与sensAI、mVision和Sentry解决方案集合类似,莱迪思推出的面向智能工业系统的Automate解决方案集合,仍然贯彻了其持续打造基于应用的解决方案集合的产品布局思路,囊括了嵌入式系统设计人员加速开发工业自动化应用所需的全部资源。
根据市场调研机构Fortune Business Insights的数据,截至2027年,全球工业自动化市场规模预计将达到3261.4亿美元。而Allied Market Research的报告则指出,2020-2027年,全球机器人市场规模将以13.5%的复合年均增长率快速增加。因此,Automate的应用重点将集中于马达控制、可预测性维护、实时网络互连、功能安全和网络恢复保护五大领域,以满足下一代工业自动化系统对低功耗、低延迟、精确可预测性、高稳定性、接口灵活等关键特性的需求。
但实际上值得注意的是,Automate解决方案集合并不局限于传统的工厂应用,它还广泛适用于各种部署环境和任务,包括仓库自动化和智能建筑监测、管理和控制。
Automate的底层硬件平台基于Certus-NX马达控制开发板和基于MachXO3D的硬件安全开发板,在此之上是一系列IP核(EtherConnect、CNN处理单元、PDM数据采集器)、软件工具(RADIANT、DIAMOND、Propel、RISC-V+硬件协处理)、参考设计与演示和定制设计服务,共同构成了完整的Automate方案。
为了便于快速开发常见的工业应用,Automate还包含了多轴马达控制、预测性维护、实时工业网络、硬件安全等多个方面的内容:
可扩展的马达控制方案——加速开发实现灵活的马达控制系统,包括用于系统监控和控制的基于GUI的用户界面工具。
在下图展示的莱迪思FPGA可拓展多轴马达控制方案中,由于FPGA器件响应速度快,灵活性高,具备更好的定位、精度、效率和精确控制等特点,因此不但可以支持各类型马达,还可实现更好的闭环控制。相比MCU,莱迪思FPGA可控制的马达数量是MCU的2倍,功耗最低可达7mW,远小于MCU的100mW。
预测性维护——通过监视系统中的多个马达,最小化停机时间。
结合sensAI方案,Automate中也引入了具备AI功能的可预测性维护。传统应用中,不可预测性维护需要固定的时间进行检测,确认没有问题后再重新使用,但通过引入可预测性的AI功能,包括人为干预在内的宕机时间将得以大幅缩减。
嵌入式实时网络——使用莱迪思Nexus FPGA作为中央控制器,为各种设备实现可扩展的传感和控制系统。
EtherConnect嵌入式实时感测和控制系统是最新开发的功能,通过器件和方案来缩小微秒级以下的器件间同步协作的差异,从而更好地控制多个马达同时运作的同步性。以EtherConnect IP为例,它可以利用器件的低功耗来达到实时网络互连,同时用集中式主控制器来管理多个BLDC马达。具体的支持数量,取决于整个系统的最低刷新率,目前可以实现16个控制板的串联,甚至更长。
网络保护恢复——实现硬件可信根,实时检测、保护基于固件的攻击并从中恢复。
Automate主要是利用XO3D的芯片特性实现硬件级别的保护,从而在启动前、启动期间和正常运动时进行固件保护。同时,还能够对固件进行验证、监测和保护,一旦发现固件受到攻击,可迅速恢复至初始状态。
易于使用的软件设计方法——Automate支持莱迪思Propel™,使用嵌入式RISC-V处理器,通过软件和硬件协处理简化工业自动化系统的开发。
基于图形用户界面(GUI)的最新设计工具可以使用拖放的方式快速布置和配置基于RISC-V处理器的设计。最新版本的Propel设计工具支持Automate所包含的全新工业IP核(EtherConnect、CNN处理单元和PDM数据采集器)。
总之,Automate解决方案集合的核心目标,是通过软件工具、工业IP核、模块化硬件开发板和软件可编程参考设计和演示,为工业自动化系统的设计人员提供评估、开发和部署基于FPGA的可编程工业自动化应用所需的各种工具,加速工厂自动化进程。