基于CORBA技術(shù)的嵌入式控制器設計

重礦行業(yè)是典型的裝備制造業(yè)，它的生產(chǎn)設備組成相對較為分散，設備現場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，不易控制。傳統的工業(yè)控制器只是對現場(chǎng)的設備進(jìn)行監控，如果設備運行異常則關(guān)斷設備，這樣就大大降低了生產(chǎn)效率。而且，隨著(zhù)設備結構及其控制的日益復雜化，在控制的過(guò)程中可能存在不同的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、不同的操作系統以及不同的編程語(yǔ)言。在實(shí)現它們相互之間通信的時(shí)候，需要將格式和協(xié)議進(jìn)行轉換，這就給我們開(kāi)發(fā)控制器帶來(lái)了諸多不便。CORBA技術(shù)具有良好的跨平臺互操作性、可移植性、可擴展性和編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)性，解決了異構平臺的對象互操作問(wèn)題。它屏蔽了底層的通信機制，采用面向對象的方法以提供分布式應用軟件的可重用性和可擴展性，實(shí)現了異構環(huán)境下通信．這樣既大大簡(jiǎn)化了分布式應用系統的開(kāi)發(fā)和維護，又便于異構環(huán)境下的系統集成，從而可以滿(mǎn)足未來(lái)系統擴展的需要。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)操作系統的基礎上，開(kāi)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(jiǎn)介

　　CORBA（Common Object Request Broker Architecture）是國際對象組織OMG發(fā)起和制定的分布式對象的規范，它將分布計算與面向對象的概念相結合，提高了軟件重用率，控制冗余度等；引入Broker的概念并通過(guò)ORB 機制可以完成遠程對象的激活，而不管實(shí)現這些對象所使用的平臺和技術(shù)；客戶(hù)方程序和服務(wù)方程序的完全分離，客戶(hù)僅僅通過(guò)代理和服務(wù)器發(fā)生關(guān)系，使客戶(hù)與服務(wù)器之間的關(guān)系更加靈活。另外，CORBA 還為對象管理提供了一組對象服務(wù)，如名錄服務(wù)、事件服務(wù)、永久對象服務(wù)、安全服務(wù)和查詢(xún)服務(wù)等，為分布式應用的開(kāi)發(fā)提供了強有力的保證。

　　CORBA規范定義了客戶(hù)程序與服務(wù)程序中的對象如何進(jìn)行通信的機制。對象請求代理ORB負責處理它們之間的通信。ORB提供了支持分布式處理的機制：為請求查找具體的對象實(shí)現，讓對象實(shí)現作好接收請求的準備，傳送構成請求的數據等?？蛻?hù)所看到的接口完全獨立于對象所在的物理位置， 實(shí)現對象的編程語(yǔ)言， 以及在對象的接口中沒(méi)有反映出來(lái)的其他特性。CORBA通過(guò)IDL程序框架或動(dòng)態(tài)程序框架來(lái)定位相應的實(shí)現代碼、傳送參數以及對對象實(shí)現的傳送控制。

　　2、基于CORBA技術(shù)的嵌入式控制器的實(shí)現

　　2.1 系統概述

　　我們開(kāi)發(fā)的是基于CORBA規范的開(kāi)放的可移植、可裁減、可擴展的適合重礦行業(yè)不同層次設備的嵌入式控制器?？紤]到重礦行業(yè)的特點(diǎn)，設備控制的復雜性，沒(méi)備組成生產(chǎn)系統時(shí)設備相對較為分散，設備現場(chǎng)環(huán)境較為惡劣。通過(guò)建立控制器嵌入式軟、硬件系統平臺，設備和控制器可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接，并且可以和監控計算機進(jìn)行通訊。通過(guò)遠程監控模塊，使監控人員可以在控制室對整個(gè)加工線(xiàn)的情況進(jìn)行監視，減少了不必要的設備關(guān)斷現場(chǎng)觀(guān)測，極大地方便了人工操作。這樣通過(guò)研究礦山開(kāi)采加工中的問(wèn)題，優(yōu)化工藝參數和系統之間的協(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、提高設備的可靠性和效率。

　　2.2 系統總體設計

　　整個(gè)控制器包括應用層和系統層。系統層包含硬件和相關(guān)的實(shí)時(shí)操作系統以及應用平臺，應用層包含運行于應用平臺上的各類(lèi)功能模塊。其總體框架如圖1所示。

　　圖1 控制器結構框圖

　　通過(guò)嵌入式控制器不僅可以實(shí)現整個(gè)成套線(xiàn)的集成控制和管理，而且可以采集相關(guān)設備的運行參數，進(jìn)行集中監控和預測。

　　2.2.1 基于CORBA技術(shù)的軟件平臺

　　本系統在所建立的面向重礦行業(yè)設備的控制器系統層上構建一個(gè)基于CORBA協(xié)議實(shí)時(shí)中間件的應用平臺，為在該平臺上的標準化應用模塊提供支持。