Conception industrielle et contrôle moteur utilisant des FPGA SoC
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un périphérique dans un système industriel, notamment: performances, coût des modifications techniques, délais de mise sur le marché, compétences du personnel, possibilité de réutiliser des bibliothèques / bibliothèques IP existantes, coût de la mise à niveau sur site et faible consommation d'énergie . à bas prix.
Les récents développements sur le marché industriel ont conduit à la nécessité de disposer de dispositifs FPGA hautement intégrés, hautes performances et basse consommation. Les concepteurs préfèrent les communications réseau plutôt que les communications d'égal à égal, ce qui signifie que des contrôleurs supplémentaires peuvent être nécessaires pour la communication, ce qui augmente indirectement le coût de la nomenclature, la taille de la carte et les coûts NRE (coûts d'ingénierie uniques) associés.
Le coût total de possession est utilisé pour analyser et estimer le coût du cycle de vie de l'acquisition. Il s'agit d'un ensemble étendu de tous les coûts directs et indirects liés à la conception, y compris les coûts d'ingénierie, d'installation et de maintenance, les coûts de nomenclature, les coûts NRE (R & D), etc. En prenant en compte des facteurs au niveau du système, possible de minimiser le coût total de possession, permettant ainsi une rentabilité durable à long terme.
Microsemi propose des dispositifs SoCFPGA SmartFusion2 avec des microcontrôleurs ARM Cortex-M3 et une intégration IP dans un package optimisé en termes de coûts et doté de fonctionnalités permettant de réduire la taille de la nomenclature et des cartes. Avec une faible consommation d'énergie et une large plage de températures, ces appareils fonctionnent de manière fiable dans des conditions extrêmes, sans ventilateur de refroidissement. L'architecture SmartFusion2 SoC FPGA intègre un noyau dur ARMCortex-M3IP à la structure FPGA pour une plus grande flexibilité de conception et une mise sur le marché plus rapide. Microsemi offre un écosystème de conceptions de référence de commande de moteur multi-axes et IP multiples pour le développement d’algorithmes de commande de moteur, facilitant ainsi le passage des solutions multiprocesseurs aux solutions à un seul appareil (SoCFPGA).
Facteurs affectant le TCO
Vous trouverez ci-dessous certains des facteurs qui affectent le coût total de possession du système.
(1) cycle de vie long. Les FPGA peuvent être reprogrammés après leur déploiement sur le terrain, ce qui allonge le cycle de vie du produit, permettant ainsi aux concepteurs de se concentrer sur le développement de nouveaux produits et d'accélérer la mise sur le marché.
(2) BOM. Les FPGA flash de Micron ne nécessitent pas de PROM de démarrage ni de MCU flash pour charger le FPGA à la mise sous tension, ce sont des périphériques non volatils / à activation instantanée de niveau zéro. Contrairement aux dispositifs FPGA basés sur la SRAM, les FPGA basés sur la mémoire flash de Microsemi ne nécessitent pas de moniteur de mise sous tension supplémentaire car les commutateurs flash ne changent pas avec la tension.
(3) Temps de mise sur le marché. Une concurrence intense entre les équipementiers exige de toute urgence une plus grande différenciation des produits et une mise sur le marché plus rapide. Les modules IP éprouvés réduisent considérablement le temps de conception. Il est maintenant possible de fournir plusieurs modules IP pour la construction de solutions industrielles, tandis que d'autres modules sont en cours de développement. Un autre avantage unique démontré par SoC est qu’il peut être utilisé pour déboguer des conceptions FPGA. Pour déboguer la conception du FPGA, le sous-système du microcontrôleur peut être utilisé pour extraire des informations du FPGA via une interface haut débit pour le débogage.
(4) Coûts des outils d'ingénierie. Contrairement au concept coûteux des outils de développement FPGA, Microsemi propose un LiberoSoCIDE pour le développement FPGA gratuit qui ne paie que pour le développement d’appareils haut de gamme.
Système d'entraînement industriel
Le système de commande industriel comprend un dispositif de contrôle du moteur contenant la logique et la logique de protection qui entraînent l'onduleur, ainsi qu'un dispositif de communication permettant au contrôle de supervision d'initialiser et de modifier les paramètres d'exécution.
Dans un système d'entraînement typique (Figure 1), plusieurs dispositifs de contrôleur peuvent être utilisés pour implémenter la logique d'entraînement. Un dispositif peut effectuer des calculs liés aux algorithmes de contrôle moteur, le second dispositif peut exécuter des tâches liées à la communication et le troisième dispositif peut effectuer des tâches liées à la sécurité.
