به عنوان یک تامین کننده میزبان کنترل صنعتی، من این امتیاز را داشتم که در دنیای سیستم عامل های بلادرنگ (RTOS) غواصی کنم و بفهمم کدام یک برای محصولات ما مناسب تر هستند. در این وبلاگ، بینش خود را در مورد گزینههای RTOS که برای یک میزبان کنترل صنعتی معجزه میکنند به اشتراک میگذارم.
بیایید ابتدا بفهمیم که میزبان کنترل صنعتی چیست. یکمیزبان کنترل صنعتییک جزء حیاتی در تنظیمات صنعتی است. مسئولیت مدیریت و کنترل فرآیندهای مختلف صنعتی، اطمینان از عملیات روان، و حفظ سطوح بالای کارایی را بر عهده دارد. این میزبان ها اغلب نیاز دارند تا چندین کار را به طور همزمان انجام دهند، با الزامات زمان بندی دقیق. اینجاست که یک RTOS خوب وارد می شود.
یکی از محبوب ترین RTOS هاست های کنترل صنعتی VxWorks است. VxWorks مدت زیادی است که وجود داشته است و شهرت خوبی در صنعت دارد. عملکرد قطعی ارائه می دهد، به این معنی که می تواند زمان پاسخگویی خاص را برای وظایف تضمین کند. در کنترل صنعتی، این بسیار مهم است. به عنوان مثال، در یک کارخانه تولیدی، اگر یک سیستم کنترلی نیاز داشته باشد که در عرض چند میلی ثانیه به قرائت سنسور پاسخ دهد، VxWorks می تواند این کار را انجام دهد. همچنین دارای مجموعه ای غنی از ابزارهای توسعه است که نوشتن و اشکال زدایی کد برای میزبان های کنترل صنعتی ما را برای توسعه دهندگان آسان تر می کند.
یکی دیگر از گزینه های عالی QNX Neutrino است. QNX به دلیل قابلیت اطمینان و مقیاس پذیری خود شناخته شده است. این دارای یک معماری میکروکرنل است، به این معنی که اکثر خدمات سیستم عامل به عنوان فرآیندهای جداگانه اجرا می شوند. این باعث می شود سیستم پایدارتر شود زیرا اگر یک سرویس از کار بیفتد، کل سیستم را خراب نمی کند. در یک محیط صنعتی، جایی که زمان از کار افتادگی میتواند بسیار پرهزینه باشد، این نوع قابلیت اطمینان امری ضروری است. QNX همچنین از طیف گسترده ای از پلتفرم های سخت افزاری از جمله پشتیبانی می کندمینی کامپیوتر X86، که معمولا در هاست های کنترل صنعتی ما استفاده می شوند.
لینوکس در فضای کنترل صنعتی نیز نشان خود را می گذارد. Real-Time Linux، به طور خاص، در سال های اخیر راه طولانی را پیموده است. این مزیت یک سیستم عامل متن باز بودن را ارائه می دهد، به این معنی که جامعه بزرگی از توسعه دهندگان در توسعه آن مشارکت دارند. این منجر به تعداد زیادی نرم افزار و درایورهای موجود می شود. برای میزبان های کنترل صنعتی ما، این بدان معنی است که ما می توانیم به راحتی اجزای سخت افزاری و برنامه های نرم افزاری مختلف را ادغام کنیم. با این حال، دستیابی به عملکرد واقعی در زمان واقعی با لینوکس می تواند کمی مشکل باشد. این نیاز به پیکربندی و تنظیم دقیق دارد، اما با تخصص مناسب، می تواند گزینه بسیار مناسبی باشد.
هنگام انتخاب RTOS برای میزبانهای کنترل صنعتی خود، باید عواملی مانند هزینههای صدور مجوز، سهولت یکپارچهسازی و پشتیبانی طولانیمدت را نیز در نظر بگیریم. VxWorks و QNX RTOS تجاری هستند، به این معنی که هزینههای صدور مجوز نیز وجود دارد. اما آنها همچنین با پشتیبانی حرفه ای از سوی فروشندگان همراه هستند که می تواند بسیار ارزشمند باشد، به ویژه برای پروژه های صنعتی در مقیاس بزرگ. از سوی دیگر، لینوکس برای استفاده رایگان است، اما پشتیبانی ممکن است از طرف انجمن یا ارائه دهندگان شخص ثالث باشد.
سهولت ادغام یکی دیگر از جنبه های مهم است. ما یک RTOS می خواهیم که به راحتی با زیرساخت سخت افزاری و نرم افزاری موجود ما ادغام شود. به عنوان مثال، اگر میزبان کنترل صنعتی ما قبلاً از نوع خاصی از پروتکل ارتباطی استفاده می کند، RTOS باید بدون دردسر زیادی از آن پشتیبانی کند. حمایت بلند مدت نیز بسیار مهم است. در دنیای صنعتی، محصولات عمر طولانی دارند و ما به یک RTOS نیاز داریم که برای سالهای آینده پشتیبانی شود.
بیایید کمی در مورد روند توسعه صحبت کنیم. هنگامی که یک RTOS را برای میزبان کنترل صنعتی خود انتخاب کردیم، گام بعدی توسعه نرم افزاری است که روی آن اجرا می شود. این شامل نوشتن کد برای عملکردهای مختلف مانند جمعآوری دادههای حسگر، الگوریتمهای کنترل و ارتباط با دستگاههای دیگر است. RTOS هایی که انتخاب می کنیم تأثیر زیادی بر روند توسعه خواهد داشت. به عنوان مثال، اگر VxWorks را انتخاب کنیم، از ابزارهای توسعه آن مانند Tornado استفاده خواهیم کرد که یک رابط گرافیکی برای توسعه کد و اشکال زدایی ارائه می دهد. اگر QNX باشد، از Momentics IDE آن استفاده خواهیم کرد. و برای لینوکس، میتوانیم از انواع ابزارهای توسعه منبع باز مانند GCC و GDB استفاده کنیم.
تست نیز بخش مهمی از فرآیند است. ما باید نرم افزار را بر روی RTOS آزمایش کنیم تا مطمئن شویم که نیازهای بلادرنگ را برآورده می کند. این شامل آزمایش زمان پاسخ، توان عملیاتی و قابلیت اطمینان است. ما از تکنیک های مختلف تست مانند تست واحد، تست یکپارچه سازی و تست سیستم استفاده می کنیم. در یک محیط صنعتی، ما نمی توانیم مشکلات نرم افزاری را تحمل کنیم، بنابراین آزمایش کامل ضروری است.
در نتیجه، چندین سیستم عامل بلادرنگ مناسب برای یک میزبان کنترل صنعتی وجود دارد. VxWorks، QNX Neutrino و Real - Time Linux هر کدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند. به عنوان یک تامین کننده میزبان کنترل صنعتی، باید این گزینه ها را بر اساس نیازهای مشتریان، برنامه خاص و قابلیت های توسعه خود به دقت ارزیابی کنیم.
اگر به دنبال یک میزبان کنترل صنعتی هستید و می خواهید در مورد اینکه کدام RTOS برای نیازهای شما مناسب است، بحث کنید، من دوست دارم با هم چت کنیم. ما می توانیم نیازهای پروژه شما را با جزئیات بررسی کنیم و مناسب ترین راه حل را ارائه دهیم. این که آیا به دنبال کارایی بالا، قابلیت اطمینان یا مقرون به صرفه بودن هستید، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم.
مراجع
- «سیستمهای زمان واقعی و زبانهای برنامهنویسی» نوشته آلن برنز و اندی ولینگ
- «سیستمهای عامل زمان واقعی تعبیهشده» اثر داگلاس هال