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SugonRI2.0:创新嵌入式开发的曙光

e-works 2024-08-19
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装备制造业是国之重器,是实体经济的重要组成部分。2023年以来,我国装备制造业成为推动工业增长的重要引擎,高端装备制造业发展势头良好。据国家统计局数据显示,2023年装备制造业全年增加值比上年增长6.8%,占全部规上工业增加值比重为33.6%,比上年提高1.8个百分点。高端装备制造业正不断输出先进生产力,推动我国制造业加快培育新质生产力。

然而高端装备制造业取得瞩目成就的同时,其发展道路上的痛点和挑战也愈发凸显。随着市场需求、消费行为的快速变化,个性化、定制化的需求越来越多,加上制造企业数字化转型步伐加快,对装备功能和智能化程度提出了更高的要求;同时,装备的实时性、确定性、可靠性、安全性、协同性等都成为需要考量的重点。

在“软件定义产品”的趋势下,工业嵌入式系统作为高端装备产品的智慧核心,其重要性也攀升至前所未有的高度,复杂需求大规模爆发,表现为从最初的小内核、占先式调度向更复杂的高端装备全生命周期系统转变,带动着嵌入式系统开发走实向深。

优中取优,打造创新工业嵌入式软件开发平台

在工业嵌入式系统开发领域,开放式集成化开发平台已成为主流趋势,其两大分支——基于计算机高级语言的开发模式和基于工业软件的开发模式,各有其独特的优势和应用场景。

基于计算机高级语言的开发模式通常采用如C、C++、Java等高级编程语言,以高度的自由度和灵活性受到众多开发者的青睐。在开源操作系统的支撑下,这一模式缓解了技术封锁的难题。然而,其依赖性高、解耦性差、软件重用性低、跨平台能力受限等问题,加上对开发者专业知识、业务知识的严格要求,使得开发周期延长。特别是在团队协作日益紧密的今天,该模式在促进多部门快速协同方面显得力不从心。

而基于工业软件的开发模式,以软件抽象程度高、平台解耦性强和丰富的工业知识库,减少开发者在基础功能实现上的投入,降低了学习曲线,优化了开发流程与验证环节,同时支持多种语言混合编程,提升了开发效率与直观性。美中不足的是,由于工业软件通常针对特定行业和应用场景设计,不同软件在技术标准、底层架构等方面存在差异,一定程度上限制了软件间的互操作性和可移植性。此外,一些高端工业软件往往伴随着高昂的授权费用和技术支持成本,这对于预算有限的项目或初创企业而言,构成了不小的负担。

两种模式各有千秋,亦各有局限。同时,在工控软件领域,遭遇技术封锁与依赖困境的案例屡见不鲜。面对这样的现状,用户渴望一个将二者优势融于一体,剔除各自瑕疵,既开放灵活又具备工业软件特征的国产工业嵌入式开发平台。

曙光网络科技有限公司总工程师陈冰冰表示,早在2009年,这一构想便在中科曙光人的心中生根发芽。

结合多年的积累和实践,中科曙光推出了以“可靠、高效、快速组装”为特色的工业编程平台SugonRI2.0。在曙光自研国产化工业硬件的基础上,集成满足工业需求的各类中间件、基于自研SugonC++工业编程语言,提供符合工业研制习惯的图形化低代码开发平台、工业实时操作系统以及使工业软件可跨平台运行的RunTime程序,具备支撑数字知识与工业实践融合转化的全平台能力,为高端装备制造业提供创新的工业嵌入式软件开发平台。

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一站式开发,SugonRI2.0为企业降本增效

SugonRI2.0基于首个国产工业数字化全栈平台曙睿SugonRI™,能够同时覆盖工业半实物仿真、实时控制、工业物联网与安全、高端仪器仪表等应用领域,融合实时操作系统,支持多种处理器架构,支持需求输入、功能建模仿真、形式化验证、代码实现、软件测试、远程运维等软件工程化能力的工业嵌入式软件开发平台。

SugonRI2.0由用户开发层、通信层和目标硬件设备层组成。用户开发层包含工业集成开发环境、人机交互界面开发环境以及各类管理工具、调试工具和编译器,具有完善的在线和离线编程调试测试功能,同时提供大量可视化工业中间件,满足用户快速构建业务应用的需求;通信层则由SugonRI2.0中的安全网关来实现,使用TCP/IP 协议支持编程平台和目标平台之间的调试、远程访问和运维,确保远程运维条件下的数据和指令安全;目标设备层除了底层硬件外,还包含实时操作系统、板级支持包、Runtime、中间件库、网络服务组件等。

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从开发用户的角度来看,SugonRI2.0工业编程平台无疑融合了计算机高级语言开发的灵活性和工业软件开发模式深度专业化的典范之作,满足了业界对于理想化工业嵌入式开发平台的所有憧憬与需求。围绕降本增效,为企业提供了高效、智能、灵活、安全的工业嵌入式一站式开发平台。

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驾驭多编程能力,实现高效开发

“工业平台需要满足绝大多数用户的诉求”,陈冰冰坦言,“SugonRI2.0瞄准了这一点,进行了IT和OT的深度融合”。为此,SugonRI2.0集成了多类型编程能力,以适应不同开发者的需求。

在文本方面,中科曙光借鉴了C和C++的语法特点和灵活性,自创了基于面向对象的文本编程语言SugonC++。在图形方面,引入SFC、CFC、LD等图形化编程组态工具,使编程更加直观,同时兼容PLC和DCS的用户编程习惯,更加符合工业习惯。

SugonRI2.0引入了程序组织单元(POU)的概念,既支持客户利用C/C++开发底层的模块和组件也同时支持客户利用POU功能,从顶层做各级别的模块组装,实现了自顶向下和自底向上的产品开发的方法论。

为了使编程更加高效,SugonRI2.0引入了实时任务(Task)和图形化配置,通过运行时对各类RTOS进行抽象,无论用户采用哪类操作系统,在SugonRI2.0中均呈现统一的编程方式,图形化的配置方式极大的简化了用户对RTOS的使用,提升了软件的可靠性。

值得一提的是,SugonRI2.0摒弃了需要通过API调用实现图形化人机交互的复杂功能,选择引入HMI编程组态功能,使用户在平台上可以将变量与HMI控件做关联,直接实现程序运行的可视化,嵌入式编程更加简单方便。

SugonRI2.0不仅满足了工业自动化工程师开发需求,还兼顾了传统的IT工程师的使用习惯,实现无缝衔接与高效协作。

兼容多场景需求,满足智能发展

在陈冰冰看来,IT、OT的深度融合的趋势势不可挡,SugonRI2.0在场景端同样实现了全面满足。

利用统一的技术平台和架构,SugonRI2.0实现了IT\OT一站式开发,用户在统一平台上,就能实现嵌入式软件全生命周期开发,包括支持需求输入、形式化验证、编程实现、代码调试、测试、系统标定、人机交互等功能,覆盖半实物仿真、仪器仪表、控制系统和工业物联网应用,实现多场景需求一站式解决。

SugonRI2.0还包含了各类工业中间件。例如用于计算的傅里叶变换、字信号处理;用于安全的工业内网零信任中间件、基于协处理器的国密2,3,4算法包、行为审计等;用于控制的ICE61859变电站、数位加工、带坐标运动控制等;用于通信的EtherCAT、ESTALK、MQTT等。据悉,这些中间件可以通过实时加载,实现动态调整,快速响应工业数字化、智能化多种应用场景。

满足多技术标准,跨平台灵活运用

在追求技术突破的同时,中科曙光还积极投身于标准体系的建设之中。曙光副总裁、曙光网络科技有限公司总裁刘立表示,在尊重并融合市场中海量现有设备的基础上,中科曙光的最终目标是打破“七国八制”的桎梏,建立中国自主的新标准体系,支撑中国工业现代化发展。

谈及标准制定的策略,陈冰冰表示,制定标准主要分为三步:首先,是打造用户导向的卓越产品,唯有满足市场需求、赢得用户青睐的产品,方能为标准的建立赋予实际意义与价值;其次,需积极拓展生态版图,通过广泛的合作与联盟,促进标准的广泛认知与采纳;最终,则需汇聚点滴之力,形成规模效应与正向反馈机制,确保标准的稳固确立与持续优化。

当前,SugonRI2.0正稳步推进标准体系建立的第一步,按照国际惯例定义了标准化的体系架构,包括软件模型、公共元素、编程语言、运行框架、数据接口等,并秉持开放包容的原则,允许广大的社会第三方的开发者在框架上开发集成他们的知识和成果。

同时,SugonRI2.0不仅是一个标准框架,更是一个持续进化的生态系统。通过紧密贴合业务与市场的发展脉搏,不断迭代升级,汇聚多样化的标准资源,以灵活应对并满足来自各行各业的多元化应用开发需求,为中国工业数字化贡献“曙光”智慧与力量。

全面国产化,守护产品安全

在描绘中国工业企业发展的未来蓝图上,中科曙光坚持推进信创、国产化。刘立解释国产化是未来很长一段时间中国工业摆脱国外技术牵制,从计算、通信、安全等维度现代化发展的有力支撑。

为此,除了各种形态的工控机之外,SugonRI2.0在技术上完全实现了自主化,操作系统、工业通信协议、工业编辑器平台、仿真平台等软件,全部实现了国产化的自研,支持国产处理器、实时操作系统、中间件和工业知识的集成,满足实时性和确定性刚需,保证产品符合工业要求。

此外,SugonRI2.0对操作系统、板级支持包、库、编程语言等进行了封装或限制,极大提升了软件开发的可靠性。

开放共赢,赋能产业生态建设

刘立表示,发展新型工业化、跨越信息技术和工业技术的鸿沟,需要举产业生态之力。在坚持培育我国制造业新质生产力的过程中,中科曙光始终坚持商业模式创新条件下的生态建设。

在推动工业嵌入式软件开发平台健康发展的战略上,中科曙光借鉴苹果、安卓等成功案例,构建良好的商业模式,以激发SugonRI2.0的无限活力。

SugonRI2.0致力于通过开发者社区、IP交易平台、产学研合作平台、工程师进阶培养等方式,吸引国内乃至全球的开发者,利用软件平台贡献力量,从而推动全社会的力量参与生态的热情。

目前,中科曙光已携手众多终端用户企业、OEM制造商、垂直领域软件模块提供商、各类硬件制造商、大学和科研机构等,编织起一张紧密而强大的生态合作网络,促进产学研用的深度融合,更在构建开放共享、协同创新的产业生态体系上迈出了坚实的步伐。

结语

在工业数字化时代,构筑自主技术标准与繁荣的产业生态体系,是国家工业转型升级、技术破冰的关键路径。中科曙光从未停止前进的脚步。

展望未来,中科曙光将继续深耕工业底座层面的技术与应用,构建全方位、多层次支持体系,从软件开发入手,不断创新,护航我国工业数字化进程稳健前行。

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