Đổi mới từ biên sang đám mây trong tự động hóa công nghiệp với Intel® FPGAs
Với Intel FPGAs, các ngành công nghiệp được phép phát triển các thiết kế an toàn, đáng tin cậy và tối ưu hóa.
Giải quyết các thách thức trong ngành với Intel® FPGAs
Intel cung cấp các giải pháp cho phép đổi mới từ biên đến đám mây trong tự động hóa công nghiệp. Với Intel® FPGAs, các ngành công nghiệp được phép phát triển các thiết kế an toàn, đáng tin cậy và tối ưu hóa. Intel cung cấp một loạt các thiết bị SoC tích hợp lõi FPGAs và ARM, công cụ, IP, giải pháp tham chiếu, v.v., phục vụ cho các trường hợp sử dụng ứng dụng đa dạng, bao gồm trí tuệ nhân tạo, điện toán biên và robot.
Năng lượng thông minh
Việc sử dụng FPGAs trong các ứng dụng năng lượng thông minh mang lại những lợi ích như cải thiện hiệu suất, tính linh hoạt, xử lý thời gian thực, hiệu quả năng lượng, khả năng tích hợp, khả năng mở rộng và tăng cường bảo mật. Những lợi thế này góp phần phát triển các hệ thống năng lượng hiệu quả, đáng tin cậy và thông minh có thể hỗ trợ sản xuất, phân phối và tiêu thụ năng lượng bền vững và tối ưu hóa.
Khi các phương tiện vận tải được điện khí hóa, sự chú ý chuyển từ tiêu thụ nhiên liệu sang tiêu thụ năng lượng điện và hiệu quả và chi phí của bộ chuyển đổi điện. Công nghệ sạc nhanh DC (DCFC) được sử dụng trong các trạm sạc EV cấp độ 3, nơi quá trình sạc diễn ra hoàn toàn trong trạm và nó sử dụng nguồn DC, cho phép người dùng sạc EV chỉ trong 30 phút đầy đủ.
FPGAs là duy nhất trong việc cho phép điều khiển kỹ thuật số tùy chỉnh ở tần số rất cao. Chúng có lợi trong việc giảm kích thước và chi phí của các thành phần thụ động và giảm thiểu năng lượng bị mất trong quá trình chuyển đổi nguồn AC / DC.
FPGAs cũng hỗ trợ quản lý pin. Không giống như sạc bằng nguồn AC, sạc nhanh DC có nguy cơ làm quá tải pin EV, điều này có thể góp phần làm chúng bị phân rã hoặc mất phạm vi hoạt động theo thời gian. FPGAs hỗ trợ pin và BMS bằng cách cung cấp tính toán cần thiết để phân phối tải đều trên các tế bào, loại bỏ nguy cơ phân rã và mang lại tuổi thọ cao hơn cho pin.
Đọc sách điện tử sạc xe điện (EV) ›
Xem video về các giải pháp sạc EV của Intel và Imagen Energy ›
Xem ví dụ thiết kế Bộ chuyển đổi AC/DC hai chiều tăng cường ba pha ›
Sản xuất các hệ thống năng lượng mặt trời hoặc quang điện (PV) đáng tin cậy, hiệu quả hơn và ít tốn kém hơn là rất quan trọng trong việc làm cho năng lượng mặt trời cạnh tranh hơn. Điều này đặt ra những thách thức trong việc thiết kế kiến trúc biến tần năng lượng mặt trời để đáp ứng các nhu cầu sau:
- Độ tin cậy và tuổi thọ lâu dài để cung cấp các nguồn năng lượng tái tạo phân tán với sản xuất điện trung tâm cho nhu cầu điện ngày càng tăng.
- Tăng hiệu suất và chi phí đơn vị thấp hơn bằng cách sử dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến và cấu trúc liên kết nguồn như bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện 3 cấp (IGBT) và SiC-FET băng tần rộng.
- Tuân thủ quy tắc lưới điện địa phương, bao gồm giám sát và kiểm soát chất lượng điện.
Trước đây, các kiến trúc biến tần PV truyền thống bao gồm DSP để theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) và điều khiển DC-DC, một FPGA cho điều khiển DC-AC và có lẽ là một MCU riêng biệt để xử lý thông tin liên lạc hệ thống. Ba thành phần hệ thống riêng biệt này có thể được tổng hợp thành một Intel® FPGA bằng cách tích hợp vòng điều khiển DSP, chuyển đổi DC-DC và DC-AC và giao tiếp, tất cả trên một thiết bị duy nhất.
Phân phối điện và quản lý lưới điện đang trải qua quá trình chuyển đổi và trở thành trọng tâm của các phương pháp tiếp cận công nghệ mới vì nhiều lý do:
Thiết bị lão hóa.
Các nguồn năng lượng phân tán (DER) góp phần vào sự bất ổn của lưới điện, ví dụ, do số lượng tấm pin mặt trời cung cấp điện trở lại lưới điện và sạc xe điện trong nhà để xe của họ ngày càng tăng.
Tuân thủ quy tắc lưới điện địa phương, bao gồm giám sát và kiểm soát chất lượng điện.
Các tiện ích tìm kiếm độ tin cậy; Giảm Capex/Opex và tiết kiệm chi phí bất động sản.
Tiêu chuẩn hóa thiết bị bởi các tiện ích để tránh khóa nhà cung cấp.
Các FPGAs của Intel rất lý tưởng cho lưới điện mới chuyển đổi. Chúng đáp ứng các yêu cầu chuyển mạch thực trong một mạng dự phòng. Intel FPGAs của chúng tôi đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất lưu lượng mạng ethernet Gbps với dự phòng HSR/PRP và các tiêu chuẩn HSR/PRP đang phát triển.
Bắt Đầu
Bộ chuyển đổi AC / DC hai chiều tăng cường ba pha
Ví dụ thiết kế này thể hiện việc triển khai bộ chuyển đổi AC / DC hai chiều tăng cường ba pha để sạc EV. MAX® 10 và Cyclone® V SoC FPGA Development Kits là thiết bị mục tiêu cho thiết kế tham chiếu này.
Bộ chuyển đổi MAX® 10 DC-DC
Ví dụ thiết kế thể hiện bộ điều khiển kỹ thuật số có thể điều khiển Bộ chuyển đổi DC-DC lai với điều khiển điện áp thay đổi (VVC). Thiết kế sử dụng DSP Builder for Intel FPGAs (Advanced Blockset) để mô phỏng và tổng hợp điều khiển VHDL. Thiết kế nhắm vào Ban phát triển Intel MAX 10 FPGA.
FRS (Công tắc dự phòng Flexibilis)
FRS là lõi IP cung cấp chức năng HSR / PRP, hỗ trợ chuyển mạch 3–8 cổng lớp 2 với tốc độ gấp ba lần (1Mbps / 10Mbps / 1Gbps). Bạn có thể truy cập vào bộ đánh giá, hướng dẫn sử dụng và thiết kế tham khảo từ TTTech.
Báo cáo chi tiết
Khoa học robot
FPGAs mang lại lợi ích cho các ứng dụng robot như độ trễ thấp, an toàn chức năng, tính toán xác định, kết nối, v.v. Chúng hỗ trợ các robot tĩnh và di động như AMR, AGV và cánh tay robot 6 trục. Chúng tôi cung cấp một số giải pháp robot.
Robot ngày càng trở nên phổ biến tại nơi làm việc công nghiệp. Robot công nghiệp tốc độ siêu cao xử lý các nhiệm vụ khó khăn và nguy hiểm như lắp ráp, mối hàn và chọn và đặt. Robot cộng tác, hoặc cobot, làm việc song hành với con người, đòi hỏi một môi trường an toàn về mặt chức năng. Robot di động tự hành (AMR), nhiều robot được hướng dẫn bằng tầm nhìn, hoạt động riêng lẻ và trong các bầy điều khiển đám mây.
Intel FPGAs cung cấp nhu cầu về robot công nghiệp thông qua:
- Điện toán xác định: Mang lại lợi ích điều khiển động cơ đa trục và chính xác cho robot, giảm đáng kể chi phí hóa đơn nguyên vật liệu và giảm độ trễ để cải thiện độ chính xác.
- Kết nối: Mạng nhạy cảm với thời gian (TSN) điều phối nhiều trục của một robot và giữa nhiều robot.
- An toàn chức năng: Gói dữ liệu an toàn chức năng của Intel (FSDP) và Khái niệm an toàn PLD CAT3 được TÜV Rheinland chứng nhận cung cấp chức năng FuSa và đẩy nhanh thời gian đưa ra thị trường bằng cách nén chu kỳ chứng nhận cho khách hàng.
Cùng vớiBộ IP Xử lý Thị giác và Video Intel® FPGA, bộ công cụ OpenVino™ và Intel® FPGA AI Suite, bạn có thể triển khai chức năng thị giác ngoài kiểm tra màu sắc và hình dạng, chẳng hạn như phát hiện mối nguy hiểm an toàn và nhận dạng/phân loại đối tượng.
Yaskawa: Intel® FPGA trong bộ điều khiển robot
Yaskawa triển khai Intel® FPGAs trong bộ điều khiển robot hiệu suất cao để điều khiển servo và an toàn chức năng.
Veo Robotics: Hệ thống bảo vệ 3D FreeMove
Veo Robotics sử dụng Intel® FPGAs để kích hoạt hệ thống bảo vệ 3D Veo FreeMove* để hợp tác linh hoạt giữa người và robot.
Bắt Đầu
Ví dụ thiết kế ổ đĩa trên chip Agilex® 7 FPGA
Thiết kế tham chiếu điều khiển động cơ truyền động trên chip Intel là hệ thống truyền động tích hợp trên thiết bị Agilex® 7. Thiết kế thể hiện khả năng điều khiển đồng bộ lên đến hai động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ba pha (PMSM) hoặc động cơ DC không chổi than (BLDC). Bạn có thể điều chỉnh thiết kế cho các loại động cơ khác.
Ví dụ thiết kế ổ đĩa trên chip Cyclone® V và MAX® 10 FPGAs
Thiết kế tham chiếu điều khiển động cơ truyền động trên chip Intel là một hệ thống truyền động tích hợp trên một SoC Cyclone V hoặc MAX 10 đơn. Thiết kế thực hiện điều khiển hướng trường đơn và đa trục (FOC) hỗ trợ điều khiển đồng thời lên đến bốn động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu.
Thị giác máy và AI
FPGA cho phép nhập trực tiếp dữ liệu, xử lý hình ảnh theo đường ống và triển khai AI với độ trễ xác định và thấp.
Công nghệ thị giác máy đang phát triển nhanh chóng để có độ phân giải hình ảnh cao hơn, tốc độ khung hình cao hơn, áp dụng giao diện mới và áp dụng AI.
Máy ảnh và các thiết bị khác được sử dụng trong thị giác máy thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, chẳng hạn như Xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP), vận chuyển video, chuyển đổi định dạng và phân tích. Do những cải tiến công nghệ thường xuyên đối với cảm biến camera, sự tiến bộ của học tập nhân tạo và phân tích video dựa trên học sâu, Intel® FPGAs đóng một vai trò quan trọng trong các máy ảnh thị giác máy, bộ lấy khung hình và bộ điều khiển thị giác thế hệ tiếp theo:
- Linh hoạt giao tiếp với nhiều loại cảm biến hình ảnh và thiết bị hệ thống MV.
- Xử lý nhanh để kết hợp một hệ thống cảm biến hình ảnh (ISP) đầy đủ bao gồm các kỹ thuật, chẳng hạn như chỉnh điểm ảnh lỗi, hiệu chỉnh gamma, hiệu chỉnh dải tương phản động và giảm nhiễu.
- Hỗ trợ các khung, mô hình và cấu trúc liên kết học sâu AI để triển khai các bộ tăng tốc suy luận mạng nơ-ron tích chập (CNN) dựa trên FPGA.
Tìm hiểu thêm về Intel® FPGA AI Suite ›
Tìm hiểu thêm về Bộ IP Xử lý Thị giác và Video Intel® FPGA ›
Quang tử Hamamatsu: Máy ảnh công nghiệp hiệu năng cao
Hamamatsu đã chọn Arria® 10 và Cyclone® 10 FPGAs cho máy ảnh khoa học ORCA-Quest* hiệu suất cao và hệ thống kiểm tra thực phẩm bằng Tia X mới do khả năng xử lý hình ảnh theo thời gian thực và giao diện băng thông cao.
Liên kết quan trọng LLC: MityCAM
Critical Link LLC tích hợp Intel® FPGA AI Suite vào bộ đánh giá Máy ảnh MityCAM cho cảm biến hình ảnh Canon 5MP với giao diện USB3 Vision. Nó cũng sử dụng FPGA SoC Arria® để thực hiện phát hiện đối tượng, khối lượng công việc xử lý hình ảnh và giao diện cảm biến/hiển thị tất cả trong một chip.
Bắt đầu với ví dụ thiết kế xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP)
Tạo các sản phẩm máy ảnh nâng cao của bạn với bộ sưu tập các lõi Intel® FPGA IP. Với xử lý hình ảnh và video thời gian thực được tùy chỉnh, độ trễ thấp và dễ sử dụng với các giao diện lập trình (API) và giao diện tiêu chuẩn phong phú, các lõi IP này cho phép quá trình cắm và chạy giúp tăng tốc thời gian đưa sản phẩm ISP của bạn ra thị trường.
Đăng nhập vào tài khoản intel.com của bạn để tải xuống mẫu thiết kế › hoặc
Sản xuất thông minh
FPGAs cho phép tích hợp liền mạch các thành phần và hệ thống khác nhau, chẳng hạn như cảm biến, bộ truyền động và thuật toán học máy, tạo điều kiện cho việc ra quyết định thông minh, bảo trì dự đoán và điều khiển thích ứng trong môi trường sản xuất thông minh.
Động cơ và ổ đĩa cung cấp năng lượng cho vô số quy trình công nghiệp trong sản xuất, lắp ráp, đóng gói, robot, điều khiển số máy tính (CNC), máy công cụ, máy bơm và quạt công nghiệp. Các hệ thống điều khiển động cơ này chiếm hơn hai phần ba mức tiêu thụ năng lượng công nghiệp, làm cho hoạt động hiệu quả của chúng trở nên quan trọng đối với lợi nhuận của nhà máy.
Thiết kế hệ thống điều khiển động cơ và điều khiển chuyển động với FPGAs Intel® và SoC FPGAs có thể giúp giảm đáng kể tổng chi phí sở hữu thông qua:
- Tích hợp hệ thống: Giảm các thách thức về hóa đơn vật liệu (BOM), tiêu thụ điện năng và độ tin cậy bằng cách tích hợp mạng công nghiệp, an toàn chức năng, bộ mã hóa và giao diện tầng nguồn và các thuật toán điều khiển xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) trong một thiết bị duy nhất.
- Hiệu suất có thể mở rộng: Sử dụng một nền tảng có thể mở rộng duy nhất trên toàn bộ dòng sản phẩm. Đạt được hiệu suất cao hơn với các vòng điều khiển xác định nhanh hơn và tiên tiến hơn.
- An toàn chức năng: Giảm thời gian và công sức tuân thủ với các thiết bị và công cụ đáp ứng Chỉ thị Máy móc IEC61508 tiêu chuẩn an toàn.
Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) là một máy tính công nghiệp được sử dụng để điều khiển tự động hóa các quy trình công nghiệp. PLC là một thiết bị trạng thái rắn dựa trên máy tính được thiết kế để chịu được các điều kiện khắc nghiệt của nhà máy và thực hiện giám sát và kiểm soát thời gian thực các quy trình công nghiệp khác nhau.
PLC được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các quy trình công nghiệp, nhưng các hệ thống hiện tại thường được tối ưu hóa cho một miền cụ thể như một hệ thống khép kín. Khi Công nghiệp 4.0 thúc đẩy tự động hóa hơn nữa trên nhiều lĩnh vực qua mạng, PLC đang được tích hợp vào các nền tảng điện toán lớn hơn (như máy tính biên) như một chức năng phần mềm để cho phép hợp nhất khối lượng công việc.
FPGAs thường được sử dụng để mở rộng I/O, Ethernet công nghiệp và các thiết bị truyền thông bus trường để cho phép tính toán song song xác định, độ trễ thấp của PLC. Ngoài ra, FPGA được sử dụng cho an toàn chức năng vì một số PLC được sử dụng cho các ứng dụng quan trọng về an toàn. Intel và các đối tác của mình cung cấp nhiều loại lõi IP cũng như SKU được chứng nhận an toàn và Gói Dữ liệu An toàn Chức năng.
Giải pháp TSN từ Intel và TTTech
IEEE 802.1 TSN cho phép trộn và kết hợp các giải pháp phần cứng và phần mềm công nghiệp từ các nhà cung cấp khác nhau, cung cấp kết nối xác định theo thời gian thực.
Intel và TTTech Industrial Automation AG cung cấp một giải pháp vượt trội, không tính phí giấy phép trả trước, không báo cáo tiền bản quyền cho mỗi đơn vị và không cần đàm phán kéo dài.
Giải pháp TTTech TSN IP cho Intel® FPGA hỗ trợ:
Điểm cuối chuyển mạch 3/5 cổng 10/100/1000 Mbit/s
IEEE 802.1 AS, IEEE 802.1 CB, Qbv, Qbu, Qcc
Nhân Linux* 4.14 LTS
- Cắt qua và lưu trữ và chuyển tiếp
Giải pháp Ethernet công nghiệp với Intel và Softing
Công nghiệp dựa trên Intel® FPGA cung cấp kết nối để tích hợp liền mạch Ethernet công nghiệp kế thừa.
Để giúp việc thêm Ethernet công nghiệp vào thiết kế của bạn dễ dàng hơn, Intel và Softing Industrial Automation GmbH cung cấp một giải pháp vượt trội mà không có phí giấy phép trả trước, không báo cáo tiền bản quyền cho mỗi đơn vị và không cần đàm phán kéo dài.
Giải pháp này chứa giao thức Profibus, Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP và Modbus. Việc cấp phép được theo dõi bằng cách sử dụng CPLD bảo mật bên ngoài để mở khóa IP giao thức được tải vào FPGA khi khởi động.
Exor Embedded SoM (Hệ thống trên mô-đun)
Exor cung cấp SoM và RRK có thể triển khai sản xuất dựa trên Intel® FPGA cho các giao thức TSN và brownfield đã được chứng minh là đang được sử dụng cho các trường hợp sử dụng sản xuất với chất lượng mạnh mẽ và hỗ trợ vòng đời dài.
ISO 13849-1 Mèo. 3 PLd
Khái niệm an toàn kỹ thuật của chúng tôi mô tả làm thế nào để đạt được một con mèo. 3 PL d giảm rủi ro tương đương theo ISO 13849-1 và IEC 61508 SIL 2, được TÜV Rheinland xem xét và phê duyệt. Nó chứng minh khả năng triển khai hệ thống dựa trên Intel® SoC FPGA, sử dụng ví dụ về FPGA SoC Cyclone® V và thiết bị logic an toàn bên ngoài (ESL) để tự động hóa quy trình công nghiệp và ứng dụng an toàn máy móc.
Gói Dữ liệu An toàn Chức năng (FSDP)
Sử dụng chứng nhận công cụ và thiết bị và hướng dẫn trong Gói dữ liệu an toàn chức năng toàn vẹn cấp 3 (SIL3) được chứng nhận của chúng tôi, các nhà phát triển có thể rút ngắn thời gian phát triển IEC 61508 và giảm rủi ro chứng nhận trên nhiều ứng dụng công nghiệp quan trọng về an toàn.
Ngoài ra, Quy trình thiết kế phân tách an toàn vẫn giữ lại lợi ích FPGA của việc nâng cấp/sửa lỗi nhanh chóng trong khi giảm nhu cầu chứng nhận lại thiết kế đầy đủ.
Bo mạch tham chiếu an toàn SafeFlex từ NewTec
Để giảm hơn nữa nỗ lực thiết kế của khách hàng trong các thiết kế an toàn yêu cầu chứng nhận IEC 61508 lên đến SIL3 và IEC 13849 PLe Cat 4, Intel và NewTec đã hợp tác để phát triển bảng tham chiếu an toàn chức năng SafeFlex.
Trao quyền cho thiết bị sản xuất chất bán dẫn với FPGAs
Sách trắng này đề xuất tích hợp FPGAs Intel trong bộ viết khẩu trang và các công cụ kiểm tra bề mặt để cải thiện hiệu suất máy, do đó, hỗ trợ các xưởng đúc trên toàn thế giới đáp ứng nhu cầu về chip.
Linh hoạt: Intel® FPGAs trong Nhà máy thông minh
Sách trắng này giải thích cách tiếp cận sáng tạo mà Flex đã thực hiện để đạt được sự chuyển đổi Công nghiệp 4.0 cho dòng Công nghệ gắn trên bề mặt (SMT) dựa trên FPGAs của Intel®.
V-Sync: Điều khiển động cơ bán hàng tự động thông minh bằng V-Sync
V-Sync thực hiện điều khiển động cơ của 12 cổng I2C trong các máy bán hàng tự động thông minh của họ bằng cách sử dụng một Intel® FPGA cung cấp các tính năng điều khiển và phản hồi theo thời gian thực.
Tóm lược giải pháp
Báo cáo chi tiết
Kết nối công nghiệp
An toàn Chức năng
Duyệt các giải pháp của Intel và đối tác
Tận dụng các giải pháp sẵn sàng triển khai từ Intel và hệ sinh thái đối tác của chúng tôi để tăng tốc các dự án của bạn.