随着智能装备行业向数字化、网络化、智能化方向发展，许多项目要求控制系统基于实时操作系统、框架开发平台的技术栈构建，以满足关键领域对实时性技术的需求。

在高端装备的通信与控制系统中，时序控制和数据采集的核心任务是：按照设定时序向待测器件输出多路数字信号，并实时采集其模拟量响应信号，以量测其工作状态，从而判断器件是否满足设计指标。此类需求既要求控制信号的稳定精准，又要求采集信号的高速高精度，以保障测试结果的可靠性。

控制系统的选择成为决定设备性能的关键因素

X86架构与嵌入式实时操作系统vs. 传统PLC

如果你的应用是传统的工业逻辑控制、顺序流程控制，对并发性要求不高，且希望开发简单、稳定可靠、抗干扰能力强，PLC是成熟可靠的选择。

但如果你的应用复杂，需要同时处理多个差异性很大的任务（如同时控制电机、刷新界面、进行网络通信），并且有关键任务有严格的时限要求，那么基于RTOS的嵌入式系统能提供更大的灵活性和更高的性能

 

接下来我们对比一下采用PLC与采用X86架构实时控制方案的对比

传统PLC方案：

·采用专用微控制器（如ARM Cortex-M系列）

·时钟频率通常低于500MHz

·内存配置一般小于512MB

·无专用AI加速单元

·I/O扩展能力有限，通常需要额外模块

基于X86架构实时控制方案（常见为工控机）：

·采用高性能多核多线程酷睿处理器

·以12代处理器为例，常见16核24线程，睿频高达5.0GHz

·标配32GB DDR4内存

·可集成算力GPU单元

·可扩展多个PCIE扩展卡进行，灵活配置所需I/O数量

·1000+种I/O组合，可扩展上百个采集通道

 

我们继续对比二者的软件开发生态

传统PLC：

·专用编程环境（梯形图/指令表）

·封闭的操作系统

·有限的第三方库支持

·开发周期长，调试复杂

·需要现场连接编程

 

X86架构实时控制方案：

·基于Linux开源生态系统

·支持Python/C++等高级语言

·内置Docker容器支持

·提供完整的开发工具链

·支持OpenPLC等开源控制系统

  为了满足智能装备客户在模拟量采集与实时性方面的需求，成都蓝炬科技有限公司已陆续在一些项目部署了基于X86架构的计算机平台，方案使用工控机选配模拟量IO扩展板与数字量扩展板，同时系统具有高实时性的，可通过独特的双内核架构，我们可在功能丰富的Linux环境上运行对时间有苛刻要求的应用程序，产品方案可广泛应用于工业控制、半导体行业、机器人、航空航天等领域构建的实时系统可进行伺服的电机的运动控制、实现高精度的数据采集、数字量的输入输出控制以及模拟量输出等功能，并可通过QT开发具有图形界面的上位机控制程序。

  方案采用Xenomai 3.0开源框架，Xenomai 3.0 是一款为 Linux 系统提供硬实时能力的开源内核扩展框架。它通过在Linux的基础上添加一RTOS内核cobalt，来提高Linux的实时性。实时内核cobalt与非实时内核Linux相结合，既能提供工业级RTOS的硬实时性能，又能利用Linux操作系统非常出色的网络和图形界面服务，在产品的开发周期和成本控制方面都有巨大优势。

Xenomai 3.0结构如下：

Xenomai 3.0核心优势

• 卓越的实时性能；

• Cobalt双内核架构是其硬实时能力的基石。测试数据显示，在x86_64平台高负载下，用户空间实时任务的延迟可以稳定在个位数的微秒级别（最小0.343µs，平均1.078µs，最大23.110µs）；

• 实时内核完全优先于普通Linux内核，避免了普通Linux内核活动（如内存管理、复杂锁机制）带来的调度不确定性；

• 可充分利用Linux生态：实时任务可以无缝使用Linux强大的网络、文件系统、图形界面等资源，实现实时性和丰富功能的统一。

   

  当你的项目遇到需为核心产品开发出高效稳定的测试系统时，可联系我们：

 1、项目需要极致的低延迟和确定性（硬实时）；

  2、使用深度适配内核为Linux的实时操作系统，从底层驱动到应用层的全栈式技术验证，确保系统稳定可靠；

  3、以高性能数据采集为核心需求，充分发挥计算机多核处理能力实现数据采集模块的高性能特性，实现实时、高精度、高速率的数据采集功能。

   实时操作系统下完成深度适配，整体支持低延迟中断响应与DMA高速传输，充分保障了实时性能。我们也可提供的丰富Qt框架协助用户开发上位机，可覆盖多通道采集、触发同步、波形显示等典型应用场景，既能精准控制多路时序信号，又可实现稳定可靠的采集且可分析响应信号，帮用户缩短了开发周期，加速了项目落地。

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