About / Advertise
Idag ryms hårdvaran för ett industriautomationssystem på en FPGA. Det hävdar Per Adrian Dahl, marknadsansvarig på motorstyrningskonstruktören Unjo.
– Vi bygger själva motorstyrningar på det här viset.
Intelligensen i separata drivkort, kort för övergripande styrning och kommunikationskort – allt kan programmeras att exekvera parallellt i en och samma FPGA-krets.
Och mer därtill: även skärmdrivrutiner och användargränssnitt ryms i samma FPGA.
– I grunden beror detta på att en FPGA, till skillnad från en CPU, tillåter parallell funktionalitet och exekvering, säger Per Adrian Dahl.
Poängerna är flera. Den första är uppenbar – du reducerar hårdvaran i din lösning.
Det betyder att konstruktionen av ett PLC-system (PLC, programmable logic controller, automationsindustrins styrdatorer) övergår från inpluggning av hårdvarukort till val av mjukvarukomponenter till FPGA:n. Kanske i form av färdiga IP-block.
– Det gör det möjligt att skilja hårdvarurealiseringen och därmed ”kostnadsarkitekturen” från programmeringen av systemet, säger Per Adrian Dahl.
– Kostnaderna för driv- och styrteknik är en av orsakerna till de låga vinstnivåerna hos utrustningsbyggare, hävdar han.
Verktygen för den som vill försöka finns på plats. Idén kan exempelvis implementeras genom metodiken System On Programmable Chip med FPGA tillsammans med utvecklingsverktyg som exempelvis Codesys från tyska 3S.
Trots reduktionen i hårdvara kan du enligt Per Adrian Dahl i den här lösningen få högre prestanda.
– Eftersom du med FPGA-lösningen låter motorstyrningen gå komplett i logik.
Och du behöver inte lära dig FPGA-programmering för att implementera styrlogiken. Du kan fortsätta att använda språken i standarden IEC-1131, som exempelvis kan exekveras i en så kallad mjuk processorkärna inuti FPGA:n.
– Själva systemprogrammeringen påverkas inte alls, eftersom det fortfarande är ett PLC-system, det är bara realiseringen som har förändrats, säger Per Adrian Dahl.
Alla PLC-system är inte intressanta för den här lösningen.
– Den passar inte sådana maskintillverkare vars primära fokus är att överhuvudtaget få ihop en maskin, eller sådana som gör en eller ett fåtal. Dessa är bäst betjänta av att kunna plocka ihop systemen kort för kort.
Andra undantag är originaltillverkare vars tillämpningar har låga krav på reglertekniska prestanda.
– De klarar sig bra med enkla mikroprocessorer, säger Per Adrian Dahl.
Men där du idag redan har en PLC-lösning som du vill reducera priset på, kan PLC på FPGA vara en smart väg att gå.
– Du kan i princip gå från en traditionell, elskåpsbaserad lösning, där man formar arkitekturen genom att lägga till fler kort, till en optimerad, embeddedorienterad ansats.
Ett annat exempel är apparater och maskiner som idag är inbyggda system programmerade i C. Det finns många fall då sådana, enligt Per Adrian Dahl, skulle tjäna på att övergå till PLC-styrning.
– Exempelvis därför att programmet då är mycket lättillgängligare, eller därför att man med moderna PLCverktyg har tillgång till många färdigutvecklade funktioner, även för displayer, som man annars måste bygga upp själv från grunden i C.
– Eller därför att det är önskat att användaren av maskinen skall kunna programmera vidare själv.
Han tror till och med att FPGA-lösningen skulle kunna vara ett sätt att sänka kostnaden på ännu komplexare system där PLC-styrning samsas med numerisk CNC-styrning och robotstyrning.
