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[導讀]   因應工業(yè)自動化風潮,工業(yè)設備除須朝向智能化發(fā)展外,馬達控制網(wǎng)絡的建置也至關(guān)重要,因而吹起工業(yè)馬達聯(lián)網(wǎng)風潮。相較于微控制器(MCU)或數(shù)位訊號處理器(DSP)方案,具備平行運算優(yōu)勢且能擴充多種

  因應工業(yè)自動化風潮,工業(yè)設備除須朝向智能化發(fā)展外,馬達控制網(wǎng)絡的建置也至關(guān)重要,因而吹起工業(yè)馬達聯(lián)網(wǎng)風潮。相較于微控制器(MCU)或數(shù)位訊號處理器(DSP)方案,具備平行運算優(yōu)勢且能擴充多種通訊界面的現(xiàn)場可編程閘陣列(FPGA)系統(tǒng)單芯片(SoC),將在此波設計潮流中占盡優(yōu)勢。

  賽靈思(Xilinx)亞太區(qū)Zynq業(yè)務開發(fā)經(jīng)理羅霖表示,白色家電通常只需要MCU做為馬達控制核心,不過高階工業(yè)馬達的控制系統(tǒng)中樞則多採分離式設計,方能應付復雜的運作機制;如由DSP負責演算法、MCU負責人機界面控制、FPGA則專責高速輸入/輸出(I/O)通訊界面。

  羅霖進一步指出,「制造業(yè)智能化」、「生產(chǎn)線定制化」讓愈來愈多的工廠設備講求聯(lián)網(wǎng)與設備互聯(lián),這也讓工程人員傾向採用「分散式」網(wǎng)絡來設計工業(yè)馬達控制系統(tǒng);亦即工業(yè)馬達彼此之間也須具備互聯(lián)通訊功能,如此一來,馬達的溫度、濕度、電流、電壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)與故障診斷等參數(shù),皆可透過云端中心回報給工程人員,進一步實現(xiàn)完整的工業(yè)自動化愿景。

  工業(yè)馬達的聯(lián)網(wǎng)需求,也讓傳統(tǒng)工業(yè)馬達內(nèi)採分離式設計的控制中樞不敷使用,必須透過更高效能且具備平行運算功能的FPGA SoC方能進一步實現(xiàn)。

  羅霖補充,工業(yè)馬達對于高效率、高成本的永磁同步馬達(PMSM)接受度較高,因此除了聯(lián)網(wǎng)、通訊控制外,高效能的變頻控制設計亦是FPGA SoC須關(guān)注的焦點。有鑑于此,賽靈思亦推出以Zynq-7000 FPGA SoC為核心的Zynq-7000 AP SoC Intelligent Drives Platform,該平臺除了提供功率半導體元件的支援外,亦聚焦于磁場定向控制(FOC)演算法、工業(yè)乙太網(wǎng)通訊協(xié)議的布局。

  此外,模型化基礎設計(Model-based Design)概念以往在歐洲地區(qū)較為流行,不過隨著馬達控制議題熱燒,亞洲地區(qū)的馬達控制開發(fā)商亦開始接受這種新型態(tài)的設計概念。因此包括亞德諾 (ADI)、賽靈思等半導體元件商都開始以系統(tǒng)建模工具如MathWorks的工具為基礎,推出以自家方案為核心的馬達開發(fā)工具。羅霖指出,MathWorks已于今年3月特別針對Zynq-7000 FPGA SoC推出新的設計方法,可讓工業(yè)馬達開發(fā)時程從幾個月縮短至幾個星期。

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