approfondimenti
Settembre 2013
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Automazione e Strumentazione
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CONTROLLO
Pac: più software
meno complessità
UN PAC DEFINITO VIA SOFTWARE PER SEMPLIFICARE LE APPLICAZIONI E AUMENTARE LE PRESTAZIONI
Brett Burger
Oggi gli ingegneri controllisti sono
spesso sottoposti a pressioni nella
semplificazione di sistemi complessi
per poter far fronte a sfide sempre più
impegnative. Purtroppo le soluzioni a
queste sfide sono difficili da definire in
modo chiaro; le tendenze generali del
mercato industriale vengono, quindi,
messe in discussione nel tentativo di semplifi-
care un settore sempre più complesso. I motori,
tempo fa considerati dispositivi robusti e affida-
bili in grado di durare decenni, ora vengono con-
tinuamente tenuti sotto controllo monitorando ed
esaminando il minimo segno di cedimento mec-
canico o decadimento delle prestazioni elettriche
e di potenza. Inoltre, i controlli per gli utensili
da taglio si sono evoluti dal semplice approccio
digitale “taglio o arresto del taglio” a schemi
complessi, guidati da sistemi di visione artificiale
e con schemi force feedback, in grado di rilevare
i bordi e la densità dei prodotti, rispondendo con
una precisa forza di taglio. Questi esempi testi-
moniano l’esigenza reale di un’integrazione nella
tecnologia commerciale, per restare al passo con
le pressioni del mercato e le problematiche rela-
tive al controllo sempre più complesse.
Per fortuna, per i progettisti di sistemi di con-
trollo la tecnologia commerciale sta continuando
a far progressi. L’ultima tecnologia
Pac
(Pro-
grammable Automated Controller) è ora dispo-
nibile con il nuovo
controller definito via sof-
tware cRIO-9068 di National Instruments
.
Gli elementi di elaborazione del controller si
basano sulla più recente tecnologia al silicio di
Xilinx, nota come ZynqTM. Questo sistema su
chip (system-on-a-chip oppure SoC) combina un
processore
in grado di eseguire elaborazioni in
virgola mobile, una struttura
FPGA
e slices
DSP
(Digital Signal Processor) in un unico chip, che
permette ai progettisti di ridurre i sottosistemi
delle macchine più complesse a pochi controller,
semplificandone l’architettura.
Tutto ciò risulta poco familiare per i progetti-
sti di sistemi di controllo che hanno maggiore
dimestichezza con la ladder logic piuttosto che
la gestione di porte logiche, ma resta il fatto che
tutti i PAC, PLC e controller embedded conten-
gano elementi di elaborazione e alcuni dispon-
gano persino di FPGA o ASIC, utilizzati per la
temporizzazione e l’elaborazione dei segnali.
Per un’ampia gamma di applicazioni, il pro-
cessore standard a virgola mobile è perfetto ma
non è adeguato per applicazioni che richiedono
temporizzazioni ad alta velocità
,
funzioni di
triggering
e
bassa latenza
, dove invece l’FPGA
risulta un’ottima soluzione. I processori a virgola
mobile possono essere impiegati anche per le
elaborazioni di segnali per il controllo; tuttavia,
sono costosi se paragonati ad un FPGA o un DSP
utilizzato per
algoritmi ripetitivi
. Gli FPGA,
invece, sono ideali per l’elaborazione di
algo-
ritmi avanzati
ma limitati per quanto riguarda
la flessibilità del
tempo di esecuzione
. È la
com-
υ
Figura 1 - NI cRIO-9068 aggiunge al processore
tradizionale in virgola mobile elementi di elaborazione
unici per la temporizzazione, il controllo ad alta velocità e
l’analisi del segnale
L’ AUTORE
B. Burger, NI Sr. Product Mana-
ger for Embedded Systems
Per ridurre la complessità delle macchine, National Instruments ha realizzato
cRIO-9068, un controller definito via software basato sui nuovi system-on-a-chip
di Xilinx, che integrano processore a virgola mobile, FPGA e DSP.
Il prodotto di National Instruments consente un approccio software,
che semplifica la realizzazione delle architetture di controllo.
