모듈식 설계를 위한 임베디드 기술의 장점

고든 무어(Gordon Moore)는 50년 전에 컴퓨팅 성능을 둘러싼 그의 가장 유명한 무어의 법칙(Moore's Law)을 분명히 했습니다. 반도체 산업은 놀랍도록 저렴한 가격으로 더 좁은 공간에서도 컴퓨팅 성능을 지속적으로 향상시켜 소비자에게 엄청난 혜택을 제공하고 있습니다.

Pentamaster에서 제작한 Glove Unique Reprocessing Unit(GURU) , 말레이시아의 자동화 제공업체는 이러한 기술 발전을 관찰하기 위한 완벽한 사례 연구입니다. 7개의 워크스테이션 중 2개에서 GURU 시스템을 통해 회사는 머신 비전 모듈을 구동하는 산업용 PC의 수를 절반으로 줄일 수 있었습니다.

머신 비전 모듈의 첫 번째 장갑이 자동 장전 스테이션에 적절하게 배치될 수 있도록 4대의 카메라에서 이미지 데이터를 처리하는 데 사용됩니다. 화학적 및 열 오염 제거 후 두 번째 머신 비전 모듈은 4대의 카메라에서 데이터를 수신하여 장갑에 외관상의 결함이 있는지 확인합니다. 나머지 3개의 워크스테이션은 핀홀을 찾고 로봇으로 포장하는 데 사용됩니다. 검사를 통과한 장갑, 통과하지 못한 장갑은 파쇄합니다.

머신 비전 기술의 진화하는 기능을 따라잡기 위해 Pentamaster는 시스템의 프로세서를 업그레이드할 필요가 있음을 알게 되었습니다. 데이터 청크에서 정교한 알고리즘을 실행하려면 상당한 처리 능력이 필요했습니다. 이러한 효율성을 달성하기 위해 Pentamaster는 비전 모듈의 기본 프로세서를 통합 그래픽 처리 기능이 있는 멀티코어 프로세서로 교체했습니다. 이 프로세서는 데이터를 훨씬 더 효과적으로 처리할 수 있는 Intel의 3D tri-gate Core i5 프로세서였습니다. 또한 이러한 프로세서는 가상 코어를 사용하여 두 작업을 동시에 처리할 수 있는 하이퍼 스레딩 기술을 지원합니다.

이러한 개선 사항은 훌륭한 결과를 가져왔고 검사 주기를 줄였습니다. 2초 미만으로 단축하고 검사 속도를 시간당 600장에서 900장으로 높였습니다. 또한 더 큰 처리 능력으로 인해 Pentamaster는 더 이상 필요하지 않은 2개의 비전 모듈을 폐기할 수 있어 에너지를 확인하면서 관리 및 유지 보수를 단순화했습니다. 소비도 마찬가지입니다.

내장된 원격 진단

Pentamaster 디자인 팀은 더 많은 테스트 루틴을 추가하고, 최근에는 회사에서 하드웨어를 원격으로 관리, 수리 및 보호할 수 있는 Active Management Technology를 추가하는 등 더 많은 개선 사항을 찾고 있습니다.

이 기술을 통해 운영자 및 기술자는 컴퓨터에서 원격으로 외부 임베디드 시스템에 액세스하고 펌웨어 및 루트 수준에서와 같은 원격 문제에 액세스할 수 있습니다. 또한 AMT를 사용하면 사용자가 원격 채널을 통해 소프트웨어를 설치할 수 있으므로 정기적인 패치 및 멀웨어 탐지/제거로 인한 골칫거리를 자동으로 처리합니다.

이 기술의 한 가지 매우 유익한 측면은 기술자가 임베디드 시스템 장치가 꺼져 있는 경우에도 원격으로 문제를 진단할 수 있다는 것입니다. 이는 AMT가 운영 체제 계층 아래에서 작동하기 때문에 가능하며, 이는 기존에 사용되는 원격 관리 소프트웨어와 차별화됩니다. 이는 SCADA 애플리케이션을 실행해야 하는 산업용 PC에서 유용합니다. 보안 및 성능 문제와 관련된 정기적인 업데이트는 이 기술을 사용하여 중앙 집중식으로 가능한 산업 환경에서 필수적입니다.

모듈식 기계 설계

업계에서 컴퓨팅 시스템의 원격 진단 및 통합은 최근 몇 년 동안 임베디드 기술이 큰 성공을 거둔 유일한 이유는 아닙니다. 또 다른 주요 이유는 기계 제조업체에서 설계 및 조립 프로세스를 모듈 방식으로 수행하는 일반적인 추세입니다. 기존의 기성품을 사용하여 제품을 조립하는 것은 처음부터 조립하는 것보다 쉽습니다. 기계의 복잡성은 빠른 속도로 증가하고 있으며 기업이 시스템을 맞춤 제작하는 것은 더 이상 실현 가능하지 않습니다.

오늘날 고객은 시스템 통합자에게 다음과 같은 몇 가지 주요 요구 사항을 제시합니다.

• 에너지 효율 향상
• 더 빠른 처리량
• 선제적 유지 관리 지원
• 다른 기계 및 재고 관리 시스템과의 통신

임베디드 기술은 지능형 HMI와 함께 인버터, 센서 및 드라이브와 같은 모듈식 구성 요소를 제공함으로써 빌더가 이러한 요구 사항을 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 산업용 PC 또는 PLC를 통해 제어 및 시퀀싱되며 시스템의 아키텍처 백본 역할을 하는 이더넷 네트워크에 의존합니다.

임베디드 기술이라는 기치 아래 통합도 강화되었습니다. 한 가지 중요한 예는 Xilinx &Altera의 FGPA와 듀얼 코어 ARM 프로세서의 통합입니다. 이를 통해 자동화 공급업체는 저렴한 가격에 고도로 통합된 다축 드라이브를 구축할 수 있으며, 이를 통해 여러 기계를 비용 효율적이고 동기화된 방식으로 제어할 수 있습니다.

FPGA가 필요하지 않음

저지연 산업용 네트워크에 연결하기 위한 프로토콜을 내장하는 데 사용되었을 전용 고정 기능 ASIC 또는 FPGA는 Texas Instruments가 Sitara 제품군에 넣은 ICSS(Industrial Communication Sub-System)에 의해 제거되었습니다. ARM Cortex-A 프로세서.

FPGA를 범용 프로세서와 페어링하는 것은 호스트 프로세서에 이러한 기능이 없을 때마다 통신 프로토콜 또는 저지연 IO 확장의 구현을 위한 일반적인 관행이었습니다. 오늘날, 온칩, 저지연 가속기가 설계 및 구현되어 시스템 및 개발 시간의 비용과 복잡성을 줄입니다.

ICSS의 존재는 또한 통신 프로토콜의 구현에 모듈성을 가져옵니다. 공급업체는 시간과 비용이 제한된 접근 방식을 따르는 동안 최고 수준의 통신 표준을 유지하는 것이 어렵다는 것을 종종 알게 됩니다. ICSS는 여러 프로토콜에 블랭킷을 배치하고 사전 인증될 수 있는 통합 모듈을 제시함으로써 이 문제를 해결합니다.

저글링 운영 체제

시스템 내 지능형 구성요소의 통합과 처리 능력의 통합은 임베디드 기술에 의해 또 다른 방식으로 보완되었습니다. 실시간 운영 체제는 특수 그래픽 및 텍스트 기계 제어 언어를 실행하기 위해 PLC에 대한 IEC 61131 표준을 따릅니다. SIL 3 표준을 보장하려면 IEC 61508을 준수해야 합니다.

가상화는 게임 체인저로 입증되었으며 전체 산업을 뒤집어 놓았습니다. 이제 단일 시스템에서 여러 운영 체제의 여러 인스턴스를 실행할 수 있습니다. 공급업체는 대기 시간 및 안정성과 같은 문제를 해결하기 위한 체계를 빠르게 개발하고 있습니다. 모든 단일 애플리케이션에 대해 여러 대의 기계를 조달 및 유지 관리할 필요가 더 이상 없으며 이제 활용도가 낮은 방식으로 여러 대의 기계를 실행하는 대신 단일 강력한 기계의 완전한 잠재력을 활용할 수 있습니다.

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