Avantages des technologies embarquées pour la conception modulaire

Gordon Moore a formulé sa célèbre loi de Moore sur les performances informatiques il y a plus de 50 ans, et il est tout simplement étonnant que cette affirmation ait résisté à l'épreuve du temps. L'industrie des semi-conducteurs continue d'améliorer la puissance de calcul dans des espaces plus confinés à des prix incroyablement bas, offrant aux consommateurs un nombre incroyable d'avantages.

L'unité de retraitement unique des gants (GURU) construite par Pentamaster , un fournisseur d'automatisation en Malaisie est une étude de cas parfaite pour observer de telles avancées technologiques. Dans deux des sept postes de travail, le système GURU a permis à l'entreprise de réduire de moitié le nombre de PC industriels pilotant les modules de vision industrielle.

Le premier des modules de vision industrielle est utilisé pour traiter les données d'image de quatre caméras afin que les gants puissent être correctement positionnés dans la station de chargement automatique. Après la décontamination chimique et thermique, le deuxième module de vision industrielle reçoit les données de quatre caméras, vérifiant les gants pour les défauts cosmétiques. Les trois postes de travail restants sont utilisés pour trouver des trous d'épingle et emballer robotiquement gants qui ont passé l'inspection, déchiquetant ceux qui ne l'ont pas été.

Afin de suivre l'évolution des capacités de la technologie de vision artificielle, Pentamaster a jugé nécessaire de mettre à niveau les processeurs du système. L'exécution d'algorithmes sophistiqués sur des blocs de données nécessitait une puissance de traitement considérable. Pour atteindre ces efficacités, Pentamaster a remplacé les processeurs primitifs des modules de vision par des processeurs multicœurs dotés de capacités de traitement graphique intégrées. Ces processeurs étaient des processeurs Intel 3D tri-gate Core i5 capables de gérer les données beaucoup plus efficacement. De plus, ces processeurs étaient soutenus par une technologie d'hyper-threading qui leur permettait d'utiliser des cœurs virtuels pour gérer deux tâches simultanément.

Ces améliorations ont apporté d'excellents résultats et réduit le cycle d'inspection à moins de 2 secondes et a augmenté le taux d'inspection à 900 gants par heure par rapport aux 600 précédents. La plus grande puissance de traitement a également permis à Pentamaster de mettre hors service deux modules de vision car ils n'étaient plus nécessaires, simplifiant l'administration et la maintenance tout en contrôlant l'énergie. la consommation aussi.

Diagnostics à distance intégrés

L'équipe de conception de Pentamaster recherche encore plus d'améliorations qu'elle peut apporter, telles que l'ajout de routines de test supplémentaires et, tout récemment, la technologie de gestion active qui permettrait à l'entreprise de gérer, réparer et protéger à distance son matériel.

Cette technologie permettrait aux opérateurs et aux techniciens d'accéder à distance aux systèmes embarqués périphériques depuis leurs ordinateurs et aux problèmes distants tels que ceux avec le micrologiciel et au niveau racine. AMT permet également aux utilisateurs d'installer des logiciels via des canaux distants, prenant automatiquement en charge les maux de tête causés par l'application régulière de correctifs et la détection/suppression de logiciels malveillants.

Un aspect très bénéfique de cette technologie est qu'elle permet au technicien de diagnostiquer les problèmes à distance même si le dispositif du système embarqué est éteint. Ceci est possible car AMT fonctionne sous la couche du système d'exploitation, ce qui le différencie des logiciels de gestion à distance traditionnellement utilisés. Ceci est pratique dans les PC industriels où les applications SCADA doivent être exécutées. Des mises à jour régulières liées aux problèmes de sécurité et de performances sont essentielles dans un environnement industriel, ce qui est possible de manière centralisée en utilisant cette technologie.

Conception de machines modulaires

Le diagnostic à distance et la consolidation des systèmes informatiques dans les industries ne sont pas les seules raisons du succès fulgurant de la technologie embarquée ces dernières années. Une autre raison majeure est la tendance générale des constructeurs de machines à mener à bien le processus de conception et d'assemblage de manière modulaire. L'assemblage de produits à l'aide de produits préexistants et prêts à l'emploi est plus facile que de le construire à partir de zéro. La complexité des machines augmente à un rythme rapide et il n'est plus possible pour les entreprises de concevoir leurs systèmes sur mesure.

Aujourd'hui, les clients ont plusieurs exigences clés à adresser à l'intégrateur système :

• Plus économe en énergie
• Débit plus rapide
• Prise en charge de la maintenance préemptive
• Communication avec d'autres machines et systèmes de gestion des stocks

Les technologies embarquées peuvent aider les constructeurs à répondre à ces exigences en fournissant des composants modulaires tels que des onduleurs, des capteurs et des variateurs ainsi que des IHM intelligentes. Ces composants sont contrôlés et séquencés via un PC industriel ou un automate, et s'appuient sur un réseau Ethernet qui sert de serveur en tant que colonne vertébrale architecturale du système.

L'intégration s'est également resserrée sous la bannière des technologies embarquées. Un exemple important est l'intégration des processeurs ARM double cœur avec les FGPA de Xilinx &Altera. Cela a permis aux fournisseurs d'automatisation de construire des entraînements multiaxes hautement intégrés à des prix abordables, ce qui permet à son tour de contrôler plusieurs machines de manière rentable et synchronisée.

Aucun FPGA requis

Les ASIC ou FPGA dédiés à fonction fixe, qui auraient autrement été utilisés pour intégrer les protocoles de liaison aux réseaux industriels à faible latence, ont été éliminés par le sous-système de communication industrielle (ICSS), mis en place par Texas Instruments dans sa famille Sitara des processeurs ARM Cortex-A.

L'association de FPGA avec des processeurs à usage général est une pratique courante pour la mise en œuvre de protocoles de communication ou l'extension d'E/S à faible latence, chaque fois que ces fonctionnalités sont absentes sur le processeur hôte. Aujourd'hui, des accélérateurs sur puce à faible latence ont été conçus et mis en œuvre, réduisant le coût et la complexité du système et le temps de développement.

La présence d'ICSS apporte également une modularité dans la mise en œuvre des protocoles de communication. Les fournisseurs ont souvent du mal à maintenir les normes de communication les plus élevées tout en suivant une approche contrainte par le temps et les coûts. ICSS résout ce problème en mettant une couverture sur plusieurs protocoles et en présentant un module unifié qui peut être pré-certifié.

Jongler avec les systèmes d'exploitation

L'intégration de composants intelligents dans un système et la consolidation de la puissance de traitement ont été complétées par la technologie embarquée d'une autre manière encore. Les systèmes d'exploitation en temps réel suivent la norme CEI 61131 pour les API pour l'exécution de langages graphiques et textuels spécialisés de contrôle de machine. La conformité à la norme CEI 61508 est nécessaire pour garantir les normes SIL 3.

La virtualisation a changé la donne et bouleversé toute l'industrie. Il est désormais possible d'exécuter plusieurs instances de plusieurs systèmes d'exploitation sur une seule machine. Les fournisseurs développent rapidement des programmes pour répondre à des problèmes tels que la latence et la fiabilité. L'achat et la maintenance de plusieurs machines pour chaque application n'est plus nécessaire, et on peut désormais utiliser tout le potentiel d'une seule machine puissante plutôt que de faire fonctionner plusieurs machines de manière sous-utilisée.

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