Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Понедельник, 18 ноября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Новое поколение оборудования с новыми технологиями управления

В предыдущем номере мы рассказали о новинке швейцарского производителя оборудования автоматики Saia-Burgess Controls — WAC (Wide Area Controller), контроллере для глобальных сетей PCD3 со встроенным GSM/GPRS-интерфейсом. В настоящей статье будет рассказано о двух новинках, расширяющих не только гамму оборудования Saia-Burgess, но и границы технологий автоматизации. Это Saia PCD1 — малый контроллер с большими возможностями, и Haptic Web-панель, которая позволяет не только видеть и слышать, но и чувствовать процесс управления. Информация получена с сайта www.saia-pcd.com.

Узкополосная PLC-технология. Часть 1

В статье дан обзор международных и региональных стандартов узкополосной PLC-технологии. Рассмотрены спецификации, продвигаемые промышленными группами, альянсами и ассоциациями. Выросшая до 128 Кбит/с и более скорость передачи данных позволяет применить эту технологию при создании современных разветвленных автоматизированных сетей сбора данных, которые работают в режиме, близком к реальному времени.

Повышение точности синхронизации с помощью прозрачных часов

Статья посвящена проблеме синхронизации часов в сети.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

20 марта

Современные системы управления движением требуют тесной аппаратно-программной интеграции и гибкости

Такие успехи в плане совершенствования технологии FPGA как появление встраиваемых ядер и более высокая производительность в реальном времени побуждают разработчиков пересмотреть задачи управления движением. Функции, прежде реализованные в программном обеспечении, теперь можно установить в FPGA, чтобы повысить их быстродействие и возможности.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
22
вс#1[март]2010
встраиваемое оборудование
Т
акие успехи в плане совершенствования технологии FPGA как появление встраиваемых ядер и более высокая
производительность в реальном времени побуждают разработчиков пересмотреть задачи управления дви-
жением. Функции, прежде реализованные в программном обеспечении, теперь можно установить в FPGA, чтобы
повысить их быстродействие и возможности.
Потребность промышленности в новых системах по управлению
движением, скорости и допуски которых позволят выпускать
миниатюрную продукцию с большим количеством функций
при меньших ценах, быстро растет. Как следствие, произво-
дителям этих систем придется не только повысить скорость
функционирования изделий, но, что важнее, обратить при-
стальное внимание на связь программного обеспечения
систем управления движением с цепями обратной связи
и электродвигателя. Снижение времени задержки между
отправлением команды и ее фактическим исполнением
является основой достижения не только точности, но и ско-
рости работы любой производственной системы.
За последние 10 лет разработчики использовали мощные DSP,
чтобы ускорить работу программного обеспечения в систе-
мах управления движением. Однако эксплуатация про-
граммного обеспечения с большей скоростью не обяза-
тельно приводит к более быстрому выполнению операций
всей системой управления движением. Программное обе-
спечение выполняет такие функции как чтение информации
с устройств обратной связи (от концевых выключателей до
датчиков положения), вычисление циклов ПИД (Proportional
Integral Derivative — пропорциональное интегральное регу-
лирование) и генерация сигналов электродвигателя.
Несмотря на то, что производительность новых процессоров
возросла и эффективность управления движением увеличи-
лась, эти процессоры работают с задержкой, обусловленной
взаимодействием с оборудованием, которое заведует мно-
гими физическими устройствами (переключателями, реле,
источниками света, соленоидами).
Появление более совершенных FPGA-устройств позволило инже-
нерам преобразовать некоторые приложения во встроен-
ные программы (прошивки), работающие с большей скоро-
стью (наносекунды вместо микросекунд). Зашитые в FPGA
программы взяли на себя такие традиционно исполняв-
шиеся в ПО функции как тревога, декодирование и хранение
сигналов обратной связи, а также синхронизация.
Дальнейшее совершенствование произвоДствен-
ных систем
Несмотря на достигнутые успехи, необходимость в построении
еще более быстрых и точных производственных систем
накладывает большие требования к системам управления
движением. Кроме того, заказчики настаивают на том, чтобы
стоимость этих решений осталась прежней или даже снизи-
лась (возможно, сообразуясь с лозунгом «Быстрее и дешев-
ле!»).
К счастью, за счет интеграции быстродействующих процессор-
ных ядер в большие FPGA в течение последних 2—3 лет у
систем управления движением имеется возможность идти в
современные системы управления
движением требуют тесной аппаратно-
программной интеграции и гибкости
патрик Дваер (Patrick Dwyer), президент, Aim Controls
ногу с растущими потребностями в большей производитель-
ности при меньшей стоимости и размерах. Выбор того, когда
и каким образом преобразовать ПО во встроенную програм-
му FPGA, с тем чтобы свести к минимуму задержку и объем
расходуемой памяти, дает положительные результаты. С
другой стороны, все большая часть каскада, предваряющего
цепь драйвера, перемещается от дискретных компонентов
в прошивку FPGA, увеличивая суммарную производитель-
ность системы.
Результаты применения FPGA в системах управления движением
оказались превосходными. Например, одному приложению
требовалась намного большая скорость вычисления циклов
ПИД, для чего следовало снизить время выполнения цикла в
20 раз. Скорость процессора можно было бы увеличить, но
не в эту цифру. Решением задачи стало преобразование про-
цедуры цикла ПИД в FPGA, что привело к 30-кратному росту
скорости. Данный пример демонстрирует, насколько много
преимуществ дает взаимозаменяемость ПО и прошивки, в
зависимости от конкретного приложения.
Усовершенствование фУнкций FPGA
Применение относительно недорогого и миниатюрного глав-
ного контроллера для управления всеми обычными функ-
циями, такими как ПИД-управление и генерация сигнала
для электродвигателя, позволило разработчикам добавить
несколько расширенных функций, реализация которых пре-
жде была невозможна из-за малого форм-фактора при низ-
кой стоимости системы. Благодаря тому, что в FPGA были
встроены все функции обновления и адресации к памяти,
несложно было добавить требовавшуюся SRAM-память для
управления таблицами или массивами, а также флэш-память
для хранения ПО конечного пользователя. Емкость FPGA с
такой памятью позволяет разработчикам обновлять про-
граммное обеспечение с помощью стандартного USB-порта
и кабеля.
Другим немаловажным преимуществом новых FPGA является
возможность создавать с их помощью заказные сопроцес-
соры. Например, в одном из приложений разработчики
столкнулись с необходимостью добавить графическую функ-
цию в систему лазерной маркировки и резки. Коллективу
разработчиков потребовалось не только определить все
стандартные математические и ПИД-функции управления
движением, но также визуально убедиться в правильном
расположении обрабатываемого материала.
Обычно в таких случаях применяется внешняя система визуаль-
ного контроля от стороннего поставщика. Однако бюджет
этого проекта был небольшим, и инженеры решили создать
собственную упрощенную систему контроля. На базе FPGA
был разработан графический сопроцессор, который под-
background image
23
встраиваемые системы#1
сети и интерфейсы
ключили к главному процессору системы управления дви-
жением через 16-битную шину данных. Этот сопроцессор
стал дополнительной платой памяти/графики, установлен-
ной рядом с контроллером (см. рис. 1).
Графические возможности FPGA не исчерпываются примене-
нием в системах визуального контроля. С помощью FPGA
реализуется много других функций — цветной сенсорный
экран; ПЗС; логические функции; обработка сигнала видеока-
меры для систем наведения; внешние средства управления,
например джойстики и ИК дистанционное управление. Все
эти функции работают, не мешая FPGA-системе выполнять
основную задачу по управлению движением.
вся система — в оДной лаДони
Миниатюризация систем управления и графики, а также интегра-
ция большинства внешних цепей управления электродвига-
телями во встроенное программное обеспечение позволяет
уменьшить габариты и удешевить платы электродвигателей.
Собрав затем все платы и подключив к ним контроллер (а
также плату памяти/графики), разработчики получают воз-
можность создать ту единую систему управления электро-
двигателем, которая необходима для конкретного случая.
Например, в один небольшой корпус размером 4 (Ш) × 2,125 (В) ×
× 6,5 (Д) дюймов устанавливается контроллер, плата памяти/
графики и несколько плат управления электродвигателем
(в т.ч. двухкоординатным шаговым микродвигателем, двух-
координатным бесщеточным DC-двигателем и однокоорди-
натным линейным приводом) для реализации законченной
портативной системы управления движением (см. рис. 2).
Такие функции как цветной сенсорный QVGA-экран, 8-канальные
входы АЦП, двухкоординатный контроллер джойстика, ИК
Рис. 1. FPGA с процессорным ядром используется в качестве платы памяти/графики,
установленной дополнительно к контроллеру
Рис. 2. В состав портатив-
ной системы управления
движением входит кон-
троллер, плата памяти/
графики, а также модуль-
ные платы управления
электродвигателем
дистанционное управление, логика или вход видеокамеры
обеспечивают достаточно широкие возможности для созда-
ния системы управления движением, пригодной для почти
всех приложений. Более того, такое устройство не теряет в
эффективности управления ПИД-циклами или возможности
подключаться к буферным линиям ввода-вывода и исполь-
зовать обратную связь по положению.
Наконец, новый уровень интеграции FPGA с процессорными
ядрами позволяет программному обеспечению по управле-
нию системой находиться либо на ПК, либо постоянно быть
в памяти контроллера. Компания Aim Controls создала ряд
различных пакетов программного обеспечения для конеч-
ного пользователя, которые можно загрузить в контроллер
и работать из любого указанного выше устройства ввода.
При потребности установить операторское управление с
помощью ПК приложение можно записать и хранить на этом
компьютере, подключая его с помощью контроллера G5
через кабель USB 2.0. Полнофункциональный пакет ПО для
управления движением уже предварительно загружен в
контроллер, и доступ к нему может получить всякий желаю-
щий произвести тщательное программирование той или
иной системы. Тем, кто не желает этим заниматься, компания
Aim Controls предлагает техническую помощь в согласова-
нии контроллера G5 с операторским программным обеспе-
чением на ПК.
Описанный в статье уровень интеграции достигается только
благодаря применению FPGA и глубокому осмыслению ком-
промиссов за счет производительности системы в реальном
времени. Очевидно, что предлагаемый метод позволяет
совершить прорыв в области применения контроллеров
движения и в соответствующих приложениях.
| Новости РЫНКА |
проДолжается формирование оргкомитета «российской неДели электроники»
(26—28 октября 2010 гоДа, москва цвк «экспоцентр»)
Продолжается формирование Оргкомитета «Российской недели электроники» (26—28 октября 2010 года, Москва ЦВК «Экспоцентр») — комплекса спе-
циализированных выставок и конференций, охватывающих все вопросы разработки, производства и использования электронной компонентной базы и
модулей радиоэлектронной аппаратуры. Инициатором проведения мероприятия выступили компания «ЧипЭКСПО» и Департамент радиоэлектронной про-
мышленности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.
В оргкомитет вошли представители промышленности, науки, федеральных и городских структур. Список членов Оргкомитета по состоянию на 28 декабря
2009 года размещен на сайте мероприятия http://russianelectronicsweek.ru/node/33.
ЗАО «ЧипЭкспо»
Тел. (495) 221-5015
Оцените материал:

Автор: Патрик Дваер (Patrick Dwyer), президент, Aim Controls



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты