基于CORBA平台的嵌入式控制器

重矿行业是典型的装备制造业，它的生产设备组成相对较为分散，设备现场环境较为恶劣，不易控制。传统的工业控制器只是对现场的设备进行监控，如果设备运行异常则关断设备，这样就大大降低了生产效率。而且，随着设备结构及其控制的日益复杂化，在控制的过程中可能存在不同的网络协议、不同的操作系统以及不同的编程语言。在实现它们相互之间通信的时候，需要将格式和协议进行转换，这就给我们开发控制器带来了诸多不便。CORBA技术具有良好的跨平台互操作性、可移植性、可扩展性和编程语言无关性，解决了异构平台的对象互操作问题。它屏蔽了底层的通信机制，采用面向对象的方法以提供分布式应用软件的可重用性和可扩展性，实现了异构环境下通信．这样既大大简化了分布式应用系统的开发和维护，又便于异构环境下的系统集成，从而可以满足未来系统扩展的需要。本文就是以制造业嵌入式控制器为背景，在所选择的嵌入式硬件和实时操作系统的基础上，开发基于CORBA技术的面向重矿行业的嵌入式控制器。

1、CORBA技术简介

CORBA（Common Object Request Broker Architecture）是国际对象组织OMG发起和制定的分布式对象的规范，它将分布计算与面向对象的概念相结合，提高了软件重用率，控制冗余度等；引入Broker的概念并通过ORB 机制可以完成远程对象的激活，而不管实现这些对象所使用的平台和技术；客户方程序和服务方程序的完全分离，客户仅仅通过代理和服务器发生关系，使客户与服务器之间的关系更加灵活。另外，CORBA 还为对象管理提供了一组对象服务，如名录服务、事件服务、永久对象服务、安全服务和查询服务等，为分布式应用的开发提供了强有力的保证。

CORBA规范定义了客户程序与服务程序中的对象如何进行通信的机制。对象请求代理ORB负责处理它们之间的通信。ORB提供了支持分布式处理的机制：为请求查找具体的对象实现，让对象实现作好接收请求的准备，传送构成请求的数据等。客户所看到的接口完全独立于对象所在的物理位置，实现对象的编程语言， 以及在对象的接口中没有反映出来的其他特性。CORBA通过IDL程序框架或动态程序框架来定位相应的实现代码、传送参数以及对对象实现的传送控制。

2、基于CORBA技术的嵌入式控制器的实现

2.1 系统概述

我们开发的是基于CORBA规范的开放的可移植、可裁减、可扩展的适合重矿行业不同层次设备的嵌入式控制器。考虑到重矿行业的特点，设备控制的复杂性，没备组成生产系统时设备相对较为分散，设备现场环境较为恶劣。通过建立控制器嵌入式软、硬件系统平台，设备和控制器可以通过无线或有线的网络进行连接，并且可以和监控计算机进行通讯。通过远程监控模块，使监控人员可以在控制室对整个加工线的情况进行监视，减少了不必要的设备关断现场观测，极大地方便了人工操作。这样通过研究矿山开采加工中的问题，优化工艺参数和系统之间的协同工作，就可以提高质量、降低能耗、减少废弃物提高矿石的利用率、提高设备的可靠性和效率。

2.2 系统总体设计

整个控制器包括应用层和系统层。系统层包含硬件和相关的实时操作系统以及应用平台，应用层包含运行于应用平台上的各类功能模块。其总体框架如图1所示。

图1 控制器结构框图

通过嵌入式控制器不仅可以实现整个成套线的集成控制和管理，而且可以采集相关设备的运行参数，进行集中监控和预测。

2.2.1 基于CORBA技术的软件平台

本系统在所建立的面向重矿行业设备的控制器系统层上构建一个基于CORBA协议实时中间件的应用平台，为在该平台上的标准化应用模块提供支持。

中间件产品采用华盛顿大学对象管理组织的CORBA产品-TAO，TAO使用了ACE中提供的框架结构对象与模式，实现了针对高效与实时系统的中间件架构。当前的TAO版本基于CORBA2．6规范，它包含了网络接口、操作系统、通信协议以及CORBA中间件对象以及相关特性，并且进一步改善了高效性和实时性等。

2.2.2 开发适合重矿行业的应用模块

重矿行业矿山设备控制有其独特的特点， 目前设备的控制相对数控机床来说比较简单，没有复杂的轨迹控制，但对加工时的智能优化和逻辑控制有很高的要求。随着地质条件的变化、对矿石产品的筛选要求增加，新型生产工艺的产生，增加了控制的复杂性，设备组成生产系统时设备相对较为分散，设备现场环境较为恶劣，基于这些特点研究在上述CORBA协议框架下的应用程序模块，将这些人机交互、逻辑控制、运动控制、智