基于CORBA平臺(tái)的嵌入式控制器

　　重礦行業(yè)是典型的裝備制造業(yè)，它的生產(chǎn)設(shè)備組成相對(duì)較為分散，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，不易控制。傳統(tǒng)的工業(yè)控制器只是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，如果設(shè)備運(yùn)行異常則關(guān)斷設(shè)備，這樣就大大降低了生產(chǎn)效率。而且，隨著設(shè)備結(jié)構(gòu)及其控制的日益復(fù)雜化，在控制的過程中可能存在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、不同的操作系統(tǒng)以及不同的編程語言。在實(shí)現(xiàn)它們相互之間通信的時(shí)候，需要將格式和協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就給我們開發(fā)控制器帶來了諸多不便。CORBA技術(shù)具有良好的跨平臺(tái)互操作性、可移植性、可擴(kuò)展性和編程語言無關(guān)性，解決了異構(gòu)平臺(tái)的對(duì)象互操作問題。它屏蔽了底層的通信機(jī)制，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ蕴峁┓植际綉?yīng)用軟件的可重用性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)環(huán)境下通信．這樣既大大簡化了分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)，又便于異構(gòu)環(huán)境下的系統(tǒng)集成，從而可以滿足未來系統(tǒng)擴(kuò)展的需要。本文就是以制造業(yè)嵌入式控制器為背景，在所選擇的嵌入式硬件和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)基于CORBA技術(shù)的面向重礦行業(yè)的嵌入式控制器。

1、CORBA技術(shù)簡介

　　CORBA（Common Object Request Broker Architecture）是國際對(duì)象組織OMG發(fā)起和制定的分布式對(duì)象的規(guī)范，它將分布計(jì)算與面向?qū)ο蟮母拍钕嘟Y(jié)合，提高了軟件重用率，控制冗余度等；引入Broker的概念并通過ORB 機(jī)制可以完成遠(yuǎn)程對(duì)象的激活，而不管實(shí)現(xiàn)這些對(duì)象所使用的平臺(tái)和技術(shù)；客戶方程序和服務(wù)方程序的完全分離，客戶僅僅通過代理和服務(wù)器發(fā)生關(guān)系，使客戶與服務(wù)器之間的關(guān)系更加靈活。另外，CORBA 還為對(duì)象管理提供了一組對(duì)象服務(wù)，如名錄服務(wù)、事件服務(wù)、永久對(duì)象服務(wù)、安全服務(wù)和查詢服務(wù)等，為分布式應(yīng)用的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的保證。

　　CORBA規(guī)范定義了客戶程序與服務(wù)程序中的對(duì)象如何進(jìn)行通信的機(jī)制。對(duì)象請(qǐng)求代理ORB負(fù)責(zé)處理它們之間的通信。ORB提供了支持分布式處理的機(jī)制：為請(qǐng)求查找具體的對(duì)象實(shí)現(xiàn)，讓對(duì)象實(shí)現(xiàn)作好接收請(qǐng)求的準(zhǔn)備，傳送構(gòu)成請(qǐng)求的數(shù)據(jù)等?？蛻羲吹降慕涌谕耆?dú)立于對(duì)象所在的物理位置， 實(shí)現(xiàn)對(duì)象的編程語言， 以及在對(duì)象的接口中沒有反映出來的其他特性。CORBA通過IDL程序框架或動(dòng)態(tài)程序框架來定位相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)代碼、傳送參數(shù)以及對(duì)對(duì)象實(shí)現(xiàn)的傳送控制。

2、基于CORBA技術(shù)的嵌入式控制器的實(shí)現(xiàn)

　　2.1 系統(tǒng)概述

　　我們開發(fā)的是基于CORBA規(guī)范的開放的可移植、可裁減、可擴(kuò)展的適合重礦行業(yè)不同層次設(shè)備的嵌入式控制器?？紤]到重礦行業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)備控制的復(fù)雜性，沒備組成生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)設(shè)備相對(duì)較為分散，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣。通過建立控制器嵌入式軟、硬件系統(tǒng)平臺(tái)，設(shè)備和控制器可以通過無線或有線的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并且可以和監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，使監(jiān)控人員可以在控制室對(duì)整個(gè)加工線的情況進(jìn)行監(jiān)視，減少了不必要的設(shè)備關(guān)斷現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，極大地方便了人工操作。這樣通過研究礦山開采加工中的問題，優(yōu)化工藝參數(shù)和系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，就可以提高質(zhì)量、降低能耗、減少廢棄物提高礦石的利用率、提高設(shè)備的可靠性和效率。

　　2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　整個(gè)控制器包括應(yīng)用層和系統(tǒng)層。系統(tǒng)層包含硬件和相關(guān)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及應(yīng)用平臺(tái)，應(yīng)用層包含運(yùn)行于應(yīng)用平臺(tái)上的各類功能模塊。其總體框架如圖1所示。

圖1 控制器結(jié)構(gòu)框圖

　　通過嵌入式控制器不僅可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)成套線的集成控制和管理，而且可以采集相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行集中監(jiān)控和預(yù)測(cè)。

　　2.2.1 基于CORBA技術(shù)的軟件平臺(tái)

　　本系統(tǒng)在所建立的面向重礦行業(yè)設(shè)備的控制器系統(tǒng)層上構(gòu)建一個(gè)基于CORBA協(xié)議實(shí)時(shí)中間件的應(yīng)用平臺(tái)，為在該平臺(tái)上的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用模塊提供支持。

　　中間件產(chǎn)品采用華盛頓大學(xué)對(duì)象管理組織的CORBA產(chǎn)品―TAO，TAO使用了ACE中提供的框架結(jié)構(gòu)對(duì)象與模式，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)高效與實(shí)時(shí)系統(tǒng)的中間件架構(gòu)。當(dāng)前的TAO版本基于CORBA2．6規(guī)范，它包含了網(wǎng)絡(luò)接口、操作系統(tǒng)、通信協(xié)議以及CORBA中間件對(duì)象以及相關(guān)特性，并且進(jìn)一步改善了高效性和實(shí)時(shí)性等。