树莓派跑CODESYS：实现PLC自动化控制的基础平台

树莓派跑CODESYS：实现PLC自动化控制的基础平台

随着科技的不断发展，自动化控制技术越发成熟。在工业自动化应用中，PLC（Programmable Logic Controller）已经成为了不可或缺的部分。然而，传统的PLC设备在价格、性能、灵活性等方面存在一定的局限性。近年来，越来越多的技术人员开始转向树莓派作为新型的PLC控制器，结合CODESYS平台进行PLC程序开发，使控制系统更加高效便捷。

本文将详细介绍如何使用树莓派作为基础平台，搭建CODESYS环境，以实现PLC自动化控制。

## 一、树莓派介绍

树莓派是一种低成本、基于Linux操作系统的微型电脑。它具有小巧玲珑、低功耗、高扩展性等特点，非常适合嵌入式控制系统的开发和应用。树莓派从第一代的A/B/B+，到第二代的B+/A+/2B，再到目前的3B/4B等版本，每一代都有着更加强大的性能和更多的扩展接口。

## 二、CODESYS介绍

CODESYS是一种广泛应用于自动化工业领域的软件开发平台。它提供了强大的PLC编程工具，支持多种编程语言和绝大多数国际标准通信协议，能够同时运行多个任务和多个程序。CODESYS的灵活性和可扩展性，使得它可以适应各种复杂的控制系统需求。

## 三、树莓派与CODESYS结合

树莓派和CODESYS的结合，使得我们可以使用小巧的硬件平台搭配强大的软件工具，实现高效的PLC控制系统。其总体方案如下：


在这个方案中，树莓派作为主控板，连接各种传感器和执行机构，通过运行CODESYS平台上的程序，实现对系统的控制。其中，树莓派可以通过各种方式与设备进行通信，支持GPIO、SPI、I2C等多种接口。

## 四、树莓派环境搭建

1. 制作启动卡

首先，需要将树莓派的Linux系统安装到MicroSD卡中，这样才能启动树莓派。制作启动卡的方法如下：

* 下载并解压官方系统镜像文件，推荐使用[Raspbian](https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/)。
* 使用SD卡读卡器连接电脑，在磁盘管理器中查看SD卡编号。
* 在命令行工具中，输入以下命令，将系统镜像拷贝到SD卡中。

```
dd bs=4M if=系统镜像.img of=/dev/sdX conv=fsync
```

其中，if参数为系统镜像文件路径，of参数为SD卡路径（需要根据实际情况修改），bs参数表示4M字节一次读写。

2. 配置网络连接

完成启动卡制作后，将SD卡插入树莓派，启动树莓派后需要配置网络连接。方法如下：

* 执行以下命令进入网络配置界面。

```
sudo raspi-config
```

* 选择“Network Options”，进入子菜单。
* 选择“Wi-Fi”，输入Wi-Fi名称和密码，连接至网络。

3. 安装CODESYS

完成网络连接配置后，就可以安装CODESYS了。具体方法如下：

* 执行以下命令将代码存储库添加至软件源列表。

```
wget -qO - https://apt.codesys.com/debian/Release.key | sudo apt-key add -
sudo sh -c 'echo "deb https://apt.codesys.com/debian/ stretch main" > /etc/apt/sources.list.d/codesys.list'
sudo apt-get update
```

* 执行以下命令安装CODESYS Runtime。

```
sudo apt-get install -y codesys
```

* 安装完成后，可使用以下命令启动CODESYS。

```
sudo systemctl start codesyscontrol.service
```

4. 连接外设

完成上述步骤后，就可以开始连接外设了。利用树莓派的GPIO接口，我们可以连接各种传感器和执行机构，实现对系统的控制和监测。下面是几个常用的例子：

* 连接LED灯

将LED的正极连接至GPIO18引脚（BCM编号为24），负极接地。在CODESYS中新建一个程序，在“Pou”文件夹中添加“Visualization - LEDs”模块，即可控制LED的状态。

* 连接按键

将按键的一端连接至GPIO17引脚（BCM编号为23），另一端接地。在CODESYS中新建一个程序，在“Pou”文件夹中添加“Communication - Input”模块，即可读取按键状态。

* 连接温湿度传感器

将DHT11温湿度传感器的正极连接至GPIO22引脚（BCM编号为25），负极接地。在CODESYS中新建一个程序，在“Devices”文件夹中添加“CODESYS Device Packages for Raspberry Pi”模块，即可读取传感器数据。

5. 编写程序

在完成硬件连接和CODESYS安装后，就可以开始编写程序了。CODESYS支持多种编程语言，如ST、LD等。下面是一个简单的PLC控制程序示例：

```
PROGRAM Main
VAR
    bAlarm : BOOL;
END_VAR
```

上述程序定义了一个变量bAlarm，表示系统是否出现异常。我们可以在程序中添加各种逻辑运算、定时器等操作，实现对传感器和执行机构的控制。

## 五、总结

本文介绍了如何利用树莓派作为基础平台，结合CODESYS平台进行PLC程序开发，实现自动化控制。通过学习本文，您可以掌握树莓派环境搭建、外设连接、CODESYS编程等方面的知识。希望这篇文章能够给您带来帮助！

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扩写：

1. 树莓派的应用领域

除了作为PLC控制器，树莓派还有许多其他应用领域。例如，它可以作为家庭娱乐中心，通过连接电视或者投影仪，播放高清视频；它可以作为智能家居中枢，控制各种智能设备，实现自动化控制；它还可以作为基于物联网的开发平台，搭建各种物联网系统，实现数据采集、处理和传输等功能。

2. CODESYS在工业控制中的应用

CODESYS作为一种广泛应用于工业自动化领域的软件平台，除了可以在树莓派上运行，还可以在各种常规的工业控制器上运行。CODESYS的应用领域包括机床、自动化生产线、电力管理、水处理等多个方面。CODESYS不仅可以实现PLC编程，还可以支持HMI界面设计、数据库连接等功能，可以满足各种复杂控制系统的需求。

3. 树莓派的优缺点

树莓派作为一种新型的嵌入式开发平台，在多个领域都有着不同的应用。其优点包括小巧玲珑、低功耗、易于扩展、价格亲民等；缺点则包括性能相对较低、受限于Linux操作系统等。但是，随着技术的不断发展，树莓派的性能也在不断提升，将会有更广泛的应用场景。

4. 其他开源PLC控制器

除了树莓派和CODESYS结合的方式，还有许多其他开源的PLC控制器可以选择。例如，基于Arduino平台的OpenPLC和基于PC平台的LinuxCNC等。这些开源的控制器平台，具有灵活性高、可扩展性强、成本低等优点，可以满足一些特殊场景的需求。

文章大纲：

一、 树莓派介绍
  A. 树莓派特点
  B. 树莓派版本及性能
二、 CODESYS介绍
  A. CODESYS特点
  B. CODESYS应用领域
三、 树莓派与CODESYS结合
  A. 方案介绍
  B. 树莓派连接外设
  C. 编写PLC控制程序
四、 树莓派环境搭建
  A. 制作启动卡
  B. 配置网络连接
  C. 安装CODESYS
五、 扩展内容
  A. 树莓派应用领域
  B. CODESYS在工业控制中的应用
  C. 树莓派的优缺点
  D. 其他开源PLC控制器
                                                                                                                                                                                                                                                 以上内容来自  AI机器人，如需继续对话，则在此回答下“点击回复” 或者 在提问时  “@机器人”！禁止 "黄赌毒及政治敏感"，违者封号，严重者 提交 网警公安部门。本站不对内容真实性负责，AI机器人有时候会乱说一通……