工業(yè)4.0理念的興起帶來了數(shù)字化和智能化的革命?，F(xiàn)代工業(yè)場景對(duì)OT端設(shè)備的要求越來越高，需要處理多樣化的任務(wù)和數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)通信、邊緣計(jì)算等。面對(duì)多樣化的需求，傳統(tǒng)工業(yè)PLC控制器設(shè)備已經(jīng)不能完全滿足，需要一種更強(qiáng)大的OT端設(shè)備滿足數(shù)字化、智能化需求。

解決方案

針對(duì)上述情況，虹科曾提出過一種解決方案：為PLC控制器設(shè)備添加虹科工業(yè)樹莓派設(shè)備，借由工業(yè)樹莓派接口豐富的特點(diǎn)，采集PLC控制器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行邊緣計(jì)算。本文，我們將提供第二種解決方案：采用虹科工業(yè)樹莓派替代PLC控制器。

虹科工業(yè)樹莓派是一個(gè)專門為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的邊緣計(jì)算硬件平臺(tái)，它能夠與CODESYS進(jìn)行結(jié)合作為軟PLC模塊使用，以滿足傳統(tǒng)工業(yè)中電氣工程師的開發(fā)應(yīng)用習(xí)慣。除此之外，虹科工業(yè)樹莓派可以作為邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，支持Python開發(fā)應(yīng)用。虹科工業(yè)樹莓派本身配備一個(gè)多核處理器，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。本文將探討虹科工業(yè)樹莓派同時(shí)作為軟PLC和邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的可行性。

理論分析

1、多核處理器

虹科工業(yè)樹莓派采用Broadcom BCM2711四核處理器，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，提高性能。

2、大內(nèi)存配置

虹科工業(yè)樹莓派部分型號(hào)配備較大的內(nèi)存，能夠支持同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3、獨(dú)立運(yùn)行環(huán)境

CODESYS和Python作為獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，彼此之間不會(huì)相互干擾，各自運(yùn)行在不同的進(jìn)程中，不會(huì)沖突。

4、分時(shí)調(diào)度

Linux操作系統(tǒng)有著優(yōu)秀的進(jìn)程調(diào)度機(jī)制，能夠快速地在不同任務(wù)之間切換，實(shí)現(xiàn)看似同時(shí)運(yùn)行的效果。

初步實(shí)踐測試

虹科工業(yè)樹莓派自帶兩個(gè)支持可自由編程控制的指示燈，本次初步測試內(nèi)容：

CODESYS控制指示燈，Python程序獲取指示燈狀態(tài)；

指令控制指示燈，CODESYS在線監(jiān)測指示燈狀態(tài)。

1. CODESYS控制指示燈，Python程序獲取指示燈狀態(tài)

a.CODESYS定義變量；

b.CODESYS程序：A1指示燈和A2指示燈亮綠燈，運(yùn)行；

c. 使用虹科開發(fā)提供的myCtrlLib庫編寫Python程序獲取指示燈狀態(tài)；

d.在線修改CODESYS程序，并重新下載；

e.結(jié)果：CODESYS控制設(shè)備成功，Python同時(shí)獲取設(shè)備數(shù)據(jù)成功。

2.指令控制指示燈，CODESYS程序獲取指示燈狀態(tài)

a.輸入指示燈控制指令；

piTest -w RevPiLED,5

b.CODESYS監(jiān)測狀態(tài)；

c.指令查看指示燈當(dāng)前狀態(tài)。

d.結(jié)果：Python控制設(shè)備失敗，CODESYS獲取數(shù)據(jù)當(dāng)前狀態(tài)成功。

3.測試分析

基于虹科提供的myCtrlLib庫的基礎(chǔ)上，在CODESYS程序運(yùn)行的同時(shí)，Python程序無法控制設(shè)備硬件，但是Python程序能夠正常在設(shè)備內(nèi)運(yùn)行并及時(shí)獲取到設(shè)備正確數(shù)據(jù)。換而言之，虹科工業(yè)樹莓派在采用CODESYS程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，能夠同時(shí)運(yùn)行編程語言實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算。

初步分析，Python程序無法控制硬件的主要原因：默認(rèn)情況下，CODESYS調(diào)用硬件的優(yōu)先級(jí)高于Python程序，這部分可以通過系統(tǒng)管理嘗試修改優(yōu)先級(jí)。

結(jié)論

通過本次初步測試，虹科工業(yè)樹莓派能夠在滿足電氣工程師開發(fā)習(xí)慣的基礎(chǔ)上，增加邊緣計(jì)算能力，同時(shí)兼顧C(jī)ODESYS數(shù)據(jù)采集和Python數(shù)據(jù)處理。