Для выполнения таких функций, как, например, сбор и передача данных в облако, или для запуска ресурсоемких приложений визуализации большинству машин в дополнение к операционной системе реального времени необходима операционная система общего назначения. Раньше для этого приходилось использовать два разных устройства. Но низкоуровневый гипервизор от B&R позволяет запустить обе операционные системы на одном промышленном компьютере.
Современные контроллеры и операционные системы реального времени отличаются высоким уровнем производительности и способны выполнять большое количество различных функций. Тем не менее, часто бывает целесообразно запускать дополнительные функции и прикладные программы в отдельной операционной системе. "Многие специализированные программы моделирования или 3D-анимации могут работать только под ОС Linux или Windows", - объясняет Герд Ламмерс, президент компании Real-Time Systems. Веб-приложения тоже обычно работают в среде Linux или Windows, а не в системах реального времени.
Снижение затрат
Функции управления и другие специализированные задачи могут быть привязаны к конкретным аппаратным ресурсам. "Преимущества комплексного решения видны невооруженным глазом," - поясняет Ламмерс. Это экономия места в шкафу управления и повышение скорости связи. Кроме того, аппаратные ресурсы используются более эффективно. В результате затраты существенно снижаются.
Для запуска нескольких операционных систем на одном ПК уже много лет используются технологии виртуализации. "Однако эти технологии имеют весьма серьезный недостаток, - рассказывает Манфред Миттербухнер, руководитель отдела программных решений для систем автоматизации B&R. - Операционные системы оказывают друг на друга влияние. Фатальный сбой одной системы может вызвать проблемы в другой системе. Когда одна из систем отвечает за управление машиной или производственной линией, это может привести к серьезным последствиям, например к останову оборудования, его повреждению или причинению вреда здоровью персонала".
Отсутствие взаимного влияния
Для решения этой проблемы необходимо устранить взаимное влияние между системами. "Нужно отказаться от концепции хост-системы, под которой работают гостевые системы, - подчеркивает Миттербухнер, - и решение должно быть достаточно производительным, чтобы обеспечить возможность работы в режиме реального-времени". Этого можно добиться, только если жестко привязать к каждой из операционных систем определенные аппаратные ресурсы. Такую возможность предоставляет низкоуровневый гипервизор (англ. bare-metal hypervisor). "Он получил такое название, потому что он не привязан ни к одной из операционных систем и выполняется на аппаратном уровне".
Компания B&R при содействии компании Real-Time Systems, специализирующейся на гипервизорах, интегрировала низкоуровневый гипервизор в свои системы автоматизации. Благодаря этому теперь можно запускать операционную систему общего назначения и операционную систему реального времени на одном устройстве.
Манфред Миттербухнер, руководитель отдела программных решений для систем автоматизации B&R
Четкое распределение всех ресурсов
"Гипервизор дает возможность четко распределить доступные ресурсы," - отмечает Миттербухнер. За операционной системой могут быть закреплены не только ядра процессора, оперативная память, Ethernet интерфейсы, но также USB и прочие порты. "Кроме того, мы поддерживаем современные технологии виртуализации от Intel, - добавляет Ламмерс. Благодаря технологии Cache Allocation Technology от Intel кэш последнего уровня (LLC) также распределяется между операционными системами. Это максимально повышает стабильность обеих операционных систем.
Легкость настройки
Процесс настройки гипервизора очень прост. Он проходит в среде разработки Automation Studio: пользователю нужно лишь активировать гипервизор и распределить аппаратные ресурсы. Конфигурационный файл сохраняется на USB-накопитель и устанавливается в целевую систему через меню загрузки. "После этого гипервизор готов к работе," - подытоживает Миттербухнер.
В качестве операционных систем общего назначения могут быть установлены последние версии Linux или Windows. Если предыдущие решения виртуализации были привязаны к определённой версии Windows, то на работу низкоуровневого гипервизора не влияет то, какая версия операционной системы установлена на ПК. Значит, на систему можно без опаски устанавливать патчи и обновления. Этот аспект особенно важен, поскольку доля компьютеров, напрямую подключенных к интернету, непрерывно растет.
Шлюз для промышленного Интернета вещей
"Гипервизор - идеальное решение для преобразования обычного промышленного контроллера в граничное устройство или шлюз для промышленного Интернет вещей", - добавляет Миттербухнер. Для этого операционная система реального времени (RTOS) передает необходимые данные в приложение операционной системы общего назначения по виртуальному интерфейсу Ethernet. Затем данные сжимаются и передаются по протоколу OPC UA в системы более высокого уровня, в том числе в облачные системы.
Гипервизор RTS может быть запущен на любом промышленном ПК от B&R, оснащенном процессором с двумя или более ядрами. Пользователям доступен большой выбор устройств - от ультракомпактного решения Automation PC 2200 с процессором Intel Atom до мощного Automation PC 910 с процессором XEON. Миттербухнер: "Сочетание передовых гипервизорных технологий с широким спектром промышленных ПК обеспечивает нашим клиентам возможность подобрать комплектацию, оптимальную для решения любой задачи".
О компании Real-Time Systems
Компания Real-Time Systems является глобальным поставщиком гипервизорных технологий, специализирующимся на технологиях виртуализации систем реального времени. Ее штаб-квартира находится в Равенсбурге, Германия. Компания была основана в 2006 году и с начала 2018 года входит в состав компании congatec AG, сотрудничающей с предприятиями из Европы, США и Азии. Более подробную информацию Вы сможете найти на сайте www.real-time-systems.com.