Wzornictwo przemysłowe i sterowanie silnikiem z wykorzystaniem układów FPGA SoC
Podczas wyboru urządzenia w systemie przemysłowym należy wziąć pod uwagę kilka czynników, w tym: wydajność, koszty zmian technicznych, czas wprowadzenia produktu na rynek, umiejętności personelu, możliwość ponownego użycia istniejących IP / bibliotek, koszt modernizacji pola i niskie zużycie energii . niska cena.
Ostatnie zmiany na rynku przemysłowym spowodowały potrzebę zastosowania wysoce zintegrowanych, wydajnych urządzeń FPGA o niskiej mocy. Projektanci wolą komunikację sieciową niż komunikację typu peer-to-peer, co oznacza, że do komunikacji mogą być wymagane dodatkowe kontrolery, co pośrednio zwiększa koszt BOM, rozmiar planszy i powiązane koszty NRE (jednorazowe koszty inżynieryjne).
Całkowity koszt posiadania jest wykorzystywany do analizy i oszacowania kosztu cyklu życia przejęcia. Jest to rozszerzony zestaw wszystkich bezpośrednich i pośrednich kosztów związanych z projektem, w tym koszty inżynieryjne, koszty instalacji i konserwacji, zestawienia materiałów (BOM), koszty NRE (B + R) itp. Biorąc pod uwagę czynniki na poziomie systemu, możliwe, aby zminimalizować całkowity koszt posiadania, prowadząc do zrównoważonej długoterminowej rentowności.
Microsemi oferuje urządzenia SmartFusion2 SoCFPGA z twardymi mikrokontrolerami ARM Cortex-M3 i integracją IP w pakiecie zoptymalizowanym pod względem kosztów z funkcjami, które zmniejszają BOM i rozmiar płyty. Dzięki niewielkiemu poborowi mocy i szerokiemu zakresowi temperatur urządzenia te działają niezawodnie w ekstremalnych warunkach bez wentylatora chłodzącego. Architektura SmartFusion2 SoC FPGA integruje twardy rdzeń ARMCortex-M3IP z tkaniną FPGA, co zapewnia większą elastyczność projektowania i szybszy czas wejścia na rynek. Microsemi oferuje ekosystem wielu wieloosiowych projektów referencyjnych sterowania silnikiem oraz IP do opracowywania algorytmów sterowania silnikiem, ułatwiając przejście z rozwiązań wieloprocesorowych do rozwiązań z jednym urządzeniem (np. SoCFPGA).
Czynniki wpływające na TCO
Poniżej przedstawiono niektóre czynniki wpływające na całkowity koszt posiadania systemu.
(1) Długi cykl życia. FPGA można przeprogramować po wdrożeniu w terenie, co wydłuża cykl życia produktu, umożliwiając projektantom skupienie się na opracowywaniu nowych produktów i szybszym wprowadzeniu na rynek.
(2) BOM. Układy FPGA oparte na pamięci flash Micron nie wymagają rozruchowego PROM lub flash MCU do ładowania FPGA po włączeniu zasilania, są urządzeniami nieulotnymi / natychmiastowymi na poziomie zerowym. W przeciwieństwie do układów FPGA opartych na SRAM, układy FPGA oparte na pamięci flash Microsemi nie wymagają dodatkowego monitora mocy, ponieważ przełączniki flash nie zmieniają się wraz z napięciem.
(3) Czas na wprowadzenie do obrotu. Intensywna konkurencja wśród producentów OEM pilnie wymaga większego zróżnicowania produktów i krótszego czasu wprowadzenia na rynek. Sprawdzone moduły IP znacznie skracają czas projektowania. Obecnie możliwe jest zapewnienie wielu modułów IP do budowy rozwiązań przemysłowych, podczas gdy więcej modułów jest w fazie rozwoju. Kolejną wyjątkową zaletą SoC jest to, że można go wykorzystać do debugowania projektów FPGA. Aby debugować projekt FPGA, podsystem mikrokontrolera może być użyty do wydobycia informacji z FPGA przez szybki interfejs do debugowania.
(4) Koszty narzędzi inżynierskich. W przeciwieństwie do kosztownej koncepcji narzędzi programistycznych FPGA, Microsemi oferuje darmowy LiberoSoCIDE dla rozwoju FPGA, który opłaca się tylko przy projektowaniu zaawansowanych urządzeń.
Przemysłowy system napędowy
Przemysłowy układ napędowy składa się z urządzenia sterującego silnikiem, które zawiera logikę i logikę zabezpieczającą, która napędza falownik, oraz urządzenie komunikacyjne, które umożliwia nadzorowi sterowanie inicjowanie i modyfikowanie parametrów środowiska wykonawczego.
W typowym układzie napędowym (rysunek 1) do implementacji logiki napędu mogą być wykorzystywane urządzenia z wieloma sterownikami. Jedno urządzenie może wykonywać obliczenia związane z algorytmami sterowania silnikiem, drugie urządzenie może wykonywać zadania związane z komunikacją, a trzecie urządzenie może wykonywać zadania związane z bezpieczeństwem.
