Βιομηχανικός σχεδιασμός και έλεγχος κινητήρα με τη χρήση FPGA SoC
Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν επιλέγετε μια συσκευή σε ένα βιομηχανικό σύστημα, όπως: απόδοση, κόστος αλλαγών μηχανικής, χρόνος αγοράς, δεξιότητες προσωπικού, δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης υφιστάμενων IP / βιβλιοθηκών, κόστος αναβαθμίσεων πεδίου και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας . χαμηλό κόστος.
Οι πρόσφατες εξελίξεις στη βιομηχανική αγορά οδήγησαν στην ανάγκη για εξαιρετικά ολοκληρωμένες, υψηλής απόδοσης, χαμηλής ισχύος συσκευές FPGA. Οι σχεδιαστές προτιμούν τις επικοινωνίες δικτύου και όχι τις επικοινωνίες μεταξύ τους, πράγμα που σημαίνει ότι απαιτούνται επιπρόσθετοι ελεγκτές για την επικοινωνία, γεγονός που αυξάνει έμμεσα το κόστος του BOM, το μέγεθος του σκάφους και το σχετικό κόστος NRE.
Το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας χρησιμοποιείται για την ανάλυση και την εκτίμηση του κόστους κύκλου ζωής της απόκτησης. Πρόκειται για εκτεταμένο σύνολο όλων των σχετικών με το σχεδιασμό άμεσων και έμμεσων δαπανών, συμπεριλαμβανομένου του κόστους μηχανικής, των δαπανών εγκατάστασης και συντήρησης, του κόστους των λογαριασμών υλικών (BOM) και του κόστους NRE (Ε & Α) κλπ. Με την εξέταση των παραγόντων σε επίπεδο συστήματος, δυνατό να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας, με αποτέλεσμα τη βιώσιμη μακροπρόθεσμη κερδοφορία.
Η Microsemi προσφέρει συσκευές SoCFPGA SmartFusion2 με μικροελεγκτές σκληρού πυρήνα ARM Cortex-M3 και ενσωμάτωση IP σε ένα πακέτο βελτιστοποίησης κόστους με χαρακτηριστικά που μειώνουν το μέγεθος του BOM και του μεγέθους του πίνακα. Με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ευρεία κλίμακα θερμοκρασιών, αυτές οι συσκευές λειτουργούν αξιόπιστα σε ακραίες συνθήκες χωρίς ανεμιστήρα ψύξης. Η αρχιτεκτονική SmartFusion2 SoC FPGA ενσωματώνει ένα σκληρό πυρήνα ARMCortex-M3IP με το ύφασμα FPGA για μεγαλύτερη ευελιξία σχεδιασμού και γρηγορότερο χρόνο στην αγορά. Η Microsemi προσφέρει ένα οικοσύστημα πολλαπλών σχεδίων αναφοράς πολλαπλών αξόνων ελέγχου μοτέρ και IP για την ανάπτυξη αλγορίθμων ελέγχου κινητήρα, διευκολύνοντας τη μετάβαση από λύσεις πολλαπλών επεξεργαστών σε λύσεις μιας συσκευής (π.χ. SoCFPGAs).
Παράγοντες που επηρεάζουν το TCO
Ακολουθούν ορισμένοι από τους παράγοντες που επηρεάζουν το σύστημα TCO.
(1) Κύκλος μεγάλης διάρκειας ζωής. Οι FPGAs μπορούν να επαναπρογραμματιστούν μετά την ανάπτυξη στον τομέα, που επεκτείνει τον κύκλο ζωής του προϊόντος, επιτρέποντας στους σχεδιαστές να επικεντρωθούν στην ανάπτυξη νέων προϊόντων και να επιτύχουν ταχύτερο χρόνο στην αγορά.
(2) BOM. Τα FPGA που βασίζονται σε φλας της Micron δεν απαιτούν ένα PROM εκκίνησης ή ένα flash MCU για να φορτώσουν το FPGA κατά την ενεργοποίηση, είναι συσκευές μη πτητικών μηδενικών επιπέδων / συσκευές άμεσης ενεργοποίησης. Σε αντίθεση με τις συσκευές FPGA που βασίζονται σε SRAM, τα FPGA που βασίζονται σε φλας της Microsemi δεν απαιτούν πρόσθετη οθόνη παρακολούθησης, επειδή οι διακόπτες φλας δεν αλλάζουν με τάση.
(3) Ώρα στην αγορά. Ο έντονος ανταγωνισμός μεταξύ των ΚΑΕ απαιτεί επειγόντως μεγαλύτερη διαφοροποίηση των προϊόντων και γρηγορότερο χρόνο στην αγορά. Οι αποδεδειγμένες ενότητες IP μειώνουν δραματικά το χρόνο σχεδιασμού. Είναι πλέον δυνατή η παροχή πολλαπλών ενοτήτων IP για την κατασκευή βιομηχανικών λύσεων, ενώ βρίσκονται σε εξέλιξη περισσότερες ενότητες. Ένα άλλο μοναδικό πλεονέκτημα που αποδεικνύει η SoC είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση σχεδίων FPGA. Για να εντοπιστεί το σφάλμα του σχεδιασμού FPGA, το υποσύστημα του μικροελεγκτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξαγάγει πληροφορίες από το FPGA μέσω διεπαφής υψηλής ταχύτητας για την αποσφαλμάτωση.
(4) Κόστος μηχανικών εργαλείων. Σε αντίθεση με την ακριβή έννοια των εργαλείων ανάπτυξης FPGA, η Microsemi προσφέρει μια ελεύθερη LiberoSoCIDE για ανάπτυξη FPGA που πληρώνει μόνο όταν αναπτύσσει συσκευές υψηλής τεχνολογίας.
Βιομηχανικό σύστημα μετάδοσης κίνησης
Το βιομηχανικό σύστημα κίνησης αποτελείται από μια συσκευή ελέγχου κινητήρα που περιέχει τη λογική λογικής και προστασίας που οδηγεί τον μετατροπέα και μια συσκευή επικοινωνίας που επιτρέπει στο εποπτικό έλεγχο να αρχικοποιήσει και να τροποποιήσει τις παραμέτρους χρόνου εκτέλεσης.
Σε ένα τυπικό σύστημα κίνησης (Εικόνα 1), μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλαπλές συσκευές ελέγχου για την υλοποίηση της λογικής κίνησης. Μία συσκευή μπορεί να εκτελεί υπολογισμούς που σχετίζονται με αλγόριθμους ελέγχου κινητήρα, η δεύτερη συσκευή μπορεί να εκτελεί εργασίες που σχετίζονται με την επικοινωνία και η τρίτη συσκευή μπορεί να εκτελεί καθήκοντα που σχετίζονται με την ασφάλεια.
