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敏捷和智能制造开创工业4.0的未来

Paving a Path to an Industry 4.0 Future with Adaptive and Smart Manufacturing
Posted 03/13/2023 by Karl Wachswender

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近来有关工业4.0的谈论十分热烈,这一术语用于描述制造业领域兴起的数字化、自动化和互连计算智能的趋势。随着工业4.0的发展,围绕云计算、物联网、安全互连以及AI等技术的价值和功能日益凸显,有望带来更加智能、稳定和高效的制造。

然而,随着工业4.0的兴起和这些领域的发展,对更高水平的技术和服务的需求也随之而来。具体而言,需要灵活和安全的工具促进互连,还需要更高级别的数据来优化系统、服务和整体的制造。

Industrial Automation Trend

使用OPC UA和TSN满足工业标准

随着我们不断向工业4.0迈进,数据采集变得越来越重要。为了收集必要的数据,OPC统一架构(OPC UA)和时间敏感网络(TSN)越来越流行。

作为一种机器对机器的通信协议,OPC UA是一种独立于平台、面向服务的架构,它将OPC规范集成到框架中,可以简化互连,从而优化集成,自动化系统和软件应用,同时保障安全性。借助OPC UA,您可以轻松连接云端或网络边缘的远程设备,实现诊断、监控、报告和其他服务。

此外,结合TSN出色的实时功能,OPC UA成为不断发展的制造行业的关键解决方案。具体来说,在传感器和执行器层面将OPC UA与TSN叠加时,就能实现持续的数据流监控,而无需分散操作或降低安全性。

虽然OPC UA通常仅在某些设备支持使用,并且只能共享一小部分可用数据,但目前的一个趋势是为OPC UA over TSN创建开源堆栈,尤其是Amazon的FreeRTOS,从而简化和加速高效、智能和安全的现场设备的开发。

Industry Standards - OPC UA

使用FPGA增强OPC UA

现场可编程门阵列(FPGA)是一种可以通过编程来执行几乎任何类型计算功能的半导体芯片,这为OPC UA和TSN提供了独特的优势。由于这些器件十分独特且高度专业化,可以针对特定功能实现轻松定制。

FPGA不仅能帮助设备制造商开发专用的引擎或协处理器,而且还提供在系统部署后可重新编程或更新的额外优势。对于制造业而言,由于产品要求经常发生变化,因此在特定机器的开发过程中,这一功能非常重要。此外,工业设备的产品寿命通常为几十年(而不是短短几年),因此更新和升级现有机器以支持新标准或满足不断变化的技术需求至关重要。此外,随着对数据的需求不断增长,FPGA能够以一致、时间敏感的方式处理数据或执行某些功能。

然而,尽管FPGA功能强大、灵活且性能出众,但有些人认为软件开发人员编写针对FPGA的应用很有难度。由于其架构独特,许多标准开发环境和编程工具不适用于FPGA。为了克服这一挑战,使用莱迪思Automate解决方案集合这样的优化工具很有必要,该产品在最近更新的3.0版本中增加了许多新功能。

Lattice Automate 3.0 Solution Stack

Automate 3.0如何优化FPGA并推动OPC UA取得成功

莱迪思的Automate 3.0解决方案集合通过易于使用、低功耗、基于FPGA的RISC-V®软件可编程解决方案加速智能自动化系统的开发,同时优化用户体验,加速机器人、嵌入式实时网络、预测性维护、功能安全(FuSa)和安防等应用的开发。

此外,Automate 3.0还利用OPC UA云通信、UPD硬件加速、PCIe® DMA支持、单线聚合、CNC、运动控制等功能,帮助工业自动化系统设计人员评估、开发和部署最佳应用。

借助Automate 3.0,工业自动化系统设计人员能够开发基于FPGA的RISC-V软件可编程工业自动化应用,例如CNC、机器人、具有预测性维护功能的可扩展多通道马达控制、实时工业网络以及使用OPC UA的本地到云网络。

开创工业4.0新未来

随着我们越来越接近工业 4.0的目标,我们看到对安全性、灵活性和连接性的需求不断增加。FPGA是解决这三个问题的理想解决方案,借助莱迪思的Automate 3.0解决方案集合,制造业必将变得更快、更智能、更安全。

如需详细了解莱迪思Automate解决方案集合如何加速工业自动化并支持工业4.0应用,请联系我们的团队。

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