工控独家|基于实时linux的国产化PLC解决方案

基于望获实时Linux的国产化PLC（可编程逻辑控制器）解决方案可以为工业自动化领域提供可靠、高效的控制系统。

      PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专用于工业自动化的计算设备。它的主要功能是对工业过程进行控制和监控。PLC最初是为替代继电器逻辑控制系统设计的，但随着技术的发展，它们现在能够处理更复杂的任务，包括数据处理、通信和监控。

      另外一方面，PLC（可编程逻辑控制器）与Linux的结合越来越普遍，特别是在工业自动化领域。越来越多的现代PLC系统选择在Linux操作系统上运行。Linux提供了开放、灵活和稳定的操作环境，可以实现对PLC功能的强大支持。PLC系统通常需要高实时性，以确保对输入输出信号的快速响应。实时Linux通过改进内核调度和中断处理机制，可以提供更好的实时性能。要更好地支持PLC系统，需要在操作系统调度的实时性、通讯的高效性和运行的稳定性上下功夫。

二、自适应实时调度：智能优化PLC控制  

      为减少国产化PLC控制端软件的部署时修改和调整工作量。望获实时Linux设计了一个自适应实时调度算法，能够根据实时进程的特性自动设置进程的运行参数。算法的设计目标是确保高优先级的实时任务能够在其截止时间前完成。能够动态调整进程的调度参数，以适应不同类型的实时任务。保证所有实时任务能够获得足够的处理时间，不会出现饥饿现象。

      自适应实时调度算法的核心思想是根据实时进程的特性（如周期性、执行时间、截止时间等）动态调整其调度参数（如优先级、时间片等）。这是通过以下几个步骤实现的：首先是对实时任务特性的识别，例如周期性执行的任务，具有固定的执行周期和截止时间。或非周期性任务，即不具有固定周期的任务，可能具有柔性的截止时间。然后是根据任务的特性，动态调整其调度参数，例如任务的设定运行周期和任务的设定截止时间等。

图示展示了算法对实时任务特性的采集与调度参数的动态调整过程，直观展现了望获实时Linux在提升PLC系统实时性方面的技术优势。

三、实时增强机制：精准控制，高效通信

      基于Linux PREEMPT-RT技术及dpdk vhost高性能网络技术，望获实时Linux对PLC系统进行了深度优化。dpdk vhost网络接口的应用，大幅降低了网络报文收发延迟，提升了控制精度；同时，对内核网络路径的优化减少了不必要的开销，进一步增强了系统的实时性和控制性能。

    图示清晰展示了望获实时Linux如何通过实时增强机制提升PLC系统的整体性能。

四、稳定性强化：护航工业自动化安全

      为了增强望获实时Linux的国产化PLC解决方案的稳定性，操作系统在定制过程中，对内核进行精简，移除不必要的模块和驱动，减少系统复杂度和潜在的不稳定因素。配置合适的内存管理策略，减少内存碎片和内存泄漏风险。

      另外望获实时Linux从测试方面增强稳定性，编写单元测试用例，确保每个模块的功能正确。进行集成测试，确保各模块间的接口和交互正确。进行全面的系统测试，模拟实际运行环境，测试系统的稳定性和可靠性。进行长时间的老化测试，模拟系统在实际环境中的长期运行情况，发现并解决潜在问题。进行长时间的老化测试，模拟系统在实际环境中的长期运行情况，发现并解决潜在问题。值得一提的是望获实时Linux在航天领域的具体应用过程中，积累了大量增强稳定性的测试用例和问题解决经验，能够为国产化PLC提供一个稳定的解决方案。

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（来源：中国工控）