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工控獨家|基于實時linux的國產化PLC解決方案

工控獨家|基于實時linux的國產化PLC解決方案

——— 專為硬實時而生的望獲實時Linux

基于望獲實時Linux的國產化PLC(可編程邏輯控制器)解決方案可以為工業自動化領域提供可靠、高效的控制系統。

      PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)是一種專用于工業自動化的計算設備。它的主要功能是對工業過程進行控制和監控。PLC最初是為替代繼電器邏輯控制系統設計的,但隨著技術的發展,它們現在能夠處理更復雜的任務,包括數據處理、通信和監控。

      另外一方面,PLC(可編程邏輯控制器)與Linux的結合越來越普遍,特別是在工業自動化領域。越來越多的現代PLC系統選擇在Linux操作系統上運行。Linux提供了開放、靈活和穩定的操作環境,可以實現對PLC功能的強大支持。PLC系統通常需要高實時性,以確保對輸入輸出信號的快速響應。實時Linux通過改進內核調度和中斷處理機制,可以提供更好的實時性能。要更好地支持PLC系統,需要在操作系統調度的實時性、通訊的高效性和運行的穩定性上下功夫。

二、自適應實時調度:智能優化PLC控制  

      為減少國產化PLC控制端軟件的部署時修改和調整工作量。望獲實時Linux設計了一個自適應實時調度算法,能夠根據實時進程的特性自動設置進程的運行參數。算法的設計目標是確保高優先級的實時任務能夠在其截止時間前完成。能夠動態調整進程的調度參數,以適應不同類型的實時任務。保證所有實時任務能夠獲得足夠的處理時間,不會出現饑餓現象。

      自適應實時調度算法的核心思想是根據實時進程的特性(如周期性、執行時間、截止時間等)動態調整其調度參數(如優先級、時間片等)。這是通過以下幾個步驟實現的:首先是對實時任務特性的識別,例如周期性執行的任務,具有固定的執行周期和截止時間。或非周期性任務,即不具有固定周期的任務,可能具有柔性的截止時間。然后是根據任務的特性,動態調整其調度參數,例如任務的設定運行周期和任務的設定截止時間等。
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圖示展示了算法對實時任務特性的采集與調度參數的動態調整過程,直觀展現了望獲實時Linux在提升PLC系統實時性方面的技術優勢。

三、實時增強機制:精準控制,高效通信

      基于Linux PREEMPT-RT技術及dpdk vhost高性能網絡技術,望獲實時Linux對PLC系統進行了深度優化。dpdk vhost網絡接口的應用,大幅降低了網絡報文收發延遲,提升了控制精度;同時,對內核網絡路徑的優化減少了不必要的開銷,進一步增強了系統的實時性和控制性能。
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    圖示清晰展示了望獲實時Linux如何通過實時增強機制提升PLC系統的整體性能。

四、穩定性強化:護航工業自動化安全

      為了增強望獲實時Linux的國產化PLC解決方案的穩定性,操作系統在定制過程中,對內核進行精簡,移除不必要的模塊和驅動,減少系統復雜度和潛在的不穩定因素。配置合適的內存管理策略,減少內存碎片和內存泄漏風險。

      另外望獲實時Linux從測試方面增強穩定性,編寫單元測試用例,確保每個模塊的功能正確。進行集成測試,確保各模塊間的接口和交互正確。進行全面的系統測試,模擬實際運行環境,測試系統的穩定性和可靠性。進行長時間的老化測試,模擬系統在實際環境中的長期運行情況,發現并解決潛在問題。進行長時間的老化測試,模擬系統在實際環境中的長期運行情況,發現并解決潛在問題。值得一提的是望獲實時Linux在航天領域的具體應用過程中,積累了大量增強穩定性的測試用例和問題解決經驗,能夠為國產化PLC提供一個穩定的解決方案。


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黃莉
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