Penjadwal sistem operasi tingkat tinggi (OS) konvensional seperti Windows atau macOS memiliki tujuan untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Dalam skenario ini, beberapa pengguna mungkin ingin menjalankan banyak aplikasi sekaligus. Semua proses dan utas yang mendasarinya harus mendapatkan bagian waktu CPU yang adil.
Sebuah OS real-time, di sisi lain, memiliki tujuan yang berbeda. Sistem operasi ini harus memastikan bahwa setiap utas dieksekusi secara ketat dalam jangka waktu yang ditentukan sebelumnya dan dalam urutan yang valid. Memaksimalkan penggunaan CPU dan throughput data tanpa memperhatikan waktu dan urutan eksekusi tidak cukup ketika berhadapan dengan kendala waktu dunia nyata yang biasa ditemukan dalam aplikasi industri.
Artikel ini menyelidiki apa yang dapat dilakukan insinyur saat merancang aplikasi yang memerlukan throughput data tinggi, latensi akurat, dan kontrol jitter.
Sistem real-time murni sering menjadi solusi ketika melihat satu peralatan yang terisolasi dari lingkungan lainnya.
Namun, lantai pabrik modern terdiri lebih dari sekadar mesin di ruang produksi. Karena internet industri hal (IIoT), Industri 4.0, dan komputasi tepi telah mengalami peningkatan yang stabil dalam beberapa tahun terakhir, persyaratan komunikasi dalam satu ruang produksi menjadi lebih kompleks. Hal ini sebagian disebabkan oleh peningkatan perangkat yang terhubung, tetapi kebutuhan komunikasi yang berbeda dari setiap perangkat juga memainkan peran penting.
Dalam konteks ini, para insinyur sering menggunakan istilah teknologi operasi (OT) dan teknologi informasi (TI) untuk mengklasifikasikan dua kategori utama yang berbeda dari komunikasi jaringan. OT adalah lalu lintas waktu kritis, misalnya, dikirim dari satu mesin ke lengan robot ketika ada bagian yang siap diambil. Di sini, informasi harus mencapai semua penerima dalam jangka waktu tertentu.
TI, di sisi lain, seringkali membutuhkan throughput data yang lebih tinggi. Biasanya, ini adalah data seperti aliran video, misalnya, dari kamera keamanan atau aplikasi kantor seperti email. Di TI, throughput adalah yang terpenting. Keandalan, latensi, dan jitter sering kali menjadi perhatian sekunder.
Insinyur ingin merancang jaringan tunggal yang mampu memenuhi persyaratan lalu lintas TI dan OT tanpa menambahkan terlalu banyak kerumitan dan biaya—artikel sebelumnya membahas kedua konsep tersebut secara lebih rinci. Ini menyelidiki lebih lanjut bagaimana jaringan peka waktu (TSN) membantu menyelesaikan masalah penggabungan lalu lintas TI dan OT di jaringan yang sama dan mempelajari bagaimana perangkat keras jaringan, seperti Layerscape LS1028A, membantu para insinyur merancang solusi industri modern.
Fungsi real-time dan non-real-time tidak lagi dipisahkan dalam lingkungan sistem kontrol industri modern. Sebaliknya, fungsi real-time dan non-real-time harus bekerja bahu-membahu untuk memastikan bahwa fasilitas produksi berfungsi secara efisien dan benar.
Sebuah pembangkit listrik dapat dilihat sebagai contoh nyata yang terdiri dari ratusan perangkat yang semuanya dapat dihubungkan menggunakan standar yang berbeda. Berbagai sensor, misalnya, secara berkala melaporkan pembacaannya secara real-time. Sensor tersebut dapat mencakup namun tidak terbatas pada sensor suhu, sensor tekanan, dan perangkat yang mendeteksi gas berbahaya yang mungkin dihasilkan oleh suatu proses.
Data dari sensor tersebut mungkin hanya valid, akurat, dan berguna untuk waktu yang singkat—biasanya hingga perangkat mengirimkan pembacaan berikutnya. Oleh karena itu, titik masuk pertama yang mengumpulkan dan menggabungkan data sensor harus mampu melakukannya secara real-time.
Dalam contoh ini, sensor diletakkan berjauhan dan di tempat yang sulit dijangkau. Mereka terhubung melalui jaringan nirkabel, dan titik akses pertama yang berkomunikasi dengan sensor harus memiliki kemampuan waktu nyata.
Selain sensor, mesin di dalam pabrik berisi banyak modul input/output (I/O), misalnya, terhubung ke aktuator. Dalam hal ini, para insinyur pembangkit listrik memutuskan untuk menggunakan jaringan kabel untuk menghubungkan modul I/O dan pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC).
Modul I/O, aktuator, dan PLC semuanya bekerja secara real-time, dan jembatan komunikasi yang mampu secara real-time diperlukan untuk memasang perangkat. Modul I/O kemungkinan memerlukan mikrokontroler yang menjalankan kode bare-metal, dan PLC serta jembatan komunikasi akan menggunakan mikroprosesor yang menjalankan sistem operasi waktu nyata, seperti perangkat lunak tepi waktu nyata NXP.
Sistem TI lebih jauh mengumpulkan statistik, memantau sistem secara keseluruhan, dan mengirimkan data video dari kamera. Sistem ini tidak menjalankan OS real-time. Demikian pula, transmisi data ke dan dari sistem TI tidak terjadi secara real-time.
Selain aspek jaringan, akan bermanfaat untuk menggabungkan operasi TI dan OT pada satu prosesor. Melakukannya akan mengurangi kompleksitas dan biaya sistem secara keseluruhan dibandingkan dengan prosesor khusus untuk tugas-tugas kritis waktu dan prosesor yang hanya melakukan operasi lain yang kurang kritis. OS waktu-nyata memainkan peran kunci dalam aplikasi kritis-waktu.
Beberapa solusi perangkat lunak yang ada memungkinkan para insinyur untuk membangun aplikasi kritis-waktu yang aman, dapat diskalakan, dan dapat dipelihara menggunakan Linux sumber terbuka. Dengan perangkat lunak tepi waktu nyata mereka, NXP menyediakan lingkungan waktu nyata yang aman dan andal untuk aplikasi yang membutuhkan latensi deterministik dan jitter yang dapat diprediksi.
Aplikasi umum mencakup perangkat yang terhubung di berbagai bidang profesional, seperti kontrol industri, otomatisasi gedung, kontrol otomotif, keselamatan, dan sistem infotainment.
Banyak sistem komersial memerlukan waktu yang tepat dan latensi deterministik saat berkomunikasi dengan peralatan lain. Karena jumlah perangkat yang terhubung meningkat, para insinyur mencari cara untuk mengintegrasikan lalu lintas PL dan TI pada satu jaringan. Lalu lintas OT seringkali membutuhkan infrastruktur jaringan real-time yang andal, sementara data TI seringkali membutuhkan tingkat throughput yang tinggi.
Perangkat lunak real-time NXP menciptakan jaringan yang mampu menggabungkan lalu lintas PL dan TI dalam satu jalur menggunakan TSN Ethernet. Melakukannya dapat mengurangi kerumitan dan biaya keseluruhan jaringan. NXP juga menawarkan perangkat lunak edge real-time yang terdiri dari tiga blok bangunan utama, masing-masing mendukung berbagai aspek kunci komunikasi real-time.
Teknologi Internet of Things
Kekuatan data yang dihidupkan oleh kebangkitan teknologi Industrial Internet of Things (IIoT) dan Revolusi Industri Keempat (Industry 4.0) tidak terbantahkan. Untuk manufaktur, ini bukan lagi pertanyaan apakah perusahaan akan mendigitalkan dan menggabungkan sistem ini ke dalam operasi mereka - ini a
Munculnya platform data industri telah didorong oleh meningkatnya penggunaan IoT di industri manufaktur. Volume besar dari jenis dan sumber data yang berbeda ini telah mendorong produsen untuk menerapkan platform untuk mengumpulkan dan menstandardisasi data di banyak mesin dan sistem mereka. Dengan
Internet dan komputasi berbasis cloud mengubah cara produsen mengoperasikan peralatan mesin CNC. Apakah toko Anda siap untuk itu? Port Ethernet pertama kali muncul di mesin bubut dan pusat permesinan CNC lebih dari 20 tahun yang lalu. Standar komunikasi alat mesin MTConnect membuat debut resminya
Sistem saluran kerja mengoptimalkan volume dan arah aliran udara yang dikelola sistem HVAC. Sistem saluran kerja industri yang besar bertanggung jawab untuk meningkatkan kondisi kualitas udara di lingkungan yang berdebu, sarat bahan kimia, dan berbahaya. Ukuran dan konfigurasi saluran yang tepat mem
