Промышленная HMI-панель на базе Raspberry Pi с поддержкой PROFINET RT и OPC UA
Платформа:
- Одноплатный компьютер Raspberry Pi 5 (Pi5 All-in-one Display: quad-core Arm Cortex-A76 64-bit 2.4GHz CPU), 7inch 720×1280.
Программное обеспечение:
- Embedded Linux: Yocto Project
- OPC UA: open62541
- Промышленный протокол: PROFINET IO Device (RT)
- Qt 6
Клиент и бизнес проблема
Разработчик и системный интегратор решений для промышленной автоматизации, специализирующийся на создании гибких SCADA-систем и человеко-машинных интерфейсов (HMI) для сложных технологических линий. Основные заказчики — средние промышленные предприятия в сегментах пищевой промышленности, водоочистки и упаковки.
Ключевыми проблемами при внедрении HMI-панелей на базе Raspberry Pi с поддержкой PROFINET RT и OPC UA являются:
- Готовые промышленные HMI-панели от ведущих вендоров (Siemens, Beckhoff, Schneider Electric) имеют высокую стоимость, которая часто не укладывается в бюджет проектов для среднего бизнеса, особенно при необходимости установки нескольких панелей на одной линии. Это делало комплексную визуализацию экономически нецелесообразной.
- Отсутствие гибкости и сложность кастомизации: готовые HMI имеют закрытую, фиксированную функциональность и ограниченный набор встроенных драйверов. Реализация нестандартных функций либо невозможна, либо требует дорогостоящего заказного программирования на уровне вендора.
- Зависимость от вендоров и сложность поддержки однотипного интерфейса: заказчик стремился к единому, узнаваемому интерфейсу для всех своих шкафов — это часть бренда и снижает затраты на обучение сервисных инженеров и операторов. Готовые панели с закрытым ПО не позволяли глубоко кастомизировать ОС, шаблоны проектов и создать по-настоящему единую среду разработки и эксплуатации для всей линейки продуктов (серия 200-300 устройств в год).
Решение
Разработка унифицированной промышленной HMI-панели на базе Raspberry Pi 5 с поддержкой PROFINET RT и OPC UA
- Высокопроизводительная и перспективная аппаратная платформа на базе Raspberry Pi 5: Использование нового 4-ядерного 64-битного процессора Arm Cortex-A76 (2.4 ГГц) Raspberry Pi 5, который обеспечивает многократный прирост производительности для сложных интерфейсов и параллельных задач.
- Глубокая автоматизация разработки и кастомизации под единый стандарт: разработка плагинов и конвертеров, автоматически генерирующих базы тегов HMI и OPC UA Information Model из проектов TIA Portal, CODESYS V3. Создание фирменной библиотеки виджетов Qt 6, строго соответствующей гайдлайнам заказчика, что обеспечивает единообразие всех 200-300 панелей в год и ускоряет разработку типовых проектов на 60-70%.
- Контролируемая генерация GSDML-файлов по заданным шаблонам. Гарантирует корректность, стандартизацию описаний для всего парка устройств и их бесшовный импорт в TIA Portal.
Ценность для клиента
Для производителя HMI панелей:
- Быстрый выход на рынок с PROFINET и OPC UA
- Снижение себестоимости и сроков разработки за счёт использования готовой, высокопроизводительной одноплатной платформы Raspberry Pi 5
- Выход в Siemens-экосистему
- Сокращение времени внедрения и поддержки
Для конечного заказчика (завод):
- Отсутствие шлюзов и преобразователей
- Стандартная диагностика и alarms
- Быстрая замена и масштабирование
- Централизованная диагностика
- Предсказуемое поведение HMI в системе
Итог: Разработана и внедрена высокопроизводительная промышленная HMI-платформа на Raspberry Pi 5, которая за счёт открытой архитектуры, поддержки PROFINET RT и OPC UA позволила заказчику радикально снизить затраты, унифицировать интерфейсы на всем парке оборудования и заложить основу для масштабируемой Industrial 4.0 — стратегии в условиях серийного производства.
Связаться с нами