MetaOS是中科时代(深圳)计算机系统有限公司自研的、行业领先的工业级双域操作系统,是数位计算机/工业控制领域行业专家基于中国科学院计算技术研究所对计算机系统的深入理解,经多年研究,合作开发而成,具有稳定可靠、硬实时、算控一体等特点。
电子凸轮的运动控制是常见的工业控制应用,也是主要的设备控制性能参考,基于SinsegyeMetaOS的工智机在带电子凸轮的控制任务执行中,表现非常优异。
MetaOS致力于成为一款极致稳定、高效、生态开放的工业级实时操作系统。
我们希望,通过使用MetaOS:
实时域方面:利用开源的工具包构建了实时内核用于支持实时域的运行,并且提供了DPDK驱动库、ARI实时调用接口等工具库提高数据交互的性能以及使用的便捷性。
非实时域方面:通过VFIO等虚拟化技术提高了非实时域硬件资源的访问能力。并且提供了丰富的工具链,如ADI硬件资源调用接口、共享内存、高速读写虚拟磁盘等,支持用户对操作系统底层资源进行调用,充分利用系统资源,开发自研应用。
G代码是最为广泛使用的数控(numerical control)编程语言,和其他带轴任务相比,控制设备需要将G代码解释为数控系统能够识别的数据块,带来了更多的计算量。
虚拟化技术(Virtualization)是一种「将计算机的各种实体资源进行逻辑抽象,从而呈现出不同的虚拟资源」的资源管理技术。利用虚拟化技术,我们可以打破实体结构间不可切割的特性——一份实体资源可以对用户呈现为多份虚拟资源,多份实体资源也可以呈现为一份物理资源。
MetaOS利用KVM、VFIO、QEMU等虚拟化技术解决了原生Linux系统在工业场景应用时安全性、稳定性不够,可靠性不足,资源利用不高等问题,具备以下能力:
带256轴让不同性能的工业控制设备耗费的EtherCAT任务周期不同,性能更好的设备,能够具有更小的执行周期。
MetaOS为了开发者提供了操作系统底层的进程调度接口,支持多种任务调度策略。开发者可使用Cobalt调度器对任务进行调度,调度过程中按需设置调度策略进行资源分配,可对任务进行挂起暂时禁止任务参与资源抢占。同时,还可以对任务的异常情况进行查询处理,有效实现资源的平衡使用,实现负载均衡。具备如下特点:
MetaOS强大的系统功能,已在中科时代多款自研工智机上得到了有效的验证。
系统的带轴能力与硬件性能相关。当PLC任务周期为1ms时,顶配的工智机可支持同时运行256根轴,且实时抖动<30μs。
在Ethercat任务下实时抖动对比,任务周期均为500μs。