Raspberry Pi en la Industria

Dada la gran popularidad de Raspberry Pi, su uso también se ha extendido en la industria. Raspberry Pi para la industria: https://www.raspberrypi.com/for-industry/ 

Artículo de Raspberry Pi en la industria: https://blog.temboo.com/raspberry-pi-iot/

• Barato
• Disponibilidad
• Documentación y soporte de la comunidad

Problema de uso de Raspberry Pi en productos comerciales: https://tecnoticias.net/2019/07/20/por-que-la-raspberry-pi-no-es-una-buena-opcion-para-productos-comerciales/

Una primera opción es usar una carcasa para carril DIN:

• http://www.hwhardsoft.de/english/projects/rasppibox-open/
• Comprar: http://www.modmypi.com/raspberry-pi/cases/din-rail-mount/raspibox-open-plus-prototyping-din-rail-raspberry-pi-case/
• Montaje: http://www.instructables.com/id/How-to-install-the-Raspberry-Pi-to-a-cap-rail/?ALLSTEPS

Uso con Codesys: https://www.instructables.com/id/Raspberry-Pi-Based-IEC-61131-3-Compatible-PLC/

Interesante módulo con salida de relés y entradas opto aisladas http://www.hwhardsoft.de/english/simplibox/io/

Tarjetas microSD de Grado Industrial

La tarjeta microSD de Raspberry Pi es el talón de Aquiles de Raspberry Pi para su uso en entornos industriales.

El compute module de Raspberry Pi https://www.raspberrypi.com/products/compute-module-4/?variant=raspberry-pi-cm4001000 que lleva eMMC Flash en lugar de microSD

Pero podemos usar en Raspberry Pi tarjetas microsd de grado industrial PSLC.

Las tarjetas microSD están disponibles en tres estándares de capacidad: SD (Standard Capacity), SDHC (High Capacity) y SDXC (eXtended Capacity) y con el bus hasta UHS-I. Algunos modelos cuentan con una interfaz SPI adicional. El pequeño formato, el bajo consumo energético y la amplia gama de tipos de NAND (SLC, pSLC, MLC) hacen que las tarjetas microSD se conviertan en unos soportes de almacenamiento de elección para varios diseñadores industriales.

Técnicamente, una NAND hace referencia a una puerta lógica; concretamente a una que produce una baja (0) cuando el resto de las salidas están en alta (1). Esta propiedad permite realizar cualquier tipo de operación binaria básica usando una combinación de puertas lógicas de este tipo. Las memorias NAND (o flash NAND) son un tipo de memoria no-volátil que no requiere de energía para almacenar datos.

Primero, definamos los diferentes tipos de celdas de memoria NAND Flash:

• En SLC (Single Level Cell), cada celda tiene un 1 o un 0. Esta es la forma más confiable.
• En MLC (Multi Level Cell), cada celda contiene 2 bits de datos, por lo que hay 4 niveles de carga por celda, lo que duplica la densidad a expensas de aumentar la sensibilidad a cualquier variación de carga.
• En el más reciente TLC (Triple Level Cell), contiene 3 bits por celda y es la forma más densa y menos duradera.

pSLC es pseudoSLC y SLC ya es grado industrial. pSLC significa pseudo celda de un solo nivel. El flash pSLC usa componentes flash MLC NAND, pero la totalidad de cada celda no se usa para el almacenamiento, lo que limita la cantidad de datos que se pueden almacenar en cada celda. Estos productos a menudo se promocionan como de grado industrial, pero pSLC y SLC son muy diferentes.

Comparativa entre pSLC y SLC: https://www.delkin.com/blog/comparing-pslc-and-slc/ 

Más información:

• https://www.cactus-tech.com/resources/blog/details/slc-pslc-mlc-and-tlc-differences-does-your-flash-storage-ssd-make-the-grade/ 
• https://www.kingston.com/es/blog/pc-performance/difference-between-slc-mlc-tlc-3d-nand 
• https://www.profesionalreview.com/2019/12/10/memorias-nand/ 

Ejemplos de tarjetas microSD de grado industrial:

• https://www.kingston.com/latam/memory-cards/industrial-grade-microsd-uhs-i-u3
• https://www.pcbox.com/sdcit2-8gb-8gb-microsdhc-industrial-c10-a1-pslc-card—sd-adapt-er/p
• https://www.syslogic.com/eng/industrial-grade-ssd-solid-state-drive-40003.shtml 

pSLC para aplicaciones IoT: https://business.kioxia.com/content/dam/kioxia/ncsa/en-us/business/memory/asset/KIOXIA_pSLC_for_IoT_devices_Tech_Brief.pdf

Una eMMC se compone de memoria flash NAND SLC o MLC. Esta memoria se conecta en paralelo directamente con la placa base del dispositivo. El controlador integrado se hace cargo de colocar los datos en la memoria, liberando al procesador de esta tarea. 

Y ver en comparación con las eMMC: https://blogs.directinsight.co.uk/nand-flash-types-in-embedded-slc-mlc-tlc-pslc/ 

Panel y PLCs Industriales Basados en Raspberry Pi

PLC/PAC Industrial Shields: https://www.industrialshields.com/industrial-plc-pac-raspberry-pi-20211210-lp 

De industrial Shields: https://www.industrialshields.com/es_ES/industrial-panel-pc-based-on-raspberry-pi

Productos: https://www.industrialshields.com/es_ES/shop/category/hmi-and-panel-pc-panel-pc-3

Comprar: https://www.industrialshields.com/es_ES/shop/product/touchberry-pi-10-1-raspberry-pi-4b-1478?category=3

Guia de Usuario: https://www.industrialshields.com/web/content?model=ir.attachment&field=datas&id=137792&

UPS y RTC shield: https://www.industrialshields.com/es_ES/shop/product/raspberry-pi-ups-and-rtc-shield-584?search=raspberry

Módulos de Entradas y Salidas

Web: http://developer.opto22.com/pi/

Uso con Node-RED: http://developer.opto22.com/nodered/general/

UniPi

Unipi: https://www.unipi.technology/ 

Productos: https://www.unipi.technology/products

• UniPi Neuron: https://www.unipi.technology/products?category=2 
• Hardware: https://www.unipi.technology/hardware_documentation/technical-intro-to-neuron-products-41
• Uni Pi Axon: https://www.unipi.technology/products?category=13 

Revolution Pi

Web: https://revolutionpi.com/ 

Productos: https://revolutionpi.com/revolution-pi-series/ 

Comprar: https://revolutionpi.de/shop/en/ 

HW industrial basado en Raspberry Pi: https://hardwaresfera.com/noticias/hardware/raspberry-pi-crean-los-modulos-kunbus-basados-en-una-compute-module-3-para-iot-y-para-industria/

Características:

• PLC + IPC + HMI + retrofit unit 
• Normativa industrial: EN61131-2
• Usa el compute module B+ con hasta 32 GB
• Crypto chip security chip
• Lenguajes de programación: Node-RED, CODESYS, Logic.CAD3 y Python (Para CV y ML)

Tiene un interfaz gráfico de configuración, tanto del HW como del SW: 

Iono Pi/Strato

Web: https://www.sferalabs.cc/

Unidades de control: https://www.sferalabs.cc/strato/

Módulos de entrada y salida: https://www.sferalabs.cc/iono-pi/

Artículo: https://www.open-electronics.org/iono-pi-a-raspberry-pi-based-plc/

Articulo: https://www.hackster.io/news/strato-and-iono-pi-enhance-the-raspberry-pi-s-looks-and-capabilities-35dd773cef2e#.axjqpyran 

Hardware industrial basado en plataformas abiertas extendidas y respaldadas por la comunidad, como Raspberry Pi, Arduino y Pycom:

Flowfinity M1: https://www.sferalabs.cc/blog/flowfinity-introduces-the-m1-controller-developed-in-collaboration-with-sfera-labs/

Web de Flowfinity: https://www.flowfinity.com/apps/iot-solutions-edge-computing.aspx 

Pigeon

PLC basado en Raspberry Pi: https://pigeoncomputers.com/

Fabricante: https://www.kristech.eu/

Modelo instalado para control de freecoling en máquina de climatización: https://pigeoncomputers.com/products/pigeon-rb300/

Tiene una salida HMDI a la que se puede poner una pantalla y hacer un HMI

Nuevo Rapberry Pi OS https://pigeoncomputers.com/software/new-raspberry-pi-os-image-for-pigeon-computers-is-now-available/

Nuevo producto: https://pigeoncomputers.com/hardware/new-pigeon-rb350-cm3-will-be-available-soon/

Rex controls (Software)

No solo hay HW industrial basado en Raspberry Pi, sino software industrial para Rpi. Amplia gama de dispositivos soportados.

REXYGEN es un software de control en tiempo real altamente personalizable que combina algoritmos avanzados con simplicidad. REXYGEN convierte su dispositivo de hardware en un controlador de automatización en tiempo real, una puerta de enlace de comunicación, un registrador de datos o un dispositivo especializado de propósito único.

Usa raspberry Pi y otro HW como scada y programación tipo ladder:

• https://www.rexcontrols.com/ 
• https://www.rexygen.com/rexygen-runtime-core-rexcore/
• Rexigen: https://www.rexcontrols.com/rexygen 
• http://www.intellisys.it/pio/pio-rex-control-system/?___store=pio_en&___from_store=pio_it
• http://www.rexcontrols.com/articles/rex-on-raspberry-pi-meets-arduino

ROT (foggify)

Web: https://foggify.io/ 

RoT es dispositivo está especialmente diseñado para la industria 4.0: http://foggify.io/index.php/innovation-lab/productos-foggify/reliability-of-things/

Catálogo: http://foggify.io/wp-content/uploads/2020/02/CATALOGO-ROT-web.pdf 

Otros Módulos

BH3 General Purpose Industrial gateway box: https://bh.bizright.co.jp/en/index.html

Hat Industrial: https://www.digikey.es/es/articles/techzone/2018/jan/build-a-low-cost-industrial-controller-with-the-raspberry-pi-3

OpenPLC en Raspberry Pi: https://www.openplcproject.com/getting-started-rpi

Getting Started Open PLC: https://www.openplcproject.com/getting-started

Raspberry Din: https://whitebream.com/raspberry-din.shtml

Extensión Raspberry Pi: https://www.amazon.es/PiXtend-L-Extension-Board-programmable/dp/B07GNDJY68

Machinon: https://www.hackster.io/news/machinon-takes-the-hard-work-out-of-building-a-raspberry-pi-home-automation-system-edda1d4c5adb 

Alternativa a Raspberry Pi

Además de usar Raspberry Pi en la industria como un PLC o autómata, también se está usando como un servidor de aplicaciones: broker MQTT, Node-RED, Base de Datos, ejecución de scripts, etc…

Como alternativa a este uso de Raspberry Pi, se puede usar un servidor con un Sistema Operativo Linux o incluso Windows en las propias instalaciones o un servidor dedicado, un VPS, un servidor cloud o incluso en un contenedor (Docker). Puede tener aplicaciones:

• Mosquitto
• BBDD (InfluxD, MongoDB)
• Grafana
• Node-red
• Otros servicios automatizados…

Se puede usar un NUC en lugar de una Raspberry Pi.

O un NUC industrial

Por ejemplo recoger datos modbus usando una Raspberry Pi o un servidor:

• https://github.com/jecrespo/Analizador-de-Red-SENTRON-PAC3200
• https://github.com/jecrespo/Wibeee-Data-Collector