01 前言

隨著工業(yè)數字化進程加速與IT/OT深入融合，不斷增加的OT核心數據已經逐步成為工業(yè)自動化行業(yè)的核心資產，而OT層數據具備高實時、高精度、冗余度高、數據量大等等特點，如何獲取更加精準的OT數據對數字化進程起到至關重要的作用，同時隨著國內工業(yè)控制系統(tǒng)逐步進入中高端應用，更加精準的控制至關重要，因此工業(yè)控制系統(tǒng)高實時高性能需求尤其突出。

面對以上挑戰(zhàn)，合作伙伴翌控科技基于米爾STM32MP135開發(fā)板發(fā)布開放式高實時高性能PLC控制器解決方案，將高精準數據采集、預處理、存儲、通信與高實時控制融為一體，為控制系統(tǒng)邁向完全數字化中高端控制提供一個非常好的選擇。

02 STM32MP135處理器簡介

STM32MP135系列處理器具備1GHz高主頻，實現高性能的同時，具備更低的功耗，為工業(yè)控制產品穩(wěn)定可靠的執(zhí)行提供堅實的基礎。同時STM32MP135支持高性能DDR3存儲器，在存儲器性能與抖動抑制方面實現極大的優(yōu)化。為了實現工業(yè)實時以太網EtherCAT與標準以太網TCP/IP通訊同時運行，STM32MP135設計了2個獨立的高性能千兆以太網MAC單元，經過長時間驗證，通訊效率與穩(wěn)定性非常高，并且可以很好的適配國產千兆PHY芯片。STM32MP135支持的Eclipse ThreadX實時操作系統(tǒng)，針對高實時高性能的應用場景，中斷響應速度低至ns級，而非常高負載情況下ThreadX任務抖動依然可控制在10us以內，同時完備的HAL驅動庫具備極速外設響應速度。對于熟悉STM32的開發(fā)工程師可實現零門檻升級至STM32MP135的開發(fā)。

▲STM32CubeMPU MW overview

▲  Middleware Components

03 翌控科技LogicLab解決方案基于STM32MP135平臺的實現

翌控科技和STM32聯(lián)合開發(fā)，完成LogicLab解決方案對STM32MP135處理器的適配，包括符合IEC61131-3標準的PLC運行系統(tǒng)、Modbus協(xié)議棧、CANopen主站協(xié)議棧、EtherCAT主站協(xié)議棧、運動控制等等組件。

同時翌控科技對STM32MP135處理器的Eclipse ThreadX實時操作系統(tǒng)適配與BSP驅動進行了針對于PLC應用的增強。經過詳細測試，基于STM32MP135平臺LogicLab解決方案性能均達到先進水平，關鍵技術參數如下：

• PLC存儲器：程序區(qū): 16MB，數據區(qū): 32MB，掉電保持區(qū): 128KB
• PLC基礎指令執(zhí)行性能: 4ns
• PLC高速IO中斷響應能力: <1us
• PLC中斷任務響應能力: <10us
• EtherCAT主站推薦最小周期(開啟DC): 250us(小于8從站)，500us(小于16從站)，1ms(小于32從站)
• EtherCAT任務與DC從站時間偏差: <10us
• 運動控制最大軸數:40軸(含脈沖軸與虛擬軸)

翌控科技LogicLab解決方案應用架構圖:

翌控科技基于STM32系列處理器提供全新LogicLab Runtime SDK 2.0版本，基于標準開發(fā)板集成Eclipse ThreadX組件、板級驅動、PLC核心庫移植、現場總線通訊庫、運動控制庫實現等等功能，實現開箱即用，大幅削減基礎平臺研發(fā)投入。LogicLab Runtime SDK可直接通過STM32CubeIDE導入工程，并進行編譯并生成固件，同時可基于C/C++對PLC核心功能進行擴展，完全固化行業(yè)核心Knowhow，從而實現獨特的PLC控制器產品，核心架構圖如下:

04 開放式硬件生態(tài)

開放式高實時高性能PLC控制器產品的硬件生態(tài)，可以加速客戶開發(fā)產品進度以及降低研發(fā)難度和風險。通過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開發(fā)板，該開發(fā)板采用核心板+底板分離式設計，工業(yè)級設計可快速進行產品化，具備2路千兆以太網接口同時適配以太網通訊(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RGB顯示屏可進行圖形化界面開發(fā)以及引出多路通用GPIO實現本地高速IO子系統(tǒng)，開發(fā)板圖片如下:

米爾STM32MP135開發(fā)板

05 結論

借助于STM32優(yōu)秀的MPU產品與豐富的RTOS軟件生態(tài)以及板級硬件伙伴米爾電子的工業(yè)級模組，翌控科技實現開放式高實時高性能PLC控制器解決方案，通過發(fā)布開放式LogicLab Runtime SDK軟件包，用戶可快速實現具備競爭力的PLC控制器產品，并且大幅降低了研發(fā)團隊投入，為全面實現數字化智能化控制系統(tǒng)奠定堅實的基礎。