因應(yīng)工業(yè)自動化風(fēng)潮,工業(yè)設(shè)備除須朝向智能化發(fā)展外,馬達(dá)控制網(wǎng)絡(luò)的建置也至關(guān)重要,因而吹起工業(yè)馬達(dá)聯(lián)網(wǎng)風(fēng)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(yùn)算優(yōu)勢且能擴(kuò)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(shè)計(jì)潮流中占盡優(yōu)勢。
賽靈思(Xilinx)亞太區(qū)Zynq業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理羅霖表示,白色家電通常只需要MCU做為馬達(dá)控制核心,不過高階工業(yè)馬達(dá)的控制系統(tǒng)中樞則多採分離式設(shè)計(jì),方能應(yīng)付復(fù)雜的運(yùn)作機(jī)制;如由DSP負(fù)責(zé)演算法、MCU負(fù)責(zé)人機(jī)界面控制、FPGA則專責(zé)高速輸入/輸出(I/O)通訊界面。
羅霖進(jìn)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(shè)備講求聯(lián)網(wǎng)與設(shè)備互聯(lián),這也讓工程人員傾向採用「分散式」網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計(jì)工業(yè)馬達(dá)控制系統(tǒng);亦即工業(yè)馬達(dá)彼此之間也須具備互聯(lián)通訊功能,如此一來,馬達(dá)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(bào)給工程人員,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)完整的工業(yè)自動化愿景。
工業(yè)馬達(dá)的聯(lián)網(wǎng)需求,也讓傳統(tǒng)工業(yè)馬達(dá)內(nèi)採分離式設(shè)計(jì)的控制中樞不敷使用,必須透過更高效能且具備平行運(yùn)算功能的FPGASoC方能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
羅霖補(bǔ)充,工業(yè)馬達(dá)對于高效率、高成本的永磁同步馬達(dá)(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(shè)計(jì)亦是FPGASoC須關(guān)注的焦點(diǎn)。有鑑于此,賽靈思亦推出以Zynq-7000FPGASoC為核心的Zynq-7000APSoCIntelligentDrivesPlatform,該平臺除了提供功率半導(dǎo)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(chǔ)設(shè)計(jì)(Model-basedDesign)概念以往在歐洲地區(qū)較為流行,不過隨著馬達(dá)控制議題熱燒,亞洲地區(qū)的馬達(dá)控制開發(fā)商亦開始接受這種新型態(tài)的設(shè)計(jì)概念。因此包括亞德諾(ADI)、賽靈思等半導(dǎo)體元件商都開始以系統(tǒng)建模工具如MathWorks的工具為基礎(chǔ),推出以自家方案為核心的馬達(dá)開發(fā)工具。羅霖指出,MathWorks已于今年3月特別針對Zynq-7000FPGASoC推出新的設(shè)計(jì)方法,可讓工業(yè)馬達(dá)開發(fā)時(shí)程從幾個(gè)月縮短至幾個(gè)星期。