Ga naar hoofdinhoud

Denk in subroutines, niet in subcontrollers

Systeemontwerpers worden onder druk gezet om de complexiteit van systemen te vereenvoudigen, terwijl ze gelijktijdig met toenemende complexe uitdagingen worden geconfronteerd. Het is helaas niet mogelijk om oplossingen die aan deze eisen voldoen op een duidelijke en eenduidige manier te definiëren. De industrie wil stappen zetten die vereenvoudiging van de toenemende complexiteit moet waarborgen.

Een motor werd ooit gezien als een ‘stuk ijzer’ met een lange levensduur. Maar nu worden ze bewaakt op tekenen van verval of mogelijke rendementsverliezen. Ander voorbeeld: de besturingsingangen van snijgereedschappen zijn geëvolueerd van de digitale ‘knippen of stoppen met snijden’ aanpak naar complexe vision-gestuurde ‘force feedback’ regelingen die de randen en dichtheid van het object detecteren en reageren met een exact berekende snijkracht.

Dit zijn maar twee voorbeelden die de reële behoefte aangeven om commerciële technologie te integreren om gelijke tred te houden met de druk van de markt en de steeds complexer wordende besturingsproblemen.

Systeem op een chip
De technologie blijft gelukkig continu in ontwikkeling en wordt door de besturingstechnologen ook op de voet gevolgd. Zo is de nieuwste processortechnologie voor PAC’s (Programmable Automation Controllers) gebaseerd op de nieuwste siliciumtechnologie van Xilinx. Een voorbeeld van zo’n systeem is de National Instruments cRIO-9068 software designed controller.

De ‘Systeem op een Chip’ (SoC) combineert ‘floating point’ processorkernen (CPU’s), FPGA-eenheden en DSP-technieken op een enkele chip. Dit biedt een ontwerper mogelijkheden om geavanceerde machinesubsystemen te realiseren met minder regelhardware waardoor een vereenvoudigde architectuur wordt gecreëerd.

Een CPU moet gezien worden als een universeel stuk gereedschap voor de meeste toepassingen, maar is minder geschikt voor geavanceerdere bewerkingen. De standaard CPU is geschikt voor een breed scala aan toepassingen, maar laat het afweten als het gaat om hoge timing snelheden, triggering of kleine vertragingen, eigenschappen waar een FPGA weer in uitblinkt. Een FPGA is een ideale component voor het verwerken van intensieve algoritmen, maar weer beperkt is in runtime flexibiliteit.

Subsystemen
Subsystemen bestaan feitelijk uit een combinatie van hardware en software om specifieke functies uit te kunnen voeren, bijvoorbeeld een temperatuurregeling. Een temperatuurregeling kan worden ingebouwd in een complexe machine die is opgebouwd uit meerdere componenten.

De ontwerper kan in plaats van een apart, geoptimaliseerd hardware-ontwerp voor de subcontroller gebruik maken van embedded controllers en een enkele flexibele kern. Op deze wijze kunnen machines met minder controllers werken en wordt het mogelijk om tegen lagere kosten een snellere time-to-market te realiseren.

Subsystemen in deze machines zijn geabstraheerd in de vorm van softwareblokken die op de floating point processor draaien of gebruik maken van de beschikbare FPGA/DSP bronnen. Kortom: denk in subroutines in plaats van subsystemen. De meeste hardwarematige controllers gebruik al maken van modulaire I/O en de geavanceerde eigenschappen van nieuwe embedded controllers.

Het volledig artikel vindt u in het november-nummer van Aandrijftechniek.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven