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[问答] 设计坊第二期:该如何降低工业应用总体拥有成本(TCO)
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现代工业应用设计人员面临诸多的挑战,包括系统的复杂度、系统性能需求,以及系统总成本等。同时工业自动化和过程控制生产商也一直面临持续的全球竞争和经济压力,商业模式和利润不断受到威胁,不得不应对成本挑战,包括:
■ 利润和研发投入
■ 产品及时面市压力以适应经济状况的变化
■ 高效使用有限的资源以更新和替换现有产品,或者发布新产品。
■ 管理产品生命周期

那么作为一名工程研发人员,考虑到自身以及公司的角度,该如何从工程的角度来应对挑战,降低研发和成本呢?本期设计坊与你一起来探讨如何降低工业应用总体拥有成本(TCO)?看Altera公司的FPGA器件如何帮你降低总体拥有成本(TCO)?

下载阅读《降低工业应用的总体拥有成本》 ,Altera公司用一个设计实例来帮助包括系统、硬件和软件工程师在内的设计人员理解怎样利用 Altera®Cyclone®系列 FPGA 降低总体拥有成本 (TCO),,然后大家一起共同来探讨以下问题:

1.典型的驱动体系结构包含哪些要素呢?并阐述其基本原理

2.随着驱动系统越来越复杂,产品功能的不断增加,MCU/DSP 体系结构在性能上很快便不能满足要求,无法灵活的应对市场需求的变化,那么作为设计人员会如何应对呢?

3.Altera公司如何通过FPGA 的设计方法来帮助工程师克服 ((x× t) × (y× t2)) 成本问题呢?

4.工业网络过渡到基于以太网的网络,通常需要将驱动系统连接至这些工厂网络。而 MCU 和一些较新的数字信号处理器能够支持 ( 标准 ) 具有软件开销的以太网TCP/IP,这种组合会存在哪些问题呢?

5.谈谈你在设计中会通过哪些方法来降低总体拥有成本呢?


文章下载:
中文版本:降低工业应用的总体拥有成本-中文版


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2013-11-12 10:51:03   评论 分享淘帖 邀请回答
8个回答
本帖最后由 mxj1005071012 于 2013-11-14 12:40 编辑

1.典型的驱动体系结构包含哪些要素呢?并阐述其基本原理典型的驱动体系结构包括运行算法的控制模块,以产生位置和速度设置点,关闭控制反馈环。控制模块向驱动控制器发送这些设置点,将其转化为电信号(电压或者电流),驱动一个或多个电机和致动器,产生扭矩、移动反相器或者伺服驱动系统中的负载和机械组件。编码器和霍尔效应器件等反馈传感器将电机/致动器 的位置或者速度信息提供给运动控制器,关闭信号环。

2013-11-13 19:23:10 评论

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本帖最后由 mxj1005071012 于 2013-11-14 12:41 编辑

1.典型的驱动体系结构包含哪些要素呢?并阐述其基本原理
典型的驱动体系结构包括运行算法的控制模块,以产生位置和速度设置点,关闭控制反馈环。控制模块向驱动控制器发送这些设置点,将其转化为电信号(电压或者电流),驱动一个或多个电机和致动器,产生扭矩、移动反相器或者伺服驱动系统中的负载和机械组件。编码器和霍尔效应器件等反馈传感器将电机/致动器 的位置或者速度信息提供给运动控制器,关闭信号环。


2.随着驱动系统越来越复杂,产品功能的不断增加,MCU/DSP 体系结构在性能上很快便不能满足要求,无法灵活的应对市场需求的变化,那么作为设计人员会如何应对呢?
随着驱动系统越来越复杂,产品功能的不断增加,MCU/DSP 体系结构在性能上很快便不能满足要求,无法灵活的应对市场需求的变化,那么作为设计人员会提出如下解决办法:
第一:提高MCU/DSP频率,优化某一点的软件算法
第二:采用多个DSP器件,结合DSP和MCU器件,或者同时使用MCU/DSP器件以及FPGA来划分其设计的性能和功能。

3.Altera公司如何通过FPGA 的设计方法来帮助工程师克服 ((x× t) × (y× t2)) 成本问题呢?
设计人员可以利用Cyclone系列体系结构,设计支持多条产品线(SKU)和多种功能的通用硬件平台。最初设计之后,在其基础上,对于每一后续产品,基于FPGA的产品支持工程师重新配置Cyclone系列FPGA,不需要重制PCB,节省了团队数月的工程工作时间。当设计发挥了FPGA器件的最大能力后,设计人员可以将设计移植到高密度器件或者重新编译设计,迅速采用其它的Altera FPGA。能达到快速更新的目的,使设计人员能够集成功能,在电路板上减少甚至不采用MCU、DSP和其它元器件。

4.工业网络过渡到基于以太网的网络,通常需要将驱动系统连接至这些工厂网络。而 MCU 和一些较新的数字信号处理器能够支持 ( 标准 ) 具有软件开销的以太网TCP/IP,这种组合会存在哪些问题呢?
问题如下:
第一:大部分MCU带宽不足,大部分数字信号处理器不能在处理工业以太网和现场总线协议的同时完成驱动控制。

第二:MCU在其PWM输出上进行精确控制的能力是有限。

第三:很多DSP器件无法满足TCP/IP堆栈要求,因为其体系结构缺少支持TCP/IP所需要的字对齐功能。

5.谈谈你在设计中会通过哪些方法来降低总体拥有成本呢?
第一:采用可靠的器件设计,可靠的器件是保证系统长期正常工作的保障,减少了维护成本

第二:采用兼容性好的器件,便于升级和维护

第三:选择满足系统性能要求并且价格合适的器件,并且要求供货稳定

第四:减少器件的使用,设计最优的设计方案,缩小PCB的面积

第五:所采用的控制器对程序的兼容性好,便于程序的移植。

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2013-11-13 21:24:14 评论

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{:5:}{:5:}{:5:}{:5:}{:5:}我来晚了
2013-11-21 15:47:28 评论

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1.典型的驱动体系结构包含哪些要素呢?并阐述其基本原理
答:典型的驱动体系结构包括运行算法的控制模块,以产生位置和速度设置点,关闭控制反馈环。
控制模块向驱动控制器发送这些设置点,将其转换为电信号(电流或者电压 ),驱动一个或者多个电机和致动器,产生扭矩,移动反相器或者伺服驱动系统中的负载和机械组件。编码器和霍耳效应器件等反馈传感器将电机/致动器的位置或者速度信息提供给运动控制器,关闭信号环。

2.随着驱动系统越来越复杂,产品功能的不断增加,MCU/DSP 体系结构在性能上很快便不能满足要求,无法灵活的应对市场需求的变化,那么作为设计人员会如何应对呢?
答:随着系统性能的提高,设计人员只能提高MCU/DSP频率,优化某一点的软件算法。设计人员使用多个DSP器件,结合DSP和 MCU器件,或者同时使用MCU/DSP器件以及FPGA来划分其设计的性能和功能。

3.Altera公司如何通过FPGA 的设计方法来帮助工程师克服 ((x× t) × (y× t2)) 成本问题呢?
答:设计人员可以使用 Cyclone 系列 FPGA,在相同的 FPGA 上集成驱动控制和工业以太网,使用相同的硬件平台支持多条产品线(SKU)和所需要的功能。在前面提到的实例中,不需要开发三块电路板(每一IE协议标准一块),供应商在产品中使用很少的元器件和PCB,节省了$150K到$200K的MCU/DSP开发成本,显著降低了BOM成本。由于减少了PCB电路板设计,生产商也简化了与产品存储和运输相关的物流过程。考虑到所有开发资源和时间因素后,FPGA设计方法有助于工程师克服((x × t) × (y × t2))成本问题。

4.工业网络过渡到基于以太网的网络,通常需要将驱动系统连接至这些工厂网络。而 MCU 和一些较新的数字信号处理器能够支持 ( 标准 ) 具有软件开销的以太网TCP/IP,这种组合会存在哪些问题呢?
答:■ 大部分 MCU带宽不足,大部分数字信号处理器不能在处理工业以太网和现场总线协议的同时完成驱动控制。
■ MCU在其PWM输出上进行精确运动控制的能力有限。
■ 很多DSP器件无法满足TCP/IP堆栈要求,因为其体系结构缺少支持TCP/IP所需要的字对齐功能。

5.谈谈你在设计中会通过哪些方法来降低总体拥有成本呢?
答:过渡到工业以太网,缩短产品面市时间,使用现有软件,采用可靠的器件进行设计,发挥较长生命周期的优势。
2013-11-24 16:47:02 评论

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2013-12-6 17:17:04 评论

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2013-12-18 11:31:26 评论

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2013-12-19 19:32:05 评论

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