Avantages des Technologies Embarquées dans la Conception Modulaire

Gordon Moore a formulé sa célèbre Loi de Moore sur la performance informatique il y a plus de 50 ans, et c'est rien de moins qu'une merveille 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 étonnamment plus bas, offrant aux consommateurs un nombre incroyable d'avantages.

L'Unité de Retraitement de Gants Unique (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 diviser par deux le nombre de PC industriels pilotant les modules de vision machine.

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

Pour suivre les capacités évolutives de la technologie de vision machine, Pentamaster a trouvé 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 dans les modules de vision par des processeurs multicœurs ayant des capacités de traitement graphique intégrées. Ces processeurs étaient les Core i5 3D tri-gate d'Intel qui pouvaient gérer les données beaucoup plus efficacement. De plus, ces processeurs étaient soutenus par la technologie 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 augmenté le taux d'inspection à 900 gants par heure depuis les 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 limitant la consommation d'énergie.

Diagnostics Embarqués à Distance

L'équipe de conception de Pentamaster recherche des améliorations encore plus grandes, telles que l'ajout de plus de routines de test, et très récemment, la technologie Active Management qui permettrait à l'entreprise de gérer, réparer et protéger leur matériel à distance.

Cette technologie permettrait aux opérateurs et techniciens d'accéder aux systèmes embarqués distants depuis leurs ordinateurs et de résoudre des problèmes tels que ceux avec le firmware 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 les correctifs réguliers et la détection/élimination 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 de système embarqué est éteint. C'est possible car AMT fonctionne sous la couche du système d'exploitation, ce qui le différencie des logiciels de gestion à distance traditionnellement utilisés. Cela s'avère utile dans les PC industriels où les applications SCADA doivent être exécutées. Les mises à jour régulières liées à la sécurité et aux problèmes de performance sont essentielles dans un environnement industriel, ce qui est possible de manière centralisée en utilisant cette technologie.

Conception Modulaire de Machine

Les diagnostics à distance et la consolidation des systèmes informatiques dans les industries ne sont pas la seule raison du succès fulgurant de la technologie embarquée ces dernières années. Une autre raison majeure est la tendance générale parmi les constructeurs de machines à réaliser le processus de conception et d'assemblage de manière modulaire. Assembler des produits en utilisant des produits préexistants, prêts à l'emploi, est plus facile comparé à les construire à partir de zéro. La complexité des machines augmente à un rythme rapide, et il n'est plus faisable pour les entreprises de construire leurs systèmes sur mesure.

Aujourd'hui, les clients ont plusieurs exigences clés qu'ils présentent à l'intégrateur système :

• Plus économe en énergie
• Débit plus rapide
• Support de la maintenance préemptive
• Communication avec d'autres machines et systèmes de gestion d'inventaire

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

L'intégration s'est également resserrée sous la bannière des technologies embarquées. Un exemple important est l'intégration de processeurs ARM dual-core avec des FPGA de Xilinx et Altera. Cela a permis aux fournisseurs d'automatisation de construire des variateurs multi-axes hautement intégrés à des prix abordables, ce qui permet à son tour le contrôle de plusieurs machines de manière rentable et synchronisée.

Pas de FPGA Nécessaires

Les ASICs à fonction fixe dédiés ou FPGA, qui auraient autrement été utilisés pour embarquer les protocoles pour se connecter 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 de processeurs ARM Cortex-A Sitara.

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

La présence d'ICSS apporte également de la modularité à l'implémentation des protocoles de communication. Les fournisseurs trouvent souvent difficile de maintenir les plus hauts niveaux de standards de communication tout en suivant une approche contrainte en temps et en 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. Les systèmes d'exploitation temps réel suivent la norme CEI 61131 pour les PLC pour exécuter des langages de contrôle machine graphiques et textuels spécialisés. La conformité avec CEI 61508 est nécessaire pour assurer les standards SIL 3.

La virtualisation s'est avérée être un changement de jeu et a retourné l'industrie entière. Il est maintenant possible d'exécuter plusieurs instances de plusieurs systèmes d'exploitation sur une seule machine. Les fournisseurs développent rapidement des schémas pour adresser des préoccupations telles que la latence et la fiabilité. L'approvisionnement et la maintenance de plusieurs machines pour chaque application ne sont plus nécessaires, et on peut maintenant utiliser le potentiel complet d'une seule machine puissante plutôt que de faire tourner plusieurs machines de manière sous-utilisée.

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