IPv6走入工业互联网

《基于IPv6的智能网络控制器研究》在嵌入式系统技术应用领域的基础上，与下一代互联网技术相结合，意在该领域建立在IP技术基础上的新型嵌入式系统公共网络以及相关的应用开发。海南大学信息科学技术学院的四人小团队在导师张永辉教授的指导下，开展了项目的相关研究与开发。本刊采访了该项目的队长陈真佳，他对项目的进展情况作了介绍。

《中国教育网络》：请简单介绍项目的进展情况？

陈真佳：《基于IPv6的智能网络控制器研究》旨在研究可以通过网络化的方式进行数据采集以及控制算法参数配置的嵌入式网络控制器，主要设计与实现一款兼有以太网和现场总线并具有多种控制接口的嵌入式网络控制器。目前项目已经基本完成控制器节点的硬件与固件开发，今后的工作重点将主要集中在系统级应用调试、上层应用配套软件开发和控制网络部署等方面，以及对前期工作的迭代调试与测试。

智能网络控制器主要由三个部分构成。在硬件设计上，控制器需要兼有以太网和现场总线，以满足网络化、多应用场合的控制需求；控制器需要多种控制接口输出，模块可扩展，以满足不同应用场景的需求。在软件架构上，嵌入式网络控制器架构分为三层：操作系统层、服务层、支持层。每一层仅实现一部分功能并为其直接上层提供接口，实现了程序的高内聚和低耦合，方便用户对整个系统进行扩展。在模块化组件结构上，模块化组件通过信息交互接口同外界进行连接，这一部分的实现由模块化组件标准提供，用户只需要按照标准提供模块化组件声明及实现即可完成模块化组件的设计。

《中国教育网络》：该项目的创新性表现在哪些方面？

陈真佳：项目的创新性主要表现在，一是基于IPv6网络设计智能控制器，实现点对点精准控制。控制器基于RT-Thread实时操作系统，对用户封装了底层硬件，提供了统一的编程接口，方便用户开发与管理。二是即插即用的模块化设计理念，采用模块化设计，将控制器分为主控模块及扩展板模块。主控模块兼有以太网口、CAN总线、RS485总线以及多种控制接口。扩展模块具有智能识别、即插即用的功能。三是搭建了嵌入式Web服务器进行在线配置和监测。用户通过访问网页的方式来对控制器进行配置和监测控制器的状态。我们团队还自主研发了PLC解释器，结合ISaGRAF可实现图形化编程，也可使用RTOS通过以太网口对控制器进行C语言编程，方便用户进行程序配置和下载。

《中国教育网络》：目前该项目在学校的实施效果怎么样？

陈真佳：为了测试主控模块和扩展模块的性能，我们进行了两组功能演示实验。通过主控模块和数据采集模块的组合，在校园内设置8个水质采样点，实现了水质数据的远程采集与传输；通过主控模块和运动控制模块的组合，搭载无人船平台，实现了无人船的姿态控制与自主巡航控制。

项目充分利用了IPv6网络的优势，促进了下一代互联网的发展。智能网络控制器连接设备，对设备进行精准控制。多个控制器形成网络，共同工作完成需求。为用户提供二次开发接口，实现了用户个性化需求。

实地测试

《中国教育网络》：项目团队成员是怎样分工的，在项目实施过程中是否碰到过一些困难，都有哪些收获？

陈真佳：参与本项目的团队成员有4名，主要分工为硬件设计与实现、嵌入式操作系统的移植与调试、固件驱动开发、上层应用软件的模块化设计。除此之外，团队成员均会参与项目后期的系统联调。我们遇到的困难主要在于网络控制器与IPv6的应用结合。从控制网络哪一技术层面进行融合是我们主要的研究内容。我们的目的是在最大程度减小对现有业务造成影响的基础上，提高经济效益，保证行业的持续发展。

《中国教育网络》：你认为项目的应用前景在哪里？

陈真佳：随着下一代互联网的发展与应用，高密度的传感技术和数据分析节点逐渐会普及于工业生产线。下一代互联网与工业控制的结合，将会大大提高生产效率。而传统行业将面临着冲击与机遇，为了促进传统工业的发展与变革，我们的项目主要研究下一代互联网在工业控制领域的应用结合，实现工业控制的智能化。不仅在工业控制领域，我认为，项目在传感器网络、智能家居、智能楼宇等方面的拓展性较强，具有十分广阔的发展前景。