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[導(dǎo)讀]隨著工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程加速與IT/OT深入融合,不斷增加的OT核心數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步成為工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的核心資產(chǎn),而OT層數(shù)據(jù)具備高實(shí)時(shí)、高精度、冗余度高、數(shù)據(jù)量大等等特點(diǎn),如何獲取更加精準(zhǔn)的OT數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字化進(jìn)程起到至關(guān)重要的作用,同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)逐步進(jìn)入中高端應(yīng)用,更加精準(zhǔn)的控制至關(guān)重要,因此工業(yè)控制系統(tǒng)高實(shí)時(shí)高性能需求尤其突出。

01、前言

隨著工業(yè)數(shù)字化進(jìn)程加速與IT/OT深入融合,不斷增加的OT核心數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步成為工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的核心資產(chǎn),而OT層數(shù)據(jù)具備高實(shí)時(shí)、高精度、冗余度高、數(shù)據(jù)量大等等特點(diǎn),如何獲取更加精準(zhǔn)的OT數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字化進(jìn)程起到至關(guān)重要的作用,同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)逐步進(jìn)入中高端應(yīng)用,更加精準(zhǔn)的控制至關(guān)重要,因此工業(yè)控制系統(tǒng)高實(shí)時(shí)高性能需求尤其突出。

面對(duì)以上挑戰(zhàn),合作伙伴翌控科技基于米爾STM32MP135開(kāi)發(fā)板發(fā)布開(kāi)放式高實(shí)時(shí)高性能PLC控制器解決方案,將高精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、存儲(chǔ)、通信與高實(shí)時(shí)控制融為一體,為控制系統(tǒng)邁向完全數(shù)字化中高端控制提供一個(gè)非常好的選擇。

02、STM32MP135處理器簡(jiǎn)介

STM32MP135系列處理器具備1GHz高主頻,實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí),具備更低的功耗,為工業(yè)控制產(chǎn)品穩(wěn)定可靠的執(zhí)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)STM32MP135支持高性能DDR3存儲(chǔ)器,在存儲(chǔ)器性能與抖動(dòng)抑制方面實(shí)現(xiàn)極大的優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)EtherCAT與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)TCP/IP通訊同時(shí)運(yùn)行,STM32MP135設(shè)計(jì)了2個(gè)獨(dú)立的高性能千兆以太網(wǎng)MAC單元,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證,通訊效率與穩(wěn)定性非常高,并且可以很好的適配國(guó)產(chǎn)千兆PHY芯片。STM32MP135支持的Eclipse ThreadX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),針對(duì)高實(shí)時(shí)高性能的應(yīng)用場(chǎng)景,中斷響應(yīng)速度低至ns級(jí),而非常高負(fù)載情況下ThreadX任務(wù)抖動(dòng)依然可控制在10us以內(nèi),同時(shí)完備的HAL驅(qū)動(dòng)庫(kù)具備極速外設(shè)響應(yīng)速度。對(duì)于熟悉STM32的開(kāi)發(fā)工程師可實(shí)現(xiàn)零門(mén)檻升級(jí)至STM32MP135的開(kāi)發(fā)。

▲STM32CubeMPU MW overview

▲  Middleware Components

03、翌控科技LogicLab解決方案基于STM32MP135平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

翌控科技和STM32聯(lián)合開(kāi)發(fā),完成LogicLab解決方案對(duì)STM32MP135處理器的適配,包括符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的PLC運(yùn)行系統(tǒng)、Modbus協(xié)議棧、CANopen主站協(xié)議棧、EtherCAT主站協(xié)議棧、運(yùn)動(dòng)控制等等組件。

同時(shí)翌控科技對(duì)STM32MP135處理器的Eclipse ThreadX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)適配與BSP驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了針對(duì)于PLC應(yīng)用的增強(qiáng)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)測(cè)試,基于STM32MP135平臺(tái)LogicLab解決方案性能均達(dá)到先進(jìn)水平,關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如下:

?PLC存儲(chǔ)器:程序區(qū): 16MB,數(shù)據(jù)區(qū): 32MB,掉電保持區(qū): 128KB

?PLC基礎(chǔ)指令執(zhí)行性能: 4ns

?PLC高速I(mǎi)O中斷響應(yīng)能力: <1us

?PLC中斷任務(wù)響應(yīng)能力: <10us

?EtherCAT主站推薦最小周期(開(kāi)啟DC): 250us(小于8從站),500us(小于16從站),1ms(小于32從站)

?EtherCAT任務(wù)與DC從站時(shí)間偏差: <10us

?運(yùn)動(dòng)控制最大軸數(shù):40軸(含脈沖軸與虛擬軸)

翌控科技LogicLab解決方案應(yīng)用架構(gòu)圖:

翌控科技基于STM32系列處理器提供全新LogicLab Runtime SDK 2.0版本,基于標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板集成Eclipse ThreadX組件、板級(jí)驅(qū)動(dòng)、PLC核心庫(kù)移植、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊庫(kù)、運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)實(shí)現(xiàn)等等功能,實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱即用,大幅削減基礎(chǔ)平臺(tái)研發(fā)投入。LogicLab Runtime SDK可直接通過(guò)STM32CubeIDE導(dǎo)入工程,并進(jìn)行編譯并生成固件,同時(shí)可基于C/C++對(duì)PLC核心功能進(jìn)行擴(kuò)展,完全固化行業(yè)核心Knowhow,從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的PLC控制器產(chǎn)品,核心架構(gòu)圖如下:

04、開(kāi)放式硬件生態(tài)

開(kāi)放式高實(shí)時(shí)高性能PLC控制器產(chǎn)品的硬件生態(tài),可以加速客戶開(kāi)發(fā)產(chǎn)品進(jìn)度以及降低研發(fā)難度和風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)與米爾電子深入合作,LogicLab Runtime SDK已適配米爾電子的MYD-YF135-4E512D-100-I開(kāi)發(fā)板,該開(kāi)發(fā)板采用核心板+底板分離式設(shè)計(jì),工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)可快速進(jìn)行產(chǎn)品化,具備2路千兆以太網(wǎng)接口同時(shí)適配以太網(wǎng)通訊(支持ModbusTCP通訊)與EtherCAT主站,1路RS485與1路RS232適配ModbusRTU接口,1路CAN總線適配CANopen主站,外擴(kuò)RGB顯示屏可進(jìn)行圖形化界面開(kāi)發(fā)以及引出多路通用GPIO實(shí)現(xiàn)本地高速I(mǎi)O子系統(tǒng),開(kāi)發(fā)板圖片如下:

米爾STM32MP135開(kāi)發(fā)板

05結(jié)論借助于STM32優(yōu)秀的MPU產(chǎn)品與豐富的RTOS軟件生態(tài)以及板級(jí)硬件伙伴米爾電子的工業(yè)級(jí)模組,翌控科技實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式高實(shí)時(shí)高性能PLC控制器解決方案,通過(guò)發(fā)布開(kāi)放式LogicLab Runtime SDK軟件包,用戶可快速實(shí)現(xiàn)具備競(jìng)爭(zhēng)力的PLC控制器產(chǎn)品,并且大幅降低了研發(fā)團(tuán)隊(duì)投入,為全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能化控制系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。更多最新資訊與技術(shù)更新,請(qǐng)關(guān)注翌控科技以及米爾公眾號(hào)。

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