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01 前言

隨著工業數字化進程加速與IT/OT深入融合，不斷增加的OT核心數據已經逐步成為工業自動化行業的核心資產，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，同時隨著國內工業控制系統逐步進入中高端應用，更加精準的控制至關重要，因此工業控制系統高實時高性能需求尤其突出。

面對以上挑戰，合作伙伴翌控科技基于米爾STM32MP135開發板發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，為工業控制產品穩定可靠的執行提供堅實的基礎。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化。為了實現工業實時以太網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，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的開發工程師可實現零門檻升級至STM32MP135的開發。

▲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聯合開發，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、Modbus協議棧、CANopen主站協議棧、EtherCAT主站協議棧、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: 16MB，數據區: 32MB，掉電保持區: 128KB
• PLC基礎指令執行性能: 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

開放式高實時高性能PLC控制器產品的硬件生態，可以加速客戶開發產品進度以及降低研發難度和風險。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開發板，該開發板采用核心板+底板分離式設計，工業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以及引出多路通用GPIO實現本地高速IO子系統，開發板圖片如下:

米爾STM32MP135開發板

05 結論

借助于STM32優秀的MPU產品與豐富的RTOS軟件生態以及板級硬件伙伴米爾電子的工業級模組，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團隊投入，為全面實現數字化智能化控制系統奠定堅實的基礎。