The Specifics of Developing Software for Linux Controllers Smirnov, М., Olonichev, V., Staroverov, B. , Kostroma State Technological University

1. Особенности разработкиОсобенности разработки
программногопрограммного
обеспечения дляобеспечения для LinuxLinux--
контроллеровконтроллеров
М.А. СмирновМ.А. Смирнов
В.В. ОлоничевВ.В. Олоничев
Б.А. СтароверовБ.А. Староверов

2. Промышленные компьютеры:Промышленные компьютеры:
JetBox,JetBox,
Atmel,Atmel,
TechTechBBasease,,
MOXA,MOXA,
iRobo,iRobo,
Artila ElectronicsArtila Electronics и др.и др.
Программируемые логическиеПрограммируемые логические
контроллеры:контроллеры:
WAGO,WAGO,
ICP DAS,ICP DAS,
TechTechBBase,ase,
ОВЕНОВЕН и др.и др.
Linux-Linux-устройстваустройства промышленнойпромышленной
автоматикиавтоматики

3. ПреимуществаПреимущества LinuxLinux
«Благодаря увеличивающейся мощности«Благодаря увеличивающейся мощности
энергосберегающих процессоров, Linuxэнергосберегающих процессоров, Linux
является идеальной платформой дляявляется идеальной платформой для
построения контроллеров для встраиваемыхпостроения контроллеров для встраиваемых
систем и различного рода управляющихсистем и различного рода управляющих
устройств».устройств».
стабильность и неограниченные возможности развитиястабильность и неограниченные возможности развития
платформы;платформы;
большое количество программ и инструментов, доступныхбольшое количество программ и инструментов, доступных
свободно вместе с исходным кодом;свободно вместе с исходным кодом;
доступ к полной базе описаний, документации, инструкций длядоступ к полной базе описаний, документации, инструкций для
пользователей с различным уровнем подготовки, а также сотнипользователей с различным уровнем подготовки, а также сотни
тысяч специалистов во всем мире;тысяч специалистов во всем мире;
открытая архитектура;открытая архитектура;
низкие требования к аппаратным ресурсам;низкие требования к аппаратным ресурсам;
поддержка спецификацииподдержка спецификации POSIXPOSIX..
Журнал «Современные
технологии автоматизации»

4. Этапы программированияЭтапы программирования Linux-Linux-
устройствустройств
1.Создание программы на стационарном1.Создание программы на стационарном
компьютере;компьютере;
2.Кросс-компиляция программы;2.Кросс-компиляция программы;
3.Загрузка приложения в контроллер3.Загрузка приложения в контроллер
(например, по(например, по SSHSSH).).

5. Сравнительная характеристика зарубежного иСравнительная характеристика зарубежного и
отечественногоотечественного LINUX-LINUX-ПЛКПЛК
Techbase NPE-9100 (ПОЛЬША) ОВЕН ПЛК308 (РОССИЯ)
CPUCPU:: ARM9 32 RISCARM9 32 RISC 180180 MHzMHz
Операционная система:Операционная система: Linux kernel 2.6.xLinux kernel 2.6.x
Встроенная память:Встроенная память: 6464 МБМБ SDRAM, 16SDRAM, 16 МБМБ FlashFlash
Параметры питания:Параметры питания: =12-36 В, до 7 Вт=12-36 В, до 7 Вт
Ethernet 10/100 BaseT:Ethernet 10/100 BaseT: 11
Последовательные порты:Последовательные порты: RS-232RS-232хх22,, RS-485RS-485хх11
SD-SD-слот:слот: естьесть
D_IN:D_IN: 88
D_OUT:D_OUT: 2-62-6
Таймеры:Таймеры: RTC, Watch Dog TimerRTC, Watch Dog Timer
от 28 000 руб.
и выше
CPUCPU:: ARM9 32 RISCARM9 32 RISC 180180 MHzMHz
Операционная система:Операционная система: Linux kernel 2.6.xLinux kernel 2.6.x
Встроенная память:Встроенная память: 32 МБ32 МБ SDRAM, 16SDRAM, 16 МБМБ FlashFlash
Параметры питания:Параметры питания: =9-48 В, до 4 Вт=9-48 В, до 4 Вт
Ethernet 10/100 BaseT:Ethernet 10/100 BaseT: 22
Последовательные порты:Последовательные порты: RS-232RS-232х6,х6, RS-485RS-485хх11,,
RS-422RS-422х1х1
SD-SD-слот:слот: естьесть
USB 2.0: 2USB 2.0: 2х12 Мб/сх12 Мб/с
Таймеры:Таймеры: RTC, Watch Dog TimerRTC, Watch Dog Timer
от 11 000 руб.
и выше

6. Проблемы, с которымиПроблемы, с которыми
сталкивается пользовательсталкивается пользователь
необходимость модификации инеобходимость модификации и
конфигурирования ядраконфигурирования ядра LinuxLinux;;
необходимость поиска и построениянеобходимость поиска и построения
инструментального пакета (инструментального пакета (toolchaintoolchain););
необходимость интеграциинеобходимость интеграции
дополнительных драйверов, приложений,дополнительных драйверов, приложений,
библиотек;библиотек;
необходимость тестирования, отладки инеобходимость тестирования, отладки и
масштабирования проекта.масштабирования проекта.

7. Мультипрограммный комплекс адаптивного управленияМультипрограммный комплекс адаптивного управления
технологическими установкамитехнологическими установками
ОУ – объект управления; И – идентификатор; А – адаптатор;ОУ – объект управления; И – идентификатор; А – адаптатор;
Н – наблюдатель; РС – регулятор состоянияН – наблюдатель; РС – регулятор состояния

8. ПРОЦЕССЫПРОЦЕССЫ
Диспетчер;Диспетчер;
Регулятор состояния;Регулятор состояния;
Наблюдатель полного порядка;Наблюдатель полного порядка;
Адаптатор;Адаптатор;
Задающее устройство эталонного сигнала;Задающее устройство эталонного сигнала;
Цифровая модель объекта управления;Цифровая модель объекта управления;
Связь с реальным объектом;Связь с реальным объектом;
Идентификатор.Идентификатор.

9. РеализацияРеализация
Язык Си;Язык Си;
Средства межпроцессного взаимодействия:Средства межпроцессного взаимодействия:
- разделяемая память;- разделяемая память;
- семафоры- семафоры SystemVSystemV;;
GNU Scientific Library (GSL) v1.3 –GNU Scientific Library (GSL) v1.3 –
библиотека для научных расчетов.библиотека для научных расчетов.

10. Режимы запускаРежимы запуска
АсинхронныйАсинхронный (обмен(обмен
данными по готовности)данными по готовности)
– проверка– проверка
работоспособности,работоспособности,
тестирование и отладкатестирование и отладка
на персональномна персональном
компьютере с ОСкомпьютере с ОС LinuxLinux
(моделирование(моделирование
технологическоготехнологического
процесса).процесса).
СинхронныйСинхронный (обмен по(обмен по
сигналам от таймерасигналам от таймера
реального времени)реального времени) ––
управлениеуправление
технологическойтехнологической
установкой в режимеустановкой в режиме
реального времениреального времени
(запускается на целевой(запускается на целевой
платформе).платформе).

11. Примеры конфигурационногоПримеры конфигурационного
файла и скриптафайла и скрипта
Config.txtConfig.txt
«« 11
66
88
33
100100 »,»,
гдегде
1 – число регуляторов;1 – число регуляторов;
6 – число процессов без6 – число процессов без
«диспетчера»;«диспетчера»;
8 – число семафоров;8 – число семафоров;
3 – порядок ОУ;3 – порядок ОУ;
100 – период квантования в100 – период квантования в
секундах.секундах.
Prog_1Prog_1
«« ./obs 2 2 &./obs 2 2 &
./prg 3 3 &./prg 3 3 &
./reg_s 4 4 0 &./reg_s 4 4 0 &
./obj_real 1 1 7 &./obj_real 1 1 7 &
././adaptadapt 5 55 5 &&
././identident 6 66 6 && »»

12. Подготовка и записьПодготовка и запись
исполняемых файлов висполняемых файлов в
контроллерконтроллер
Для кросс-компиляции:Для кросс-компиляции:
toolchain «Ronetix» –toolchain «Ronetix» – ronetixronetix--armarm--linuxlinux--uclibcuclibc--
4.1.2.4.1.2.
Для копированияДля копирования ((попо ssh)ssh)::
1)1) scp ./myprog root@plc308:/home/arm/myprog.scp ./myprog root@plc308:/home/arm/myprog.
2)2) консольный менеджер файловконсольный менеджер файлов mc->mc->
sshssh: /#: /#shsh::rootroot@@plcplc308/308/homehome//armarm

13. Результаты испытанийРезультаты испытаний
Структурная схема САУ:Структурная схема САУ:
1 – кабель Ethernet;1 – кабель Ethernet;
2 – кабель RS-485;2 – кабель RS-485;
3 – широтно-3 – широтно-
импульсный сигналимпульсный сигнал
(ШИМ);(ШИМ);
4 – сигнал обратной4 – сигнал обратной
связи;связи;
МВА – модуль вводаМВА – модуль ввода
аналоговый;аналоговый;
МДВВ – модульМДВВ – модуль
дискретного ввода-дискретного ввода-
выводавывода
а) работает неадаптивная система; б) работает адаптивная система

14. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ