Преимущества встроенных технологий в модульном проектировании

Гордон Мур сформулировал свой знаменитый закон Мура о вычислительной производительности более 50 лет назад, и не менее удивительно, что это заявление выдержало испытание временем. Полупроводниковая индустрия продолжает увеличивать вычислительную мощность в более компактных пространствах по шокирующе низким ценам, предоставляя потребителям невероятное количество преимуществ.

Устройство Glove Unique Reprocessing Unit (GURU), созданное Pentamaster, провайдером автоматизации в Малайзии, — идеальный кейс для наблюдения таких технологических достижений. На двух из семи рабочих станций система GURU позволила компании сократить вдвое количество промышленных ПК, управляющих модулями машинного зрения.

Первый из модулей машинного зрения используется для обработки изображений с четырех камер, чтобы перчатки могли быть правильно позиционированы на автоматической загрузочной станции. После химической и термической деконтаминации второй модуль машинного зрения получает данные с четырех камер, проверяя перчатки на косметические дефекты. Оставшиеся три рабочие станции используются для поиска игольчатых отверстий и роботизированной упаковки прошедших проверку перчаток, утилизации не прошедших.

Чтобы 따라 за развивающимися возможностями технологии машинного зрения, Pentamaster нашла необходимым обновить процессоры в системе. Выполнение сложных алгоритмов на больших объемах данных требовало значительной вычислительной мощности. Чтобы достичь этих эффективностей, Pentamaster заменила примитивные процессоры в модулях зрения на многоядерные с интегрированными графическими возможностями. Это были процессоры Intel 3D tri-gate Core i5, способные обрабатывать данные гораздо эффективнее. Кроме того, эти процессоры поддерживались технологией Hyper-Threading, позволяющей использовать виртуальные ядра для одновременной обработки двух задач.

Эти улучшения дали отличные результаты и сократили цикл осмотра до менее чем 2 секунд, а скорость осмотра выросла до 900 перчаток в час с предыдущих 600. Большая вычислительная мощность также позволила Pentamaster списать два модуля зрения, так как они больше не нужны, упрощая администрирование и обслуживание, а также контролируя энергопотребление.

Встроенная удаленная диагностика

Команда проектирования Pentamaster ищет еще больше улучшений, таких как добавление большего числа тестовых рутин, и совсем недавно — технологии Active Management Technology (AMT), которая позволит компании удаленно управлять, ремонтировать и защищать свое оборудование.

Эта технология позволит операторам и техникам получать доступ к удаленным встроенным системам со своих компьютеров и устранять проблемы, такие как с прошивкой и на корневом уровне. AMT также позволяет устанавливать ПО через удаленные каналы, автоматически решая головные боли, вызванные регулярными патчами и обнаружением/удалением вредоносного ПО.

Очень полезный аспект этой технологии — она позволяет технику диагностировать проблемы удаленно даже если встроенное устройство выключено. Это возможно, так как AMT работает ниже уровня операционной системы, что отличает её от традиционно используемого ПО для удаленного управления. Это пригождается в промышленных ПК, где должны запускаться SCADA-приложения. Регулярные обновления, связанные с безопасностью и производительностью, необходимы в промышленной среде, что возможно централизованно с помощью этой технологии.

Модульное проектирование машин

Удаленная диагностика и консолидация вычислительных систем в промышленности — не единственная причина безжалостного успеха встроенных технологий в последние годы. Еще одна главная причина — общий тренд среди конструкторов машин к выполнению процесса проектирования и сборки в модульном стиле. Сборка продуктов с использованием готовых готовых компонентов проще, чем построение с нуля. Сложность машин растет стремительно, и компаниям больше неосуществительно индивидуально строить свои системы.

Сегодня клиенты выдвигают несколько ключевых требований к системному интегратору:

• Больше энергоэффективность
• Большая пропускная способность
• Поддержка превентивного обслуживания
• Связь с другой техникой и системами управления запасами

Встроенные технологии могут помочь конструкторам удовлетворить эти требования, предоставляя модульные компоненты вроде инверторов, датчиков и приводов вместе с интеллектуальными HMI. Эти компоненты управляются и последовательно включаются через промышленный ПК или ПЛК и опираются на Ethernet-сеть, служащую архитектурной основой системы.

Интеграция также усилилась под знаменем встроенных технологий. Важный пример — интеграция двухъядерных ARM-процессоров с FPGA от Xilinx и Altera. Это позволило поставщикам автоматизации создавать высокоинтегрированные многоосевые приводы по доступным ценам, что в свою очередь позволяет управлять несколькими машинами в затратоэффективном и синхронизированном режиме.

FPGA не нужны

Выделенные фиксированные ASIC или FPGA, которые иначе использовались бы для внедрения протоколов связи с низколатентными промышленными сетями, были устранены Industrial Communication Sub-System (ICSS), внедренной Texas Instruments в семейство процессоров ARM Cortex-A Sitara.

Сопряжение FPGA с универсальными процессорами было обычной практикой для реализации протоколов связи или расширения низколатентного I/O, когда эти функции отсутствуют на хост-процессоре. Сегодня на чипе разработаны и реализованы низколатентные ускорители, снижающие стоимость и сложность системы и времени разработки.

Наличие ICSS также приносит модульность в реализацию протоколов связи. Поставщики часто находят сложным соблюдение высших стандартов связи при следовании ограничениям по времени и затратам. ICSS решает эту проблему, накрывая несколько протоколов «одеялом» и представляя единый модуль, который может быть предварительно сертифицирован.

Жонглирование операционными системами

Интеграция интеллектуальных компонентов в систему и консолидация вычислительной мощности были дополнены встроенными технологиями еще одним образом. Операционные системы реального времени следуют стандарту IEC 61131 для ПЛК для запуска специализированных графических и текстовых языков управления машинами. Соответствие IEC 61508 необходимо для обеспечения стандартов SIL 3.

Виртуализация оказалась гейм-чейнджером и перевернула всю индустрию вверх дном. Теперь можно запускать множество экземпляров множества операционных систем на одной машине. Поставщики быстро разрабатывают схемы для решения проблем задержки и надежности. Закупка и обслуживание множества машин для каждого отдельного приложения больше не требуются, и теперь можно использовать весь потенциал одной мощной машины вместо запуска множества машин в недоиспользованном режиме.

Заинтересованы в получении дополнительной информации? Поговорите с одним из наших профессионалов в PanelShop.com.