本期導讀

全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮下，工業(yè)控制領域正經(jīng)歷從傳統(tǒng)封閉架構向開放性、智能化方向的深刻變革。但在當下，工業(yè)控制市場競爭激烈，價格內(nèi)卷現(xiàn)象愈發(fā)明顯。傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)大多依賴Windows操作系統(tǒng)，其高昂的授權費用和復雜的維護成本，使得企業(yè)在成本控制面臨著較大壓力。

與此同時，隨著國際地緣形勢和供應鏈的變化，自主可控成為工業(yè)控制領域的一個重要需求。許多國內(nèi)制造企業(yè)開始尋求更開放的操作系統(tǒng)解決方案，以降低對國外技術的依賴，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

實時性響應需求也是當前工業(yè)控制領域的重要趨勢之一。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，設備的高效運行和精準控制至關重要，傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)由于其復雜的架構和多任務處理機制，在實時性方面存在一定的局限性。而基于Linux的RTOS實時系統(tǒng)，以其輕量級、高效能的特點，能夠更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中對實時性響應的嚴格要求。 基于此，研華科技敏銳洞察市場趨勢，并憑借多年在工業(yè)自動化領域的深厚積累，正式推出基于Linux的研華RTOS實時核系統(tǒng)(以下簡稱“研華RTOS”)，以軟硬協(xié)同的方式，滿足客戶需求并進一步深耕行業(yè)應用。

實時系統(tǒng)的創(chuàng)新架構

RTOS實時操作系統(tǒng)，并非新生事物，但其在工業(yè)場景的應用長期受限于系統(tǒng)穩(wěn)定性與硬件適配能力。一套完整的實時控制器，包括底層的系統(tǒng)硬件平臺，中間負責調(diào)度的實時系統(tǒng)，以及上面的操作系統(tǒng)，缺一不可。但如何充分發(fā)揮整套系統(tǒng)架構的性能同時又要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性?

研華RTOS的特色之處在于，憑藉著研華原有平臺完整設計開發(fā)能力的技術掌握，加上開源的Linux為基礎，通過獨特的分核架構軟硬體設計與調(diào)優(yōu)，將實時任務與非實時任務分離，確保系統(tǒng)在高負載下依然能夠穩(wěn)定運行。這設計仿如一位高效的管家，將硬件資源分配得井井有條，既保證了實時任務的優(yōu)先級，又兼顧了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

而隨著RTOS的推出，研華基于多核處理器與Hypervisor技術，構建了“雙系統(tǒng)架構”，將硬件資源劃分為實時控制與非實時管理兩大子系統(tǒng)。其中，實時控制子系統(tǒng)運行RTOS，支持CODESYS RTE等任務，滿足工業(yè)機器人、數(shù)控加工等微秒級響應需求;非實時管理子系統(tǒng)則運行Windows，負責機器視覺、HMI/SCADA交互、數(shù)據(jù)庫管理等任務，為上層應用提供堅實支持。兩個系統(tǒng)通過內(nèi)存交互高效協(xié)同，確保指令下發(fā)與狀態(tài)反饋的可靠與迅捷。

研華的“調(diào)?！敝?/p>

研華RTOS也并非簡單地將Linux“拿來即用”。未經(jīng)調(diào)校的Linux雖具備開源優(yōu)勢，但在工業(yè)場景下難以滿足嚴苛的高性能和可靠性要求。為此，研華投入大量精力進行系統(tǒng)調(diào)校，從底層硬件到上層操作系統(tǒng)，以宏觀控制系統(tǒng)的整體性做控制器的調(diào)試及定制。

? 在硬件層面對BIOS進行深度定制，優(yōu)化中斷響應機制;

? 在中間驅(qū)動層，實現(xiàn)與實時核的精準對接，優(yōu)化底層硬件的資源調(diào)度及響應級別，減少數(shù)據(jù)傳遞延遲;

? 在操作系統(tǒng)層面，通過裁減非必要服務模塊，以及對適配整套實時系統(tǒng)及硬件系統(tǒng)需求的定制，讓系統(tǒng)更加穩(wěn)定和高效。

經(jīng)過研華專業(yè)團隊的精心調(diào)校，系統(tǒng)性能實現(xiàn)了顯著躍升。以“AMAX-5570 + RTOS”作為示例，在系統(tǒng)實時性和整合實時性測試中，Linux版本在經(jīng)過驅(qū)動、BIOS及RTOS等項目調(diào)校后，在同等硬件及測試環(huán)境下，DC周期效能最大提升66%，抖動時間最大減少96%，甚至部分數(shù)據(jù)更優(yōu)于運行在Windows之上。

這些數(shù)據(jù)直觀地表明，研華的調(diào)校工作卓有成效，大幅挖掘并提升了控制器硬件的潛在效能。這使得控制器能夠以更加穩(wěn)定且高效的狀態(tài)運行于各類設備之中，為工業(yè)生產(chǎn)等場景提供堅實可靠的支持和保障。

軟硬協(xié)同，1+1>2

事實上，研華對RTOS的調(diào)教成效突破不僅源于Linux的先天優(yōu)勢，更得益于研華在軟硬件整合上的深厚積累。

研華憑借多年在工業(yè)計算領域的深耕，針對不同行業(yè)的多樣化需求，開發(fā)出了豐富多樣的硬件產(chǎn)品線。在硬件接口方面，研華提供了豐富的選擇，涵蓋了各種特殊接口，如軌道交通的防脫落型接口、能源領域的防水防爆等級接口等，滿足不同行業(yè)的特殊需求。在硬件形態(tài)上，研華擁有無風扇、上架式、軌道式等多種類型，以及板卡式工控機等不同形式，為客戶提供了廣泛的選擇空間。

比如，在高算力需求的半導體行業(yè)，研華MIC - 770搭配研華RTOS，能滿足其對高算力的要求;在電子制造的機器視覺檢測環(huán)節(jié)，適用于多相機應用場景的TPC-B520，配合研華RTOS，可實現(xiàn)高效的視覺檢測功能。這些硬件產(chǎn)品與研華RTOS的深度結(jié)合，展現(xiàn)出了強大的軟硬協(xié)同優(yōu)勢，形成“1+1>2”的協(xié)同效應，為各行業(yè)客戶提供了更優(yōu)質(zhì)、更貼合需求的解決方案。 研華亦憑藉在原來平臺的行業(yè)領先者角色，配合現(xiàn)在對實時系統(tǒng)及OS的調(diào)教團隊能力，成為國內(nèi)極少數(shù)擁有整套控制系統(tǒng)自主生產(chǎn)硬件及調(diào)教軟件的企業(yè)，實現(xiàn)從硬件供應商向軟硬一體解決方案商的躍遷。

打造工業(yè)控制未來強勁“引擎”

更重要的是，隨著研華RTOS的推出，研華精心構建的控制軟件架構日臻完善。這套架構宛如一臺強勁的“控制引擎”，為工業(yè)控制系統(tǒng)的未來發(fā)展注入源源動力。

在控制軟件架構的底層，便是前面所述的研華依托多核處理器與Hypervisor技術精心打造的 “雙系統(tǒng)架構”。這一架構借助Hypervisor虛擬化技術，能夠高效地將實時任務與非實時任務隔離開來，規(guī)避資源競爭。與此同時，該技術還支持多核動態(tài)分配功能，實現(xiàn)負載的智能均衡，讓系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定流暢。不僅如此，此架構巧妙地兼顧了Windows生態(tài)系統(tǒng)與工業(yè)實時應用的雙重需求，為用戶拓展了靈活的擴展空間，營造了便捷的開發(fā)環(huán)境，充分滿足了多樣化的使用場景需求。

在控制軟件架構的中間層，研華打造了一個基于IEC 61131-3標準的研華自動化設計開發(fā)程序軟件。該軟件集邏輯控制、運動控制、模擬程序、診斷數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)等功能于一體，而且功能可擴展，是一款高效且友善的程序設計軟件，其簡易開發(fā)的特性顯著縮短設備開發(fā)及調(diào)試周期，并能與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)深度融合，推動智能化生產(chǎn)。

而最上面的應用層，研華進一步聚焦半導體、3C電子、新能源等垂直行業(yè)，提供包含算法工藝包、行業(yè)軟件、行業(yè)硬件在內(nèi)的客制化行業(yè)方案，全力推動行業(yè)工藝升級。

未來，研華將依托控制軟件架構的強勁驅(qū)動，滿足行業(yè)對自主可控、實時性與成本效益的需求，加速生態(tài)構建與應用落地。同時，研華將持續(xù)深化其“Sector Driven(產(chǎn)業(yè)驅(qū)動)”戰(zhàn)略，聚焦智能制造、能源、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)及半導體、新能源設備等細分場景，引領工業(yè)控制邁向全新的發(fā)展階段。