工业自动化:嵌入式处理器的新战场

时间:2019-07-23 10:53       来源: 正直新闻网

  工业自动化是工业发展的必然趋势,如今其发展也在不断的加码升温。工业自动化迅速发展的过程中,嵌入式处理器行业会是一个新战场。

  工业自动化(IndustrialAutomation)发展迅速增温,已成为嵌入式处理器业者的新战场。由于工业自动化牵涉大规模的控制器换新需求,加上须导入高可靠度、高安全性工业乙太网路(Ethernet),以及多轴、高精准度马达控制方案,才能实现机械自动化作业情境;因此,系统开发商对处理器功能整合度、尺寸和通讯协定支援能力的要求已提高好几个档次,吸引现场可编程闸阵列(FPGA)、处理器和微控制器(MCU)业者竞相开发新一代工控系统单晶片(SoC),卡位新商机。

  MaximIntegrated工业应用市场专家SuhelDhanani认为,对工业自动化系统来说,效能、尺寸和安全性的考量缺一不可。

  MaximIntegrated工业应用市场专家SuhelDhanani表示,第四次工业革命,或称工业4.0(Industrial4.0),目的系透过分散式区域控制、环境感测与网路连接功能,建造一个完全自动化且灵活的生产线,让以人工为主的传统工厂变身为高效率管理和机械作业的智慧工厂。此一趋势将驱动不同类型的工控系统研发需求,包括微型可编程逻辑控制器(PLC)、马达控制,以及支援各种先进感测介面、工业乙太网路通讯协定的输入/输出(I/O)设备。

  此外,基于工厂环境与商业考量,工业4.0的发展亦须奠基于嵌入式硬体安全(EmbeddedHardware-basedSecurity)方案,以确保PLC、I/O模组或现场感测器等终端装置从任何地方登入网路时,具备完善的资料保护机制,避免骇客恶意攻击而造成工厂重大营运损失。

  Dhanani强调,由于工业自动化设备须满足上述设计要求,因此内建处理器须改搭功能整合度更高的SoC,从而增强即时控制、联网、感测、资料频宽和安全防护能力,同时降低运行功耗与晶片占位空间;也因此,近期嵌入式处理器供应商皆积极扩展工业级SoC产品阵容,以拉拢系统业者。

  以Maxim为例,其透过整合类比混合讯号前端(AnalogMixed-signalFront-end),以及内建安全标准的数位处理器,打造工控设备SoC,不仅能增进数位I/O通道支援能力,亦能提高周边零组件整合度,进而缩减系统体积、功耗和物料清单(BOM)成本,将有助工厂扩大部署分散式微型PLC,加速实现工业自动化愿景。

  与此同时,FPGA、处理器和MCU业者亦瞄准机器视觉(MachineVision)、马达控制和工业乙太网路三大应用,加紧布局工业自动化市场,使工业嵌入式处理器技术战火快速蔓延。

  为满足工厂自动化设备对即时且高精准度控制、多元通讯协定支援和大量资料同步的开发需求,Altera和赛灵思(Xilinx)两家FPGA商,已陆续祭出整合多核心中央处理器(CPU)、数位讯号处理器(DSP)和微控制器等运算核心的SoCFPGA。至于MCU厂商则利用安谋国际(ARM)Cortex-M3/M4系列核心,扩展支援浮点运算(Floating-point)、多元传输介面及感测器连接功能的32位元MCU阵容,足见高整合设计已成为晶片商进军工业自动化市场的重要途径。

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