Thiết kế công nghiệp và điều khiển động cơ sử dụng SoC FPGA

Thiết kế công nghiệp và điều khiển động cơ sử dụng SoC FPGA

Có một số yếu tố cần xem xét khi lựa chọn thiết bị trong hệ thống công nghiệp, bao gồm: hiệu suất, chi phí thay đổi kỹ thuật, thời gian tiếp thị, kỹ năng nhân sự, khả năng sử dụng lại thư viện / IP hiện có, chi phí nâng cấp hiện trường và tiêu thụ điện năng thấp . giá thấp.

Những phát triển gần đây trong thị trường công nghiệp đã thúc đẩy nhu cầu về các thiết bị công nghệ thấp, tích hợp cao, hiệu suất cao. Các nhà thiết kế thích giao tiếp mạng hơn là liên lạc ngang hàng, điều đó có nghĩa là các bộ điều khiển bổ sung có thể được yêu cầu để liên lạc, điều này gián tiếp làm tăng chi phí BOM, kích thước bảng và chi phí NRE (chi phí kỹ thuật một lần) liên quan.

Tổng chi phí sở hữu được sử dụng để phân tích và ước tính chi phí vòng đời của việc mua lại. Nó là một tập hợp mở rộng của tất cả các chi phí trực tiếp và gián tiếp liên quan đến thiết kế, bao gồm chi phí kỹ thuật, chi phí lắp đặt và bảo trì, chi phí vật liệu (BOM) và Chi phí NRE (R & D), v.v. có thể giảm thiểu tổng chi phí sở hữu, dẫn đến lợi nhuận lâu dài bền vững.

Microsemi cung cấp các thiết bị SmartFusion2 SoCFPGA với bộ vi điều khiển ARM Cortex-M3 lõi cứng và tích hợp IP trong gói tối ưu hóa chi phí với các tính năng giảm kích thước BOM và bo mạch. Với mức tiêu thụ điện năng thấp và phạm vi nhiệt độ rộng, các thiết bị này hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt mà không cần quạt làm mát. Kiến trúc SmartFusion2 SoC FPGA tích hợp ARMCortex-M3IP lõi cứng với kết cấu đồ họa cho khả năng thiết kế linh hoạt hơn và thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn. Microsemi cung cấp một hệ sinh thái gồm nhiều thiết kế tham chiếu điều khiển động cơ đa trục và IP để phát triển thuật toán điều khiển động cơ, giúp dễ dàng chuyển từ các giải pháp đa bộ xử lý sang các giải pháp một thiết bị (ví dụ SoCFPGA).

Các yếu tố ảnh hưởng đến TCO

Sau đây là một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống TCO.

(1) Vòng đời dài. Các GPU có thể được lập trình lại sau khi triển khai trong lĩnh vực này, giúp kéo dài vòng đời của sản phẩm, cho phép các nhà thiết kế tập trung vào phát triển sản phẩm mới và đạt được thời gian nhanh hơn để đưa ra thị trường.

(2) BOM. Các GPU dựa trên flash của Micron không yêu cầu phải khởi động PROM hoặc flash MCU để tải FPGA khi bật nguồn, chúng là các thiết bị không biến đổi / bật tức thời ở mức 0. Không giống như các thiết bị FPGA dựa trên SRAM, các GPU dựa trên flash của microsemi không yêu cầu màn hình bật nguồn bổ sung vì các công tắc flash không thay đổi theo điện áp.

(3) Thời gian đưa ra thị trường. Cạnh tranh khốc liệt giữa các OEM khẩn cấp đòi hỏi sự khác biệt sản phẩm nhiều hơn và thời gian nhanh hơn để đưa ra thị trường. Các mô-đun IP đã được chứng minh giảm đáng kể thời gian thiết kế. Hiện tại có thể cung cấp nhiều mô-đun IP để xây dựng các giải pháp công nghiệp, trong khi nhiều mô-đun đang được phát triển. Một ưu điểm độc đáo khác mà SoC thể hiện là nó có thể được sử dụng để gỡ lỗi các thiết kế đồ họa. Để gỡ lỗi thiết kế FPGA, hệ thống con vi điều khiển có thể được sử dụng để trích xuất thông tin từ FPGA thông qua giao diện tốc độ cao để gỡ lỗi.

(4) Chi phí công cụ kỹ thuật. Trái với khái niệm đắt đỏ về các công cụ phát triển FPGA, microsemi cung cấp LiberoSoCIDE miễn phí để phát triển FPGA chỉ trả tiền khi phát triển các thiết bị cao cấp.

Hệ thống truyền động công nghiệp

Hệ thống truyền động công nghiệp bao gồm một thiết bị điều khiển động cơ chứa logic và logic bảo vệ điều khiển biến tần và một thiết bị liên lạc cho phép điều khiển giám sát để khởi tạo và sửa đổi các tham số thời gian chạy.

Trong một hệ thống ổ đĩa điển hình (Hình 1), nhiều thiết bị điều khiển có thể được sử dụng để thực hiện logic ổ đĩa. Một thiết bị có thể thực hiện các tính toán liên quan đến thuật toán điều khiển động cơ, thiết bị thứ hai có thể chạy các tác vụ liên quan đến giao tiếp và thiết bị thứ ba có thể thực hiện các tác vụ liên quan đến an toàn.