从边缘至云端的工业解决方案——驱动器／马达控制

由 judy 提交于周二, 4 六月 2019 - 09:28

<font color="#FF8000">使用 Xilinx SoC 和 FPGA 从单轴控制扩展到多轴控制，可带来嵌入式分析及毋庸置疑的确定性、高性能和高功率效率</font>

现代电气驱动器所能执行的工作远不止控制电机，包括：

<li>通过多种工业以太网标准进行连接，包括支持有时间限制的联网 (TSN)</li>
<li>符合 OpenSafety、ISO13849 Ple CAT 4、IEC 61508 SIL 3 功能安全以及 IEC 62443 网络安全</li>
<li>支持更多的传感器输入、类型越来越多样化</li>
<li>集成人机接口 (HMI)</li>
<li>更小的占位面积满足越来越多的应用需求</li>
<li>通过快速纳秒闭环时间降低系统级功耗</li>
<li>改善的数据日志</li>
<li>支持 QEI、BISS、Endat 2.0、Hyperface 编码器</li>
<li>实时分析和机器学习支持预测性维护控制、远程诊断、数字“双胞胎”以及更多的端点智能使用案例</li>

保持对任何数量的电机（从普通两级逆变器到碳化硅三级逆变器）的精确、确定性控制并集成上述突出介绍的、不断发展的现代特性，非常适合 Xilinx SoC 和 FPGA，因为提供与其它功能的隔离是可编程逻辑固有的特性。在您的设计中，应用处理器高速缓存丢失、不断发展的标准或新的功能块无需再影响控制环路或通信周期定时，即使是在 100,000 RPM 或更高的转速下也是如此。

最简单的入门方法是 Xilinx 电气驱动器演示平台 (EDDP)。EDDP 包括一款硬件套件，其可从 Trenz Electronic 购买，并能够从 Qdesys 马达控制专家免费使用 C++ 实现磁场定向控制算法。开源设计支持 Xilinx Vivado HLS 和 SDSoC 工具流程，并提供针对 SPYN的免费升级路径，SPYN 是一个基于 python 的创新马达控制分析及机器学习框架，可利用 EDDP 硬件培养和开发您自己的、基于 C/C++ 的算法。EDDP 不仅具有培训视频支持，而且还得到了社区论坛的技术支持。 EDDP 包括无刷 DC 电机 (BLDC)，但 Xilinx 解决方案支持广泛的 AC 及 DC 电机，包括伺服电机。

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<table width="100%" cellspacing="0" cellpadding="1" border="1">
<tbody>
<tr>
<th>设计范例</th>
<th>说明</th>
<th>器件支持</th>
</tr>
<tr>
<td><img src="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/single-…; /><br />
<a href="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/single-…;
<td><h4>单轴马达控制</h4>
<p><strong>使用 Spartan-7 FPGA 进行设计</strong></p>
<ul>
<li>高度灵活性，支持多个通信标准</li>
<li>单芯片设计，实现更高可靠性</li>
<li>面向系统控制和通信的 MicroBlaze™ 软核处理器</li>
<li>一整套生产就绪型 IP，实现更佳设计生产力</li>
</ul></td>
<td><p>Spartan-7 FPGA、 Artix-7 FPGA</p>
<p>Zynq-7000S SoC</p></td>
</tr>
<tr>
<td><img src="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/multi-a…; /><br />
<a href="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/multi-a…;
<td><h4>多轴马达控制</h4>
<p><strong>使用 Zynq-7000S SoC 进行设计</strong></p>
<ul>
<li>面向高性能控制和系统通信的 ARM® Cortex-A9</li>
<li>通过优化的脉冲宽度模块设计，实现更高性能、更低攻耗</li>
<li>带有 AnyBus IP 的单 API，连接多个工业以太网标准</li>
<li>单芯片设计，实现更高可靠性</li>
<li>一整套生产就绪型 IP，实现更佳设计生产力</li>
</ul></td>
<td><p>Zynq UltraScale+ CG, EG, EV MPSoC</p>
<p>Zynq-7000 SoC</p></td>
</tr>
<tr>
<td width="20%"><img src="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/motor-c…; /><br />
<a href="https://china.xilinx.com/content/dam/xilinx/imgs/block-diagrams/motor-c…;
<td width="60%"><h4>马达控制</h4>
<p><strong>使用 FPGA 或 SoC 进行设计</strong></p>
<ul>
<li>Xilinx 单芯片马达控制配套提供内含综合硬件功能的 IP，可为电气驱动器实现最为精确的控制。</li>
<li>通过将该 IP 核多次在同一器件上实例化，可在不牺牲任何性能的情况下创建各种多马达解决方案。</li>
</ul></td>
<td width="20%"><p>Zynq UltraScale+ CG, EG, EV MPSoC</p>
<p>Zynq-7000 SoC</p>
<p>Zynq-7000S SoC</p>
<p>Spartan-7 FPGA</p>
<p>Artix-7 FPGA</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</body>