自被新冠突襲的2020年春節(jié)開(kāi)始，工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的道路就越發(fā)艱難。不僅疫情肆虐各地，隨后全球缺芯，更甚至缺芯的狀態(tài)逐年嚴(yán)重，沒(méi)有緩和的勢(shì)頭。我們收到越來(lái)越多的各行業(yè)合作伙伴詢問(wèn)，有沒(méi)有一種方法，能讓他們?cè)O(shè)備上原有的Windows工控機(jī)直接變成控制器，能讓他們的工程師在疫情管控期間不需要到公司實(shí)驗(yàn)室，也不需要把大量的EtherCAT從站設(shè)備搬回家的前提下，仍然能夠在家中實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的工作。這樣就不需要為了備齊控制器上所有芯片絞盡腦汁，也不會(huì)在疫情爆發(fā)期間因居家辦公延遲開(kāi)發(fā)進(jìn)度，以至于耽誤產(chǎn)品的上市時(shí)機(jī)。

//Lxwin

為了應(yīng)對(duì)嵌入式芯片短缺，完成客戶把Windows工控機(jī)變成控制器的期望，同時(shí)還能提高設(shè)計(jì)集成度以及控制功能復(fù)雜性的需求，我們推薦LxWin軟件開(kāi)發(fā)套件。

上圖是LxWin作為實(shí)時(shí)環(huán)境的框架示意圖。控制器廠商在Windows上開(kāi)發(fā)的非實(shí)時(shí)應(yīng)用程序和客戶圖形界面可以繼續(xù)保留在Windows系統(tǒng)下。而EtherCAT主站、運(yùn)動(dòng)控制算法等實(shí)時(shí)應(yīng)用運(yùn)行在替代嵌入式CPU的Linux RT Preempt工控機(jī)實(shí)時(shí)環(huán)境中。同樣，Windows操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)被隔離在不同的CPU核和不同的內(nèi)存空間中。因?yàn)閮蓚€(gè)系統(tǒng)是隔離的，所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)（比如Windows被某個(gè)應(yīng)用阻塞或者藍(lán)屏），另一個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)Linux下的應(yīng)用程序可以繼續(xù)正常運(yùn)行而不受Windows狀態(tài)的影響。

Windows實(shí)時(shí)擴(kuò)展的另外一個(gè)重要組成部分即Hypervisor。德國(guó)Acontis公司自主開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)Hypervisor保證了Windows和實(shí)時(shí)Linux更好的隔離效果。Hypervisor還包括了硬件抽象層HAL以及網(wǎng)絡(luò)通信函數(shù)庫(kù)。Windows和實(shí)時(shí)Linux通過(guò)共享內(nèi)存方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。LxWin使用Visual Studio作為應(yīng)用開(kāi)發(fā)IDE以及圖形化配置界面。即使缺乏Linux使用經(jīng)驗(yàn)的用戶，也可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

//EC-Simulator

EC-Simulator軟件開(kāi)發(fā)套件可以完美解決疫情期間因隔離管控要求導(dǎo)致工程師無(wú)法在公司實(shí)驗(yàn)室調(diào)試設(shè)備開(kāi)發(fā)應(yīng)用的問(wèn)題。

EC-Simulator通過(guò)仿真EtherCAT從站設(shè)備進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬化EtherCAT網(wǎng)絡(luò)，可以做到在沒(méi)有真實(shí)的EtherCAT從站硬件的情況下運(yùn)行EtherCAT主站應(yīng)用的效果。EC-Simulator的EtherCAT仿真功能可以基于物理網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)（HiL）也可以全仿真實(shí)現(xiàn)（SiL）。

仿真實(shí)例的配置可以無(wú)縫的使用真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)ENI文件，例如可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的機(jī)械設(shè)備中EtherCAT模塊功能的仿真。通過(guò)使用C/C++或者.NET編程語(yǔ)言可以進(jìn)行工程集成、測(cè)試或者虛擬化工具交互（例如ISG Virtuos）。

//應(yīng)用案例

客戶W公司希望設(shè)計(jì)一個(gè)多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器加IO模塊的測(cè)試設(shè)備。為了方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作，設(shè)備考慮使用Windows操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)UI界面。但是由于疫情原因，工程師不能全部到崗進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?yōu)榭蛻籼峁┝薒xWin軟件開(kāi)發(fā)套件+EC-Simulator的組合。在實(shí)驗(yàn)室的工程師使用LxWin軟件開(kāi)發(fā)套件連接從站設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的工程師，可以配合LxWin和EC-Simulator，在異地模擬仿真現(xiàn)場(chǎng)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和基礎(chǔ)驗(yàn)證工作。

由于應(yīng)用中需要涉及到EtherCAT伺服驅(qū)動(dòng)器，使用EC-Engineer可以直接配置出一套符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境配置文件，包括網(wǎng)絡(luò)配置文件（ENI file），用于EtherCAT從站仿真的（EXI file），用于EtherCAT伺服控制模擬的（DemoConfig文件）。

工程師將用于控制的應(yīng)用程序與EC-Simulator程序集成后，配合導(dǎo)出的配置文件，即可正常運(yùn)行帶有仿真的完整EtherCAT應(yīng)用。

帶有EC-Simulator的應(yīng)用程序與普通的EtherCAT主站程序界面完全相同。如下圖：

最后，工程師通過(guò)上位機(jī)可以直接訪問(wèn)控制應(yīng)用界面，通過(guò)Windows的上位機(jī)應(yīng)用對(duì)EtherCAT伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行狀態(tài)控制以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)控制等操作。

關(guān)于盟通：

北京盟通科技有限公司成立于2013年，是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。公司專注于實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及工業(yè)通訊技術(shù)的研發(fā)、推廣及技術(shù)支持服務(wù)。依托于核心團(tuán)隊(duì)多年的海外和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，我們與歐洲多家自動(dòng)化領(lǐng)域的佼佼者達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，是德國(guó)Unified Automation公司、德國(guó)Acontis Technologies公司、德國(guó)Dina Elektronik公司在中國(guó)區(qū)域的唯一授權(quán)合作伙伴，瑞典HMS工業(yè)網(wǎng)絡(luò)有限公司FSoE協(xié)議軟件（Ixxat@品牌）、CANopen協(xié)議棧（emotas）等產(chǎn)品的正式授權(quán)分銷(xiāo)商。為客戶提供EtherCAT主站協(xié)議棧、OPC UA SDK軟件開(kāi)發(fā)包、CANopen協(xié)議棧、FSoE協(xié)議軟件、CAN總線硬件、DINA安全模塊等工業(yè)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)和定制化產(chǎn)品。

審核編輯 ：李倩