОЗУ. Возможно, что для комфортной работы в «Астре» требуется 8 Гб памяти. Проверим немного позже.

Снимок 4: При энкодинге захваченного экрана утилитой recordmydesktop, одно ядро системы нагружено полностью. Предполагаем, что требуется оптимизация программного обеспечения, но в целом результаты крайне интересные.

Raspberry Pi OS

Снимок 5: Ядро 5.10.17, архитектура х32 (в отличие от Astra c её архитектурой х64).

Снимок 6: х4 ядра процессора.

Снимок 7: Видно, что в режиме работы с десктоп-приложениями задействовано около 500-700 Мб доступной ОЗУ. Свободно около 3 Гб. Система х32, оптимизирована разработчиками и сообществом. Тесты в планах.

Снимок 8: При энкодинге захваченного экрана утилитой recordmydesktop одно ядро системы нагружено полностью - результаты и выводы аналогичны Снимку 4.

Все-таки вопрос, вероятнее всего, к оптимизации самой утилиты на многопоточность. Тестам быть. Продолжение следует.

Товар из статьи

Доступно к заказу

UNO-220-P4N1AE 6135900

Сравнить В закладки