IPv6走入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

《基于IPv6的智能網(wǎng)絡(luò)控制器研究》在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，與下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，意在該領(lǐng)域建立在IP技術(shù)基礎(chǔ)上的新型嵌入式系統(tǒng)公共網(wǎng)絡(luò)以及相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)。海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院的四人小團隊在導(dǎo)師張永輝教授的指導(dǎo)下，開展了項目的相關(guān)研究與開發(fā)。本刊采訪了該項目的隊長陳真佳，他對項目的進展情況作了介紹。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：請簡單介紹項目的進展情況？

陳真佳：《基于IPv6的智能網(wǎng)絡(luò)控制器研究》旨在研究可以通過網(wǎng)絡(luò)化的方式進行數(shù)據(jù)采集以及控制算法參數(shù)配置的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器，主要設(shè)計與實現(xiàn)一款兼有以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線并具有多種控制接口的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。目前項目已經(jīng)基本完成控制器節(jié)點的硬件與固件開發(fā)，今后的工作重點將主要集中在系統(tǒng)級應(yīng)用調(diào)試、上層應(yīng)用配套軟件開發(fā)和控制網(wǎng)絡(luò)部署等方面，以及對前期工作的迭代調(diào)試與測試。

智能網(wǎng)絡(luò)控制器主要由三個部分構(gòu)成。在硬件設(shè)計上，控制器需要兼有以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線，以滿足網(wǎng)絡(luò)化、多應(yīng)用場合的控制需求；控制器需要多種控制接口輸出，模塊可擴展，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。在軟件架構(gòu)上，嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器架構(gòu)分為三層：操作系統(tǒng)層、服務(wù)層、支持層。每一層僅實現(xiàn)一部分功能并為其直接上層提供接口，實現(xiàn)了程序的高內(nèi)聚和低耦合，方便用戶對整個系統(tǒng)進行擴展。在模塊化組件結(jié)構(gòu)上，模塊化組件通過信息交互接口同外界進行連接，這一部分的實現(xiàn)由模塊化組件標準提供，用戶只需要按照標準提供模塊化組件聲明及實現(xiàn)即可完成模塊化組件的設(shè)計。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：該項目的創(chuàng)新性表現(xiàn)在哪些方面？

陳真佳：項目的創(chuàng)新性主要表現(xiàn)在，一是基于IPv6網(wǎng)絡(luò)設(shè)計智能控制器，實現(xiàn)點對點精準控制。控制器基于RT-Thread實時操作系統(tǒng)，對用戶封裝了底層硬件，提供了統(tǒng)一的編程接口，方便用戶開發(fā)與管理。二是即插即用的模塊化設(shè)計理念，采用模塊化設(shè)計，將控制器分為主控模塊及擴展板模塊。主控模塊兼有以太網(wǎng)口、CAN總線、RS485總線以及多種控制接口。擴展模塊具有智能識別、即插即用的功能。三是搭建了嵌入式Web服務(wù)器進行在線配置和監(jiān)測。用戶通過訪問網(wǎng)頁的方式來對控制器進行配置和監(jiān)測控制器的狀態(tài)。我們團隊還自主研發(fā)了PLC解釋器，結(jié)合ISaGRAF可實現(xiàn)圖形化編程，也可使用RTOS通過以太網(wǎng)口對控制器進行C語言編程，方便用戶進行程序配置和下載。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：目前該項目在學(xué)校的實施效果怎么樣？

陳真佳：為了測試主控模塊和擴展模塊的性能，我們進行了兩組功能演示實驗。通過主控模塊和數(shù)據(jù)采集模塊的組合，在校園內(nèi)設(shè)置8個水質(zhì)采樣點，實現(xiàn)了水質(zhì)數(shù)據(jù)的遠程采集與傳輸；通過主控模塊和運動控制模塊的組合，搭載無人船平臺，實現(xiàn)了無人船的姿態(tài)控制與自主巡航控制。

項目充分利用了IPv6網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，促進了下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。智能網(wǎng)絡(luò)控制器連接設(shè)備，對設(shè)備進行精準控制。多個控制器形成網(wǎng)絡(luò)，共同工作完成需求。為用戶提供二次開發(fā)接口，實現(xiàn)了用戶個性化需求。

實地測試

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：項目團隊成員是怎樣分工的，在項目實施過程中是否碰到過一些困難，都有哪些收獲？

陳真佳：參與本項目的團隊成員有4名，主要分工為硬件設(shè)計與實現(xiàn)、嵌入式操作系統(tǒng)的移植與調(diào)試、固件驅(qū)動開發(fā)、上層應(yīng)用軟件的模塊化設(shè)計。除此之外，團隊成員均會參與項目后期的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。我們遇到的困難主要在于網(wǎng)絡(luò)控制器與IPv6的應(yīng)用結(jié)合。從控制網(wǎng)絡(luò)哪一技術(shù)層面進行融合是我們主要的研究內(nèi)容。我們的目的是在最大程度減小對現(xiàn)有業(yè)務(wù)造成影響的基礎(chǔ)上，提高經(jīng)濟效益，保證行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：你認為項目的應(yīng)用前景在哪里？

陳真佳：隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用，高密度的傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)分析節(jié)點逐漸會普及于工業(yè)生產(chǎn)線。下一代互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)控制的結(jié)合，將會大大提高生產(chǎn)效率。而傳統(tǒng)行業(yè)將面臨著沖擊與機遇，為了促進傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展與變革，我們的項目主要研究下一代互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)合，實現(xiàn)工業(yè)控制的智能化。不僅在工業(yè)控制領(lǐng)域，我認為，項目在傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能家居、智能樓宇等方面的拓展性較強，具有十分廣闊的發(fā)展前景。