Впечатляющие результаты тестирования прототипа ПЛК на базе отечественного 28-нм процессора Байкал-Т1 и исполнительной системы ISaGRAF 6 Fiord Target

Лента новостей:

Впечатляющие результаты тестирования прототипа ПЛК на базе отечественного 28-нм процессора Байкал-Т1 и исполнительной системы ISaGRAF 6 Fiord Target

Компания «ФИОРД» провела портирование и тестирование исполнительной системы ISaGRAF 6 Fiord Target технологии программирования контроллеров (ПЛК) ISaGRAF для прототипа ПЛК на базе отечественного процессора Байкал-Т1 (Baikal-T1) компании «Байкал Электроникс». Процесс тестирования строился на базе аппаратного тестового комплекта ТК-Т1 (предоставлен компанией «Байкал Электроникс») и специальных программ (предоставлены компанией Rockwell Automation) в среде технологии программирования контроллеров ISaGRAF. В качестве базовой операционной системы для ISaGRAF 6 Fiord Target использовался готовый образ Debian 8 Jessie Linux. Результаты тестирования впечатляют. Например, время выполнения идентичных тестов для прототипа ПЛК на базе Байкал-Т1 по сравнению с ПЛК LinPAC (Xscale-PXA270 rev 8 (ARMv5), 520MH) компании ICP DAS в 3-10 раз меньше в пользу Байкал-Т1.

Сравнительная таблица результатов тестирования (в том числе, и с другими ПЛК) может быть выслана по запросу.

Рис.1 Тестовый комплект ТК-Т1

О системе на кристалле Байкал-Т1

Байкал-Т1 – отечественная система на кристалле на базе архитектуры нового поколения MIPS Warrior P-class P5600 разработки компании «Байкал Электроникс», входящей в холдинг «Т-Платформы». Семейство процессоров Байкал включает ряд решений, предназначенных для использования в энергоэффективных компьютерных и промышленных системах с разным уровнем производительности и функциональности. Байкал-Т1 - это современный энергоэффективный процессор с широким набором высокоскоростных интерфейсов, предназначенный для широкого диапазона целевых устройств потребительского и В2В сегментов.

Рис.2 Образец процессора Байкал-Т1

Основные характеристики Байкал-Т1

2 суперскалярных ядра P5600 MIPS 32 r5
Частота до 1.2 ГГЦ
Кэш L2 1 МБайт
Контроллер памяти DDR3-1600
Интегрированные интерфейсы:
- 1 порт 10 Gb Ethernet
- 2 порта 1 Gb Ethernet
- Контроллер PCIe Gen.3
- 2 порта SATA 3.0
- USB 2.0
Энергопотребление менее 5 Вт
Технологический процесс 28 нм

Тесты

Краткое описание тестов на производительность

Всего используется 13 тестов, в которых вычисляется время выполнения каждого теста в миллисекундах по отдельности и время выполнения всех тестов сразу. Тесты включают программы на языках FBD, STи LDс числами различных типов (с плавающей точкой, вещественных, целых, булевских, битовых) и функций различных классов (работа с таймерами, тригонометрия, арифметические и булевские функции). Тест вызывается в цикле определенное число раз (от 100 до 100 тыс.).

Подробное описание тестов

Функция с вызовом функционального блока FBD с таймерами. Вызов функции 100000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции задействованы такие стандартные функциональные блоки, как таймеры (TON, TOF, TP), определение переднего/заднего фронта (R_TRIG, F_TRIG), счетчики (CTU, CTD).
Тригонометрическая функция ATAN. Вызов функции на языке ST 40 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции вызов тригонометрической функции арктангенс 6000 раз.
Функции работы с числами с плавающей точкой. Вызов функции на языке ST 4000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции выражения с вещественными переменными, такие как сложение, умножение, деление, вычитание, вычисление квадратного корня, возведение в степень. Всего 10 блоков выражений, в каждом из которых по 2-3 выражения.
Функция с таймерами на языке ST. Вызов функции на языке ST 80000 раз в течение одного цикла ресурса. Содержимое функции аналогично функции из первого теста, но только на языке ST.
Операции с булевскими переменными. Вызов функции на языке ST 40000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции булевы инструкции NOT, OR, AND, XOR.
Вызов функции с тригонометрическими функциями ATAN, COS, SIN, TAN, … Вызов функции на языке ST 25 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции вызов тригонометрических функций косинус, синус, тангенс, арктангенс, арккосинус, арксинус. Вызовы объединены в блоки, всего 1000 блоков, в каждом из которых по 6 функций.
Присвоение переменных типа REAL. Вызов функции на языке ST 4000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции выражения присваивания вещественных переменных. Всего 1001 таких присваиваний, типа a:=b, где a и b - вещественные переменные.
Функция вычиcления раcхода природного газа. Вызов функции на языке ST 2 раза в течение одного цикла ресурса. Внутри функции вызов функционального блока Вычиcление раcхода природного газа на диафрагме c угловым cпоcобом отбора давления. Всего 100 вызовов этого ФБ.
Функции вычислений с переменными типа DINT. Вызов функции на языке ST 4000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции арифметические выражения.
Функции вычислений с переменными типа REAL. Вызов функции на языке ST 200 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции умножение двух вещественных переменных. 6000 строк умножений.
Функция с таймерами на языке LD. Вызов функции на языке LD 40000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции задействованы такие стандартные функциональные блоки как таймеры (TON, TOF, TP), определение переднего/заднего фронта (R_TRIG, F_TRIG), счетчики (CTU, CTD).
Функции вычислений с битовыми переменными. Вызов функции на языке ST 40000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции используются операции циклического сдвига целочисленных переменных как вправо, так и влево. Также имеются инструкции взятия маски по И, ИЛИ, исключающее ИЛИ.
Функции вычислений с переменными типа LINT/LREAL. Вызов функции на языке ST 4000 раз в течение одного цикла ресурса. Внутри функции операции присваивания, умножения вещественных переменных повышенной точности.

Рис.3 Пример теста на производительность на языке FBD

Рис.4 Пример теста на производительность на языке ST

Рис.5 Пример теста на производительность на языке LD

ISaGRAF 6 Fiord Target

Исполнительная система ISaGRAF 6 Fiord Target

ISaGRAF 6 Fiord Target - полный комплекс решений для высокоскоростной обработки, управления и доставки данных на верхний уровень систем АСУ. ISaGRAF 6 Fiord Target - целевая система, разработанная компанией «ФИОРД» на основе оригинальной целевой системы ISaGRAF. Исполнительная система ISaGRAF 6 Fiord Target включает подсистему FDA (быстрой доступа к данным), а также драйверы протоколов Modbus RTU/TCP в режимах Master/Slave, библиотеки функций (функциональные блоки ПИД-регулятора, ШИМ, быстрая обработка массивов и матриц, модуль отправки тревог, фильтры сигналов, модуль инициализации переменных, работа с последовательным портом, чтение/запись значений переменных с\на диск, отправка SMS сообщений, вызов внешних программ, работа с таймером). В ISaGRAF 6 Fiord Targetпо желанию пользователя могут быть включены дополнительные опции, такие как архивирование, быстрый обмен данными с контроллерами через FDA OPC Server, драйверы протокола IEC 60870-5-104 Master/Slave, модуль горячего резервирования, планирование действий на объекте по расписанию.

О компании «Байкал Электроникс»

ОАО «Байкал Электроникс» (www.baikalelectronics.ru) – российский разработчик интегральных схем. Семейство процессоров Baikal включает ряд решений, предназначенных для использования в энергоэффективных компьютерных и промышленных системах с разным уровнем производительности и функциональности.

Об ISaGRAF

Технология программирования контроллеров ISaGRAF

Комплекс средств ISaGRAF компании Rockwell Automation (владельца торговой марки ISaGRAF) широко известен как инструмент разработки приложений для ПЛК на языках стандарта IEC 61131-3 и IEC 61499 и позволяет создавать локальные или распределенные системы управления процессами и устройствами. Основа технологии - среда разработки приложений ISaGRAF Workbench и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ИС) ISaGRAF Runtime (Target). В ISaGRAF6 поддерживаются языки стандарта IEC 61131-3:

ST - Structured Text (Структурированный текст), адаптированный вариант языка Паскаль;
LD - Ladder Diagram (Язык релейных диаграмм), графический язык в терминах контактов контактов электромагнитных реле и их обмоток;
FBD - Function Block Diagram (Язык функциональных блоков), графический язык представления инструкций;
SFC - Sequential Function Chart (Язык последовательных функциональных схем).