一種基于QNX系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陶立彬

摘要：本實時控制系統(tǒng)是在PC104模塊基礎(chǔ)上基于QNX系統(tǒng)設(shè)計的一種實時控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是控制雷達各個模塊單元的工作，并實時采集各個模塊單元的運行狀態(tài)及故障信息，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實時管理和處理各個信息，利用系統(tǒng)故障診斷庫，實時分析判斷系統(tǒng)各模塊的實時運行狀態(tài)，進而確定整個系統(tǒng)的工作運行狀態(tài)情況，完成對整機運行狀態(tài)的實時控制與監(jiān)控。本文深入介紹了實時控制系統(tǒng)的功能設(shè)計方案及實現(xiàn)。試驗結(jié)果測試表明該實時控制系統(tǒng)能很好地完成設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：PC104 QNX系統(tǒng) 實時控制 故障診斷庫

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

1引言

QNX操作系統(tǒng)是加拿大QSSL公司（QNX Software system Ltd）開發(fā)的實時操作系統(tǒng)，QNX系統(tǒng)是一種實時微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，以其實時性強、基于優(yōu)先級、易維護性、擴展能力強及容錯能力強等優(yōu)點而著稱，使QNX系統(tǒng)成為業(yè)界應用最廣泛的嵌入式實時操作系統(tǒng)，迅速在工業(yè)控制、車載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信、雷達、衛(wèi)星等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

本系統(tǒng)是在PC104模塊上基于QNX實時操作系統(tǒng)開發(fā)的，本控制軟件系統(tǒng)實時監(jiān)控雷達各個模塊單元的運行狀態(tài)，并實現(xiàn)對各個模塊單元的實時控制。

2系統(tǒng)設(shè)計

實時控制系統(tǒng)主要完成對系統(tǒng)各個模塊單元的監(jiān)控與控制，實時采集模塊的運行狀態(tài)，并將狀態(tài)信息在界面進行顯示。整個系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和操作顯示界面組成。其中控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)都是基于PC104模塊和QNX系統(tǒng)開發(fā)，利用C語言進行開發(fā)，操作顯示界面是基于Windows NT4.0操作系統(tǒng)采用visual C++進行開發(fā)?？刂葡到y(tǒng)與操作顯示界面之間通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線進行通信，控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)和串口進行通信。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實時控制系統(tǒng)總共有四大功能部分，分別為控制監(jiān)控系統(tǒng)部分、故障實時診斷系統(tǒng)部分、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫部分及報警功能部分。各個功能模塊部分具體介紹如下：

（1）控制監(jiān)控系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要包括接收操作界面對各個被監(jiān)控模塊單元發(fā)送的各種控制命令和狀態(tài)請求，控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)或者高速串口將控制命令或者狀態(tài)請求命令發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控系統(tǒng)將控制命令發(fā)送給相應模塊單元，然后監(jiān)控系統(tǒng)將接收到的控制命令和狀態(tài)請求的響應信息發(fā)送給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)將接收的狀態(tài)信息實時傳送給操作界面進行顯示。控制系統(tǒng)還可以接收本地鍵盤干預命令，通過判斷鍵盤的干預功能號和地址信息，改變本地發(fā)送緩沖區(qū)接收到的控制命令和狀態(tài)請求命令。

（2）故障診斷系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)基于故障樹和故障數(shù)據(jù)庫對故障進行診斷。系統(tǒng)通過不斷地采集和分析故障路徑信息和故障單元的位置信息，建立基于故障樹的故障路徑和位置信息表，利用故障數(shù)據(jù)庫及相應的故障路徑位置推理機制，可以快速準確地將故障定位到具體單元模塊，并快速地推理出故障產(chǎn)生的原因。診斷系統(tǒng)通過不斷更新完善故障數(shù)據(jù)庫信息，不斷地積累故障診斷經(jīng)驗，有效地提高故障診斷系統(tǒng)的診斷能力，為故障的定位和解決提供可靠有效的支持。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不斷實時更新自動記錄的每個被監(jiān)測信號的工作狀態(tài)、故障信息、操作命令等事件信息，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供查詢功能，授權(quán)用戶可以隨時查詢發(fā)生每個事件的歷史數(shù)據(jù)記錄、故障記錄和操作命令記錄等數(shù)據(jù)，并可實時顯示和打印系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中每個事件的歷史記錄數(shù)據(jù)，為操作人員查看整個設(shè)備的運行狀況及設(shè)備的維護提供支持。

（4）報警功能。雷達系統(tǒng)工作期間，針對故障診斷系統(tǒng)中診斷出的致命故障和重要故障，系統(tǒng)及時地以顯著的可視聽的方式發(fā)出報警信息，提示現(xiàn)場操作人員設(shè)備運行出現(xiàn)重大故障，需要進行必要的維修。操作人員可以調(diào)節(jié)報警事件的等級和門限，并對重要和致命故障報警進行確認檢查，及時根據(jù)報警信息查找出故障及故障位置，確保這個設(shè)備能夠正常工作運行。

3結(jié)語

本控制系統(tǒng)的設(shè)計基于PC104模塊和QNX操作系統(tǒng)，借助網(wǎng)絡(luò)及PC104模塊的高速串口，實時控制系統(tǒng)各個模塊的運行并實時采集各個模塊的運行狀態(tài)和故障信息。該軟件系統(tǒng)投入應用以來，經(jīng)過長期有效的實際測試證實該系統(tǒng)實時高效，簡潔易用，穩(wěn)定性強，可靠性好，可以很好地完成對各個模塊單元的控制及其運行狀態(tài)的監(jiān)測。本設(shè)計通用性強，在軍民用領(lǐng)域有較大的應用空間。

參考文獻

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