敏捷和智能制造開創(chuàng)工業(yè)4.0的未來

近來有關(guān)工業(yè)4.0的談?wù)撌譄崃遥@一術(shù)語用于描述制造業(yè)領(lǐng)域興起的數(shù)字化、自動(dòng)化和互連計(jì)算智能的趨勢(shì)。隨著工業(yè)4.0的發(fā)展，圍繞云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、安全互連以及AI等技術(shù)的價(jià)值和功能日益凸顯，有望帶來更加智能、穩(wěn)定和高效的制造。

然而，隨著工業(yè)4.0的興起和這些領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)更高水平的技術(shù)和服務(wù)的需求也隨之而來。具體而言，需要靈活和安全的工具促進(jìn)互連，還需要更高級(jí)別的數(shù)據(jù)來優(yōu)化系統(tǒng)、服務(wù)和整體的制造。

使用OPC UA和TSN滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

隨著我們不斷向工業(yè)4.0邁進(jìn)，數(shù)據(jù)采集變得越來越重要。為了收集必要的數(shù)據(jù)，OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA）和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）越來越流行。

作為一種機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信協(xié)議，OPC UA是一種獨(dú)立于平臺(tái)、面向服務(wù)的架構(gòu)，它將OPC規(guī)范集成到框架中，可以簡(jiǎn)化互連，從而優(yōu)化集成，自動(dòng)化系統(tǒng)和軟件應(yīng)用，同時(shí)以安全性為基石。借助OPC UA，您可以輕松連接云端或網(wǎng)絡(luò)邊緣的遠(yuǎn)程設(shè)備，實(shí)現(xiàn)診斷、監(jiān)控、報(bào)告和其他服務(wù)。

此外，結(jié)合TSN出色的實(shí)時(shí)功能，OPC UA成為不斷發(fā)展的制造行業(yè)的關(guān)鍵解決方案。具體來說，在傳感器和執(zhí)行器層面將OPC UA與TSN疊加時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的數(shù)據(jù)流監(jiān)控，而無需分散操作或降低安全性。

雖然OPC UA通常僅在某些設(shè)備支持使用，并且只能共享一小部分可用數(shù)據(jù)，但目前的一個(gè)趨勢(shì)是為OPC UA over TSN創(chuàng)建開源堆棧，尤其是Amazon的FreeRTOS，從而簡(jiǎn)化和加速高效、智能和安全的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開發(fā)。

使用FPGA增強(qiáng)OPC UA

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是一種可以通過編程來執(zhí)行幾乎任何類型計(jì)算功能的半導(dǎo)體芯片，這為OPC UA和TSN提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于這些器件十分獨(dú)特且高度專業(yè)化，可以針對(duì)特定功能實(shí)現(xiàn)輕松定制。

FPGA 不僅能幫助設(shè)備制造商開發(fā)專用的引擎或協(xié)處理器，而且還提供在系統(tǒng)部署后可重新編程或更新的額外優(yōu)勢(shì)。特別是對(duì)于制造業(yè)而言，由于產(chǎn)品要求經(jīng)常發(fā)生變化，因此在特定機(jī)器的開發(fā)過程中，這一功能非常重要。此外，工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品壽命通常為幾十年（而不是短短幾年），因此更新和升級(jí)現(xiàn)有機(jī)器以支持新標(biāo)準(zhǔn)或滿足不斷變化的技術(shù)需求至關(guān)重要。此外，隨著對(duì)數(shù)據(jù)的需求不斷增長(zhǎng)，F(xiàn)PGA能夠以一致、時(shí)間敏感的方式處理數(shù)據(jù)或執(zhí)行某些功能。

然而，盡管FPGA功能強(qiáng)大、靈活且性能出眾，但有些人認(rèn)為軟件開發(fā)人員編寫針對(duì)FPGA的應(yīng)用很有難度。由于其架構(gòu)獨(dú)特，許多標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境和編程工具不適用于FPGA。為了克服這一挑戰(zhàn)，使用萊迪思Automate解決方案集合這樣的優(yōu)化工具至關(guān)重要，該產(chǎn)品在最近更新的3.0版本中增加了許多新功能。

Automate 3.0如何優(yōu)化FPGA并推動(dòng)OPC UA取得成功

萊迪思的Automate 3.0解決方案集合通過易于使用、低功耗、基于FPGA的RISC-V^?軟件可編程解決方案加速智能自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)，同時(shí)優(yōu)化用戶體驗(yàn)，加速機(jī)器人、嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、功能安全（FuSa）和安防等應(yīng)用的開發(fā)。

此外，Automate 3.0還利用OPC UA云通信、UPD硬件加速、PCIe^? DMA支持、單線聚合、CNC、運(yùn)動(dòng)控制等功能，幫助工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員評(píng)估、開發(fā)和部署最佳應(yīng)用。

借助Automate 3.0，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠開發(fā)基于FPGA的RISC-V軟件可編程工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用，例如CNC、機(jī)器人、具有預(yù)測(cè)性維護(hù)功能的可擴(kuò)展多通道馬達(dá)控制、實(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)以及使用OPC UA的本地到云網(wǎng)絡(luò)。

開創(chuàng)工業(yè)4.0新未來

隨著我們?cè)絹碓浇咏I(yè) 4.0的目標(biāo)，我們看到對(duì)安全性、靈活性和連接性的需求不斷增加。FPGA是解決這三個(gè)問題的理想解決方案，借助萊迪思的Automate 3.0解決方案集合，制造業(yè)必將變得更快、更智能、更安全。