研华RTOS打造工业控制未来强劲引擎

本期导读

全球数字化转型浪潮下，工业控制领域正经历从传统封闭架构向开放性、智能化方向的深刻变革。但在当下，工业控制市场竞争激烈，价格内卷现象愈发明显。传统的工业控制系统大多依赖Windows操作系统，其高昂的授权费用和复杂的维护成本，使得企业在成本控制面临着较大压力。

与此同时，随着国际地缘形势和供应链的变化，自主可控成为工业控制领域的一个重要需求。许多国内制造企业开始寻求更开放的操作系统解决方案，以降低对国外技术的依赖，确保系统的稳定性和安全性。

实时性响应需求也是当前工业控制领域的重要趋势之一。在现代工业生产中，设备的高效运行和精准控制至关重要，传统的Windows操作系统由于其复杂的架构和多任务处理机制，在实时性方面存在一定的局限性。而基于Linux的RTOS实时系统，以其轻量级、高效能的特点，能够更好地满足工业生产中对实时性响应的严格要求。 基于此，研华科技敏锐洞察市场趋势，并凭借多年在工业自动化领域的深厚积累，正式推出基于Linux的研华RTOS实时核系统(以下简称“研华RTOS”)，以软硬协同的方式，满足客户需求并进一步深耕行业应用。

实时系统的创新架构

RTOS实时操作系统，并非新生事物，但其在工业场景的应用长期受限于系统稳定性与硬件适配能力。一套完整的实时控制器，包括底层的系统硬件平台，中间负责调度的实时系统，以及上面的操作系统，缺一不可。但如何充分发挥整套系统架构的性能同时又要保证系统的稳定性?

研华RTOS的特色之处在于，凭藉着研华原有平台完整设计开发能力的技术掌握，加上开源的Linux为基础，通过独特的分核架构软硬体设计与调优，将实时任务与非实时任务分离，确保系统在高负载下依然能够稳定运行。这设计仿如一位高效的管家，将硬件资源分配得井井有条，既保证了实时任务的优先级，又兼顾了系统的整体稳定性。

而随着RTOS的推出，研华基于多核处理器与Hypervisor技术，构建了“双系统架构”，将硬件资源划分为实时控制与非实时管理两大子系统。其中，实时控制子系统运行RTOS，支持CODESYS RTE等任务，满足工业机器人、数控加工等微秒级响应需求;非实时管理子系统则运行Windows，负责机器视觉、HMI/SCADA交互、数据库管理等任务，为上层应用提供坚实支持。两个系统通过内存交互高效协同，确保指令下发与状态反馈的可靠与迅捷。

研华的“调校”之道

研华RTOS也并非简单地将Linux“拿来即用”。未经调校的Linux虽具备开源优势，但在工业场景下难以满足严苛的高性能和可靠性要求。为此，研华投入大量精力进行系统调校，从底层硬件到上层操作系统，以宏观控制系统的整体性做控制器的调试及定制。

• 在硬件层面对BIOS进行深度定制，优化中断响应机制;

• 在中间驱动层，实现与实时核的精准对接，优化底层硬件的资源调度及响应级别，减少数据传递延迟;

• 在操作系统层面，通过裁减非必要服务模块，以及对适配整套实时系统及硬件系统需求的定制，让系统更加稳定和高效。

经过研华专业团队的精心调校，系统性能实现了显著跃升。以“AMAX-5570 + RTOS”作为示例，在系统实时性和整合实时性测试中，Linux版本在经过驱动、BIOS及RTOS等项目调校后，在同等硬件及测试环境下，DC周期效能最大提升66%，抖动时间最大减少96%，甚至部分数据更优于运行在Windows之上。

这些数据直观地表明，研华的调校工作卓有成效，大幅挖掘并提升了控制器硬件的潜在效能。这使得控制器能够以更加稳定且高效的状态运行于各类设备之中，为工业生产等场景提供坚实可靠的支持和保障。

软硬协同，1+1>2

事实上，研华对RTOS的调教成效突破不仅源于Linux的先天优势，更得益于研华在软硬件整合上的深厚积累。

研华凭借多年在工业计算领域的深耕，针对不同行业的多样化需求，开发出了丰富多样的硬件产品线。在硬件接口方面，研华提供了丰富的选择，涵盖了各种特殊接口，如轨道交通的防脱落型接口、能源领域的防水防爆等级接口等，满足不同行业的特殊需求。在硬件形态上，研华拥有无风扇、上架式、轨道式等多种类型，以及板卡式工控机等不同形式，为客户提供了广泛的选择空间。

比如，在高算力需求的半导体行业，研华MIC - 770搭配研华RTOS，能满足其对高算力的要求;在电子制造的机器视觉检测环节，适用于多相机应用场景的TPC-B520，配合研华RTOS，可实现高效的视觉检测功能。这些硬件产品与研华RTOS的深度结合，展现出了强大的软硬协同优势，形成“1+1>2”的协同效应，为各行业客户提供了更优质、更贴合需求的解决方案。 研华亦凭藉在原来平台的行业领先者角色，配合现在对实时系统及OS的调教团队能力，成为国内极少数拥有整套控制系统自主生产硬件及调教软件的企业，实现从硬件供应商向软硬一体解决方案商的跃迁。

打造工业控制未来强劲“引擎”

更重要的是，随着研华RTOS的推出，研华精心构建的控制软件架构日臻完善。这套架构宛如一台强劲的“控制引擎”，为工业控制系统的未来发展注入源源动力。

在控制软件架构的底层，便是前面所述的研华依托多核处理器与Hypervisor技术精心打造的 “双系统架构”。这一架构借助Hypervisor虚拟化技术，能够高效地将实时任务与非实时任务隔离开来，规避资源竞争。与此同时，该技术还支持多核动态分配功能，实现负载的智能均衡，让系统运行更加稳定流畅。不仅如此，此架构巧妙地兼顾了Windows生态系统与工业实时应用的双重需求，为用户拓展了灵活的扩展空间，营造了便捷的开发环境，充分满足了多样化的使用场景需求。

在控制软件架构的中间层，研华打造了一个基于IEC 61131-3标准的研华自动化设计开发程序软件。该软件集逻辑控制、运动控制、模拟程序、诊断数据、通信数据等功能于一体，而且功能可扩展，是一款高效且友善的程序设计软件，其简易开发的特性显著缩短设备开发及调试周期，并能与工业物联网系统深度融合，推动智能化生产。

而最上面的应用层，研华进一步聚焦半导体、3C电子、新能源等垂直行业，提供包含算法工艺包、行业软件、行业硬件在内的客制化行业方案，全力推动行业工艺升级。

未来，研华将依托控制软件架构的强劲驱动，满足行业对自主可控、实时性与成本效益的需求，加速生态构建与应用落地。同时，研华将持续深化其“Sector Driven(产业驱动)”战略，聚焦智能制造、能源、医疗等产业及半导体、新能源设备等细分场景，引领工业控制迈向全新的发展阶段。