Voordelen ingesloten technologieën voor modulair ontwerp

Gordon Moore formuleerde meer dan 50 jaar geleden zijn beroemde wet van Moore over computerprestaties, en het is niet minder dan een wonder dat de uitspraak de tand des tijds heeft doorstaan. De halfgeleiderindustrie gaat door met het verbeteren van de rekenkracht in meer besloten ruimtes tegen schrikbarend lagere prijzen, wat de consument een ongelooflijk aantal voordelen biedt.

De Glove Unique Reprocessing Unit (GURU) gebouwd door Pentamaster , een automatiseringsleverancier in Maleisië is een perfecte case study om dergelijke technologische vooruitgang te observeren. In twee van de zeven werkstations heeft het GURU-systeem het bedrijf in staat gesteld het aantal industriële pc's die de machine-vision-modules aansturen te halveren.

De eerste van de machine-vision-modules wordt gebruikt voor het verwerken van beeldgegevens van vier camera's zodat de handschoenen goed in het automatische laadstation kunnen worden gepositioneerd. Na chemische en thermische decontaminatie ontvangt de tweede machine vision-module gegevens van vier camera's die de handschoenen controleren op cosmetische defecten. De overige drie werkstations worden gebruikt voor het vinden van gaatjes en gerobotiseerde verpakking handschoenen die door de keuring zijn gekomen en de handschoenen die dat niet hebben doorstaan.

Om gelijke tred te houden met de evoluerende mogelijkheden van machine vision-technologie, vond Pentamaster het nodig om de processors in het systeem te upgraden. Het uitvoeren van geavanceerde algoritmen op brokken gegevens vergde een aanzienlijke verwerkingskracht. Om deze efficiëntie te evenaren, verving Pentamaster de primitieve processors in de vision-modules door multicore-processors met geïntegreerde grafische verwerkingsmogelijkheden. Deze processors waren Intel's 3D tri-gate Core i5-processors die gegevens veel effectiever konden verwerken. Bovendien werden deze processors ondersteund door hyperthreading-technologie waarmee ze virtuele kernen konden gebruiken voor het gelijktijdig uitvoeren van twee taken.

Deze verbeteringen leverden geweldige resultaten op en verkortten de inspectiecyclus tot minder dan 2 seconden, en verhoogde de inspectiesnelheid tot 900 handschoenen per uur ten opzichte van de vorige 600. De grotere verwerkingskracht stelde Pentamaster ook in staat om twee vision-modules buiten gebruik te stellen omdat ze niet langer nodig waren, wat het beheer en het onderhoud vereenvoudigt en tegelijkertijd de energie onder controle houdt verbruik ook.

Geïntegreerde diagnose op afstand

Het ontwerpteam van Pentamaster is op zoek naar nog meer verbeteringen die ze kunnen aanbrengen, zoals het toevoegen van meer testroutines en recentelijk Active Management Technology waarmee het bedrijf hun hardware op afstand kan beheren, repareren en beschermen.

Met deze technologie kunnen operators en technici op afstand toegang krijgen tot de afgelegen embedded systemen vanaf hun computers en problemen op afstand, zoals die met de firmware en op rootniveau. AMT stelt gebruikers ook in staat om software te installeren via externe kanalen, waardoor automatisch hoofdpijn wordt weggenomen die wordt veroorzaakt door regelmatig patchen en detecteren/verwijderen van malware.

Een zeer gunstig aspect van deze technologie is dat het de technicus in staat stelt om problemen op afstand te diagnosticeren, zelfs als het embedded systeemapparaat is uitgeschakeld. Dit is mogelijk omdat AMT onder de besturingssysteemlaag werkt, iets dat het onderscheidt van traditioneel gebruikte software voor beheer op afstand. Dit is handig in industriële pc's waar SCADA-toepassingen moeten worden uitgevoerd. Regelmatige updates met betrekking tot beveiligings- en prestatieproblemen zijn essentieel in een industriële omgeving, iets dat centraal mogelijk is met deze technologie.

Modulair machineontwerp

Diagnostiek op afstand en consolidatie van computersystemen in industrieën is niet de enige reden voor het moordende succes van embedded technologie in de afgelopen jaren. Een andere belangrijke reden is de algemene trend onder machinebouwers om het ontwerp- en montageproces modulair uit te voeren. Het samenstellen van producten met behulp van reeds bestaande, kant-en-klare producten is eenvoudiger in vergelijking met het helemaal opnieuw bouwen. De complexiteit van machines neemt in hoog tempo toe en het is voor bedrijven niet langer haalbaar om hun systemen op maat te bouwen.

Tegenwoordig stellen klanten verschillende belangrijke eisen aan de systeemintegrator:

• Energiezuiniger
• Sneller doorvoer
• Ondersteuning van preventief onderhoud
• Communicatie met andere systemen voor machine- en voorraadbeheer

Geïntegreerde technologieën kunnen bouwers helpen om aan deze eisen te voldoen door modulaire componenten zoals omvormers, sensoren en aandrijvingen samen met intelligente HMI's te leveren. Deze componenten worden bestuurd en gesequenced via een industriële pc of een PLC en vertrouwen op een ethernetnetwerk dat de architectonische ruggengraat van het systeem vormt.

Integratie is ook aangescherpt onder de vlag van embedded technologieën. Een belangrijk voorbeeld is de integratie van dual-core ARM-processors met FGPA's van Xilinx &Altera. Dit heeft automatiseringsleveranciers in staat gesteld om sterk geïntegreerde meerassige aandrijvingen te bouwen tegen betaalbare prijzen, waardoor de besturing van meerdere machines op een kostenefficiënte en gesynchroniseerde manier kan plaatsvinden.

Geen FPGA's nodig

De speciale ASIC's of FPGA's met een vaste functie, die anders zouden zijn gebruikt voor het inbedden van de protocollen voor het koppelen aan industriële netwerken met lage latentie, zijn geëlimineerd door Industrial Communication Sub-System (ICSS), dat door Texas Instruments in zijn Sitara-familie is geplaatst van ARM Cortex-A-processors.

Het koppelen van FPGA met processors voor algemene doeleinden is een gangbare praktijk voor de implementatie van communicatieprotocollen of low-latency IO-uitbreiding, wanneer deze functies ontbreken op de hostprocessor. Tegenwoordig zijn on-chip versnellers met lage latentie ontworpen en geïmplementeerd, waardoor de kosten en complexiteit van het systeem en de ontwikkelingstijd zijn verminderd.

De aanwezigheid van ICSS zorgt ook voor modulariteit bij de implementatie van communicatieprotocollen. Verkopers vinden het vaak moeilijk om de hoogste niveaus van communicatiestandaarden te handhaven terwijl ze een tijd- en kostenbeperkte aanpak volgen. ICSS lost dit probleem op door een deken over verschillende protocollen te leggen en een uniforme module te presenteren die vooraf kan worden gecertificeerd.

Jongleren met besturingssystemen

De integratie van intelligente componenten binnen een systeem en consolidatie van verwerkingskracht is op nog een andere manier aangevuld met embedded technologie. Realtime besturingssystemen volgen de IEC 61131-standaard voor PLC's voor het draaien van gespecialiseerde grafische en tekstuele machinebesturingstalen. Naleving van IEC 61508 is noodzakelijk om SIL 3-normen te waarborgen.

Virtualisatie heeft bewezen een gamechanger te zijn en heeft de hele industrie op zijn kop gezet. Het is nu mogelijk om meerdere instanties van meerdere besturingssystemen op één machine te draaien. Leveranciers ontwikkelen snel schema's om problemen zoals latentie en betrouwbaarheid aan te pakken. De aanschaf en het onderhoud van meerdere machines voor elke afzonderlijke toepassing is niet langer nodig, en men kan nu het volledige potentieel van een enkele krachtige machine benutten in plaats van meerdere machines op een onderbenutte manier te laten draaien.

Geïnteresseerd in meer informatie? Praat met een van onze professionals op PanelShop.com .