«Sinsegye»: С помощью концепции «вычисления и управления в одном устройстве» решать сложные задачи промышленного управления

От облачных вычислений до больших данных, от искусственного интеллекта до промышленного интернета — эти передовые технологии принесли беспрецедентные возможности и вызовы промышленному производству. С развитием технологий многие промышленные устройства требуют обмена данными и управления в режиме реального времени, что предъявляет более высокие требования к вычислительной мощности управляющих устройств.

Как компания, обладающая сильными техническими преимуществами в таких областях, как управление PC, разработка двухдоменных операционных систем, алгоритмы управления движением и алгоритмы искусственного интеллекта, «Sinsegye» стремится предоставлять эффективные, стабильные и надежные решения для промышленной автоматизации и интеллектуализации в промышленных условиях.

Сун Цзяньвэй, эксперт по встроенному программному обеспечению и операционным системам компании «Sinsegye», в интервью gongkong заявил, что с момента своего основания «Sinsegye» всегда стремилась разрабатывать продукты для iComputer на базе PC-архитектуры, которые не только предоставляют пользователям разнообразные функции и возможности расширения, но и поднимают производительность ПК-управления на новый уровень, обеспечивая эффективное использование системных ресурсов.

В интервью Сун Цзяньвэй подробно рассказал об усилиях «Sinsegye» в области инноваций и прорывов в сфере iComputer. Он отметил, что «Sinsegye» всегда придерживается принципа инноваций в разработке iComputer и постоянно стремится к прорывам. Эти инновации и прорывы отражаются не только в аппаратном дизайне продуктов, но и в оптимизации программного обеспечения и расширении функциональных возможностей.

Подрывая традиционную архитектуру управления, интеграция вычислений и управления раскрывает потенциал промышленности

В традиционной раздельной архитектуре система управления разделена на две основные части: верхний и нижний компьютеры, которые в основном состоят из промышленного компьютера и нескольких PLC-контроллеров. Такая система не только занимает много места, но и ее оперативность трудно повысить с помощью вычислительной мощности промышленного компьютера, что не позволяет обрабатывать большие объемы данных в режиме реального времени. Кроме того, использование нескольких контроллеров значительно усложняет систему.

По сравнению с традиционными комбинациями промышленных компьютеров и PLC, продукты iComputer компании «Sinsegye» сочетают в себе пограничные вычисления и управление. Благодаря комплексу контроллеров, программного обеспечения и программ, они могут одновременно выполнять такие функции, как управление движением, логическое управление, машинное зрение, отображение конфигурации и т. д. Это позволяет промышленному оборудованию лучше адаптироваться к сложным и изменчивым производственным условиям, а также обеспечивает более высокую оперативность и масштабируемость вычислительной мощности.

«Традиционная архитектура с трудом справляется с требованиями к реальному времени и стабильности, которые предъявляются при работе с большим количеством сервомоторов. Когда количество осей превышает 32, сложность традиционной архитектуры удваивается. Благодаря упрощенной архитектуре, iComputer легко справляется с большими сценами, включающими 256 осей», — добавил Сун Цзяньвэй.

Кроме того, традиционная коммуникация между верхним и нижним уровнями была заменена междоменной общей памятью iComputer, пропускная способность которой на 2-3 порядка выше, чем у традиционной коммуникации по Ethernet. По сравнению с традиционной архитектурой, благодаря отсутствию избыточной конфигурации коммуникации и обслуживания линий, а также объединению программирования ИИ и программирования по стандартам IEC, применение iComputer позволяет снизить затраты на развертывание, сократить потребность в персонале и соответствующие расходы.

В области программного обеспечения компания «Sinsegye» выпустила основанную на Xenomai двухдоменную операционную систему MetaOS и программное обеспечение для управления виртуализацией MetaHypervisor, которые обеспечивают эффективное управление ресурсами и точное планирование задач. Благодаря программному определению «Sinsegye» реализовала масштабируемость вычислительной мощности оборудования и, благодаря изоляции реального и нереального доменов операционной системы, а также конфигурации MetaHypervisor, разумно распределила вычислительную мощность в соответствии с потребностями клиентов на месте, обеспечив гибкую масштабируемость и по-настоящему реализовав программное определение, чтобы применить вычислительную мощность в ключевых точках, необходимых для промышленности на месте у клиентов.

Кроме того, благодаря бесшовной интеграции платформы CodesysPLC, компания «Sinsegye» также выпустила программное обеспечение MetaFacture/MetaRTE, которое не только поддерживает функции программирования, компиляции, загрузки и запуска по стандарту IEC61131-3, но и поддерживает EtherCAT, Profinet, EthernetIP, DeviceNet, CANOpen, Modbus, OPC и другие распространенные промышленные протоколы связи, но и интегрирует несколько сотен функциональных блоков визуальных алгоритмов, разработанных «Sinsegye», таких как распознавание форм, распознавание цветов, измерение, распознавание текста и т. д.

Благодаря фреймворку Xenomai, при полной загрузке CPU и GPU в нереальном времени, iComputer достигает стабильной выходной мощности EtherCAT 128 осей с синхронизацией 1 миллисекунда DC и высокой реальностью с джиттом менее 30 микросекунд. Продукты iComputer «Sinsegye» демонстрируют значительные преимущества в области управления и способны удовлетворить строгие требования к точности управления. Кроме того, продукты iComputer обладают мощной вычислительной способностью. Это в основном благодаря тесному сотрудничеству с Intel, Haiguang, Nvidia, Cambricon и другими производителями оборудования. Мощные вычислительные возможности этих партнеров обеспечивают превосходную производительность iComputer в области применения искусственного интеллекта, что дает пользователям совершенно новый опыт компьютеризированной автоматизации.

Благодаря стабильной работе, iComputer, использующие фреймворк Xenomai, уже играют ключевую роль во многих отраслях. Например, система управления и принятия производственных решений, предоставленная компанией «Sinsegye» ведущим предприятиям по производству поликристаллического кремния, стабильно работает уже 15 месяцев подряд. Благодаря внедрению интеллектуальной системы управления печами для восстановления поликристаллического кремния MesPV можно осуществлять управление печами, управление партиями, просмотр кривых, контроль параметров и их передачу, а также в режиме реального времени оценивать реакцию в печи, определять состояние распыления в печи и одновременно снижать потребление электроэнергии, экономя 26 000–52 000 кВт·ч на каждую партию.

Превосходные характеристики iComputer являются результатом совместных усилий отличной команды разработчиков и профессиональной сервисной команды «Sinsegye», а также использования широко проверенной и признанной в сфере IT и OT открытой платформы Xenomai и открытой базы Linux. Все эти факторы обеспечивают стабильность и надежность продуктов iComputer в различных устройствах, на объектах и в других условиях.

Двойная операционная система для создания эффективной и стабильной системной среды

Внедрение iComputer не только эффективно решило проблему интеграции OT и IT, но и позволило решить такие ключевые проблемы, как потребность в больших вычислительных мощностях, взаимные помехи, высокая стоимость и недостаточная надежность. Однако в сложных промышленных условиях различные требования к управлению должны обрабатываться одной iComputer. Как обеспечить эффективное распределение и управление ресурсами, а также взаимную изоляцию реальных и нереальных задач?

«В процессе разработки основная сложность заключается в том, как реализовать изоляцию реального и нереального временных доменов на одном устройстве», » — говорит Сун Цзяньвэй. Режим реального времени в основном отвечает за алгоритмы управления движением и задачи, требующие мгновенного реагирования, такие как связь с сервоприводом двигателя. Выполнение алгоритмов интерполяции управления движением, электронных кулачков и других алгоритмов также требует значительных вычислительных ресурсов. Режим нереального времени в основном используется для обработки задач распознавания изображений, обработки видеопотоков и искусственного интеллекта. Эти задачи не требуют высокой скорости, но требуют большого объема данных и вычислительных ресурсов.

MetaOS от «Sinsegye» основана на Xenomai+MetaHypervisor и обеспечивает полную изоляцию реального времени от нереального времени, а ресурсы рабочего стола могут распределяться через MetaHypervisor. Даже в случае обновления, перезапуска или появления синего экрана в системе рабочего стола, задачи управления процессами в режиме реального времени не будут затронуты.

Подобно функции интеллектуального клонирования, реализованной в мобильных телефонах, использование виртуализации ресурсов MetaHypervisor позволяет гибко распределять физические ресурсы, чтобы отдельно обрабатывать рабочие ресурсы в режиме реального времени и в нереальном времени. В зависимости от характера работы, задачи, чувствительные ко времени, могут быть помещены в область реального времени для обработки, а задачи, менее чувствительные ко времени, могут быть помещены в область нереального времени для обработки. Таким образом, можно избежать взаимного влияния задач, выполняемых в режиме реального времени и в нереальном времени.

Продолжать оптимизировать программное обеспечение и углублять изучение потребностей отрасли

Передовое программное обеспечение, надежное оборудование и мощные вычислительные возможности в тесном сочетании открывают новую главу в области программно-определяемых систем. В настоящее время компания «Sinsegye» постоянно оптимизирует свою двухдоменную операционную систему MetaOS, стремясь предоставить более эффективные и стабильные системные решения для удовлетворения постоянно растущих потребностей в области промышленного управления.

Сун Цзяньвэ рассказал, что компания «Sinsegye» имеет два крупных исследовательских центра в Пекине и Шанхае. Пекинская команда в основном занимается усовершенствованием операционной системы, включая обновления и модернизацию программного обеспечения для управления виртуализацией и программного обеспечения для работы в режиме реального времени. Шанхайская команда в основном занимается тесным сотрудничеством с клиентами из вертикальных отраслей, выполнением индивидуальных проектов и созданием стандартизированных продуктов для различных вертикальных отраслей на основе результатов индивидуальных разработок.

В будущем, для случаев, требующих очень высокого уровня безопасности, «Sinsegye» внедрит собственное время выполнения (Runtime) и будет использовать языки программирования, соответствующие требованиям безопасности памяти, такие как Rust, чтобы обеспечить уровень безопасности, аналогичный уровню ядра Linux.

Помимо использования Rust для повышения безопасности, «Sinsegye» также планирует добавить поддержку производителей чипов искусственного интеллекта на основе традиционного языка программирования IEC61131-3. Благодаря интеграции собственного компилятора «Sinsegye» пользователи не будут заботиться о том, на каком процессоре работает их приложение — на процессоре Haiguang или на процессоре NVIDIA — а будут сосредоточены только на своем технологическом процессе, что значительно упростит процесс программирования.

В настоящее время промышленное оборудование на базе iComputer играет все более важную роль во многих новых отраслях. Компания «Sinsegye» ускоряет развитие в таких новых отраслях, как полупроводники, фотоэлектричество и новые источники энергии. В этих отраслях существует большой спрос на оси EtherCAT, а также высокие требования к реальному времени, распознаванию изображений и искусственному интеллекту, которые традиционные промышленные компьютеры и PLC уже не могут удовлетворить.

Сун Цзяньвэй заявил: «По сравнению с традиционными отраслями, новые отрасли имеют больше возможностей для развития и более высокую степень принятия технологий, что создаст благоприятные условия для технологических инноваций и расширения рынка iComputer». В будущем компания «Sinsegye» будет продолжать укреплять свои возможности в области технологических инноваций и разработки продуктов, чтобы повысить адаптивность и производительность iComputer в сложных промышленных условиях, сосредоточиться на решении ключевых проблем в области основных технологий и способствовать достижению новых высот в промышленном развитии.