IPv6走入工業互聯網

《基于IPv6的智能網絡控制器研究》在嵌入式系統技術應用領域的基礎上，與下一代互聯網技術相結合，意在該領域建立在IP技術基礎上的新型嵌入式系統公共網絡以及相關的應用開發。海南大學信息科學技術學院的四人小團隊在導師張永輝教授的指導下，開展了項目的相關研究與開發。本刊采訪了該項目的隊長陳真佳，他對項目的進展情況作了介紹。

《中國教育網絡》：請簡單介紹項目的進展情況？

陳真佳：《基于IPv6的智能網絡控制器研究》旨在研究可以通過網絡化的方式進行數據采集以及控制算法參數配置的嵌入式網絡控制器，主要設計與實現一款兼有以太網和現場總線并具有多種控制接口的嵌入式網絡控制器。目前項目已經基本完成控制器節點的硬件與固件開發，今后的工作重點將主要集中在系統級應用調試、上層應用配套軟件開發和控制網絡部署等方面，以及對前期工作的迭代調試與測試。

智能網絡控制器主要由三個部分構成。在硬件設計上，控制器需要兼有以太網和現場總線，以滿足網絡化、多應用場合的控制需求；控制器需要多種控制接口輸出，模塊可擴展，以滿足不同應用場景的需求。在軟件架構上，嵌入式網絡控制器架構分為三層：操作系統層、服務層、支持層。每一層僅實現一部分功能并為其直接上層提供接口，實現了程序的高內聚和低耦合，方便用戶對整個系統進行擴展。在模塊化組件結構上，模塊化組件通過信息交互接口同外界進行連接，這一部分的實現由模塊化組件標準提供，用戶只需要按照標準提供模塊化組件聲明及實現即可完成模塊化組件的設計。

《中國教育網絡》：該項目的創新性表現在哪些方面？

陳真佳：項目的創新性主要表現在，一是基于IPv6網絡設計智能控制器，實現點對點精準控制。控制器基于RT-Thread實時操作系統，對用戶封裝了底層硬件，提供了統一的編程接口，方便用戶開發與管理。二是即插即用的模塊化設計理念，采用模塊化設計，將控制器分為主控模塊及擴展板模塊。主控模塊兼有以太網口、CAN總線、RS485總線以及多種控制接口。擴展模塊具有智能識別、即插即用的功能。三是搭建了嵌入式Web服務器進行在線配置和監測。用戶通過訪問網頁的方式來對控制器進行配置和監測控制器的狀態。我們團隊還自主研發了PLC解釋器，結合ISaGRAF可實現圖形化編程，也可使用RTOS通過以太網口對控制器進行C語言編程，方便用戶進行程序配置和下載。

《中國教育網絡》：目前該項目在學校的實施效果怎么樣？

陳真佳：為了測試主控模塊和擴展模塊的性能，我們進行了兩組功能演示實驗。通過主控模塊和數據采集模塊的組合，在校園內設置8個水質采樣點，實現了水質數據的遠程采集與傳輸；通過主控模塊和運動控制模塊的組合，搭載無人船平臺，實現了無人船的姿態控制與自主巡航控制。

項目充分利用了IPv6網絡的優勢，促進了下一代互聯網的發展。智能網絡控制器連接設備，對設備進行精準控制。多個控制器形成網絡，共同工作完成需求。為用戶提供二次開發接口，實現了用戶個性化需求。

實地測試

《中國教育網絡》：項目團隊成員是怎樣分工的，在項目實施過程中是否碰到過一些困難，都有哪些收獲？

陳真佳：參與本項目的團隊成員有4名，主要分工為硬件設計與實現、嵌入式操作系統的移植與調試、固件驅動開發、上層應用軟件的模塊化設計。除此之外，團隊成員均會參與項目后期的系統聯調。我們遇到的困難主要在于網絡控制器與IPv6的應用結合。從控制網絡哪一技術層面進行融合是我們主要的研究內容。我們的目的是在最大程度減小對現有業務造成影響的基礎上，提高經濟效益，保證行業的持續發展。

《中國教育網絡》：你認為項目的應用前景在哪里？

陳真佳：隨著下一代互聯網的發展與應用，高密度的傳感技術和數據分析節點逐漸會普及于工業生產線。下一代互聯網與工業控制的結合，將會大大提高生產效率。而傳統行業將面臨著沖擊與機遇，為了促進傳統工業的發展與變革，我們的項目主要研究下一代互聯網在工業控制領域的應用結合，實現工業控制的智能化。不僅在工業控制領域，我認為，項目在傳感器網絡、智能家居、智能樓宇等方面的拓展性較強，具有十分廣闊的發展前景。