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工业控制市场展望 凌华科技看好工业机器人控制系统_3

发表于:2019-06-10 14:04 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  在工业控制领域,实时性、精确性、安全性和可靠性等性能指标仍将是设计过程中的难点之所在,而小尺寸、低成本和低功耗等性能趋势也是系统设计大的发展方向,同时,对于向新技术和实施的转移,设计复杂性和设计周期也是大家经常遇见的挑战。在2012年国际集成电路研讨会暨展览会(IIC-China)上,安防技术专区将集中探讨安防与监控产业的发展趋势和技术支持,并将涵盖高清与智能等热门话题,同时,艾科嘉(Exar)、笙科电子和爱特梅尔等公司也将为工控产业的发展带来新的启示。

  凌华科技(ADLINK)华南区总经理蓝林忠对机器人控制系统、高精度龙门结构激光切割控制以及手机相关硬件功能测试市场前景看好(图1)。他指出,在机器人控制系统上,更高的速度及精度要求是最主要的挑战之处。高精度龙门结构激光切割控制的挑战在于如何在双轨的机构行进中,实时的做出位置补偿,同时还能保持速度及精度要求,更能稳定并准确地控制激光的能量输出。手机相关硬件测试主要是在于如何整合测试需要的信号采集、以及进行上下料件的精密定位及控制。其中,特别是高精度龙门结构激光切割控制,借助凌华科技提供的基于DSP核心运算的控制系统,可将客户所需要的功能设计成算法,在位置补偿及速度规划上取得完美平衡,再凭借DSP独立运算来确保系统的实时性要求(图2)。

  

  图1:凌华科技(中国)有限公司华南区总经理蓝林忠。

  

  图2:凌华科技分布式运动控制与I/O解决方案。

  Exar公司认为,汽车控制、工业自动化和网络市场将在未来一年内有强劲的表现。工业市场无疑在稳定性和鲁棒性上的要求比消费类应用的定位要高。同时,更小尺寸、更低成本和更低功耗的系统在总体上要求有更高水平的系统集成度。系统设计人员正被要求以更少的电能,更小的空间,更少的经费和在更短的时间内完成设计。为了实现这些目标,往往需要利用定制器件。

  Exar推出的最新SP339 RS-232/RS-485/RS-422串行收发器在片上集成了电缆终端和多个开关,使客户可以减少在自己的产品中使用外部元器件的数量(图3)。这种集成可以极大地减小电路板的尺寸和降低整体方案的材料成本。

  

  图3:艾科嘉带有适合高速RS-485/422通信的内部切换终端的SP339串行收发器,是双协议的串行端口共用一个连接器的理想选择。

  此外,Exar提供的各种总线接口的UART产品可以很方便地提供多个系统之间的连接性。一些增强型功能(如RS-485半双工自动控制,小数波特率发生器和多点模式)简化了软硬件的设计难度。最新的UART还拥有其他一些功能,例如集成电平转换器和具有不同数量可用GPIO引脚的多种封装选择。

  水处理、火车和交通管理、发配电等基础设施建设需要用到可编程控制器、电机控制器和数字电源转换器。实时控制系统之间的互操作性需要标准的通信和控制协议。可靠、安全和稳定的运行将确保流程的效率和有效性。此外,高效的电机运行也非常关键。

  通过提高精度和实时调节,可以改善电机和数字电源的转换效率。设计人员需要采用各种软件工具来为越来越复杂的控制算法建模,这些控制算法需要提高处理器性能、增加片上闪存并提供更专业的外设,例如数量众多的定时器、模数转换器和脉宽调制器。飞思卡尔公司认为,最大的挑战之一是,随着系统复杂性的增加,确保安全性和可靠性将会变得更加困难。

  飞思卡尔通过在不同代处理器和各种性能水平之间提供软件兼容性,系统性能可以从100MIPS扩展至50,000MIPS。这样便允许在不同控制系统之间重用软件,以降低开发和支持成本并缩短时间和减少风险。通过采用多协议支持的高集成度处理器能够降低系统成本。飞思卡尔具有多款工业或汽车应用认证的可靠器件,例如,基于ARM Cortex-M4技术的Kinetis MCU,最多可提供200MIPS、2MB闪存及连接性和显示器外设(图4)。所有器件都集成了广泛的连接性,许多器件也都集成了用于增加安全性的网络加密、信任结构和数据融合。

  图4:飞思卡尔Kinetis MCU基于ARM Cortex-M4技术,最多可提供200MIPS、2MB闪存、连接性和显示外设。(电子系统设计)

  图4:飞思卡尔Kinetis MCU基于ARM Cortex-M4技术,最多可提供200MIPS、2MB闪存、连接性和显示外设。

  赛灵思公司工业市场营销经理Yvonne Lin认为工业网络、电机控制和机器视觉将会有快速发展(图5)。这些应用要求具有卓越的性能和足够的处理能力,因为所有这些应用都对性能提出了更高的要求,而足够的处理能力则是实现预期目标的必要条件。以电机控制为例,赛灵思FPGA在不到4s的时间内即可闭合电流环,而传统的MCU则需要50s时间。

  

  图5:赛灵思公司工业市场营销经理Yvonne Lin。

  对于转移到新技术和实施的客户来说,设计复杂性和设计周期是常见的挑战。为了确保技术跨越的平稳进行,客户希望从供应商得到已经验证的解决方案以及指导,以实现无缝过渡,从而缩短设计周期并最大限度地减少风险。

  针对上述所有应用验证的解决方案,赛灵思及其合作伙伴提供了广泛的附属资料、IP、硬件平台和参考设计,以缩短设计周期。客户正在利用FPGA来满足不断变化的系统要求和提供差异化产品,进而为最终客户提供卓越的增值服务而不是提供与其他厂商相同的解决方案。实现产品差异化的最佳途径就是充分利用FPGA固有的灵活性。

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