敏捷和智能制造開(kāi)創(chuàng )工業(yè)4.0的未來(lái)

近來(lái)有關(guān)工業(yè)4.0的談?wù)撌譄崃?，這一術(shù)語(yǔ)用于描述制造業(yè)領(lǐng)域興起的數字化、自動(dòng)化和互連計算智能的趨勢。隨著(zhù)工業(yè)4.0的發(fā)展，圍繞云計算、物聯(lián)網(wǎng)、安全互連以及AI等技術(shù)的價(jià)值和功能日益凸顯，有望帶來(lái)更加智能、穩定和高效的制造。

然而，隨著(zhù)工業(yè)4.0的興起和這些領(lǐng)域的發(fā)展，對更高水平的技術(shù)和服務(wù)的需求也隨之而來(lái)。具體而言，需要靈活和安全的工具促進(jìn)互連，還需要更高級別的數據來(lái)優(yōu)化系統、服務(wù)和整體的制造。

使用OPC UA和TSN滿(mǎn)足工業(yè)標準

隨著(zhù)我們不斷向工業(yè)4.0邁進(jìn)，數據采集變得越來(lái)越重要。為了收集必要的數據，OPC統一架構（OPC UA）和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN）越來(lái)越流行。

作為一種機器對機器的通信協(xié)議，OPC UA是一種獨立于平臺、面向服務(wù)的架構，它將OPC規范集成到框架中，可以簡(jiǎn)化互連，從而優(yōu)化集成，自動(dòng)化系統和軟件應用，同時(shí)以安全性為基石。借助OPC UA，您可以輕松連接云端或網(wǎng)絡(luò )邊緣的遠程設備，實(shí)現診斷、監控、報告和其他服務(wù)。

此外，結合TSN出色的實(shí)時(shí)功能，OPC UA成為不斷發(fā)展的制造行業(yè)的關(guān)鍵解決方案。具體來(lái)說(shuō)，在傳感器和執行器層面將OPC UA與TSN疊加時(shí)，就能實(shí)現持續的數據流監控，而無(wú)需分散操作或降低安全性。

雖然OPC UA通常僅在某些設備支持使用，并且只能共享一小部分可用數據，但目前的一個(gè)趨勢是為OPC UA over TSN創(chuàng )建開(kāi)源堆棧，尤其是Amazon的FreeRTOS，從而簡(jiǎn)化和加速高效、智能和安全的現場(chǎng)設備的開(kāi)發(fā)。

使用FPGA增強OPC UA

現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）是一種可以通過(guò)編程來(lái)執行幾乎任何類(lèi)型計算功能的半導體芯片，這為OPC UA和TSN提供了獨特的優(yōu)勢。由于這些器件十分獨特且高度專(zhuān)業(yè)化，可以針對特定功能實(shí)現輕松定制。

FPGA 不僅能幫助設備制造商開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的引擎或協(xié)處理器，而且還提供在系統部署后可重新編程或更新的額外優(yōu)勢。特別是對于制造業(yè)而言，由于產(chǎn)品要求經(jīng)常發(fā)生變化，因此在特定機器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，這一功能非常重要。此外，工業(yè)設備的產(chǎn)品壽命通常為幾十年（而不是短短幾年），因此更新和升級現有機器以支持新標準或滿(mǎn)足不斷變化的技術(shù)需求至關(guān)重要。此外，隨著(zhù)對數據的需求不斷增長(cháng)，FPGA能夠以一致、時(shí)間敏感的方式處理數據或執行某些功能。

然而，盡管FPGA功能強大、靈活且性能出眾，但有些人認為軟件開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)針對FPGA的應用很有難度。由于其架構獨特，許多標準開(kāi)發(fā)環(huán)境和編程工具不適用于FPGA。為了克服這一挑戰，使用萊迪思Automate解決方案集合這樣的優(yōu)化工具至關(guān)重要，該產(chǎn)品在最近更新的3.0版本中增加了許多新功能。

Automate 3.0如何優(yōu)化FPGA并推動(dòng)OPC UA取得成功

萊迪思的Automate 3.0解決方案集合通過(guò)易于使用、低功耗、基于FPGA的RISC-V^?軟件可編程解決方案加速智能自動(dòng)化系統的開(kāi)發(fā)，同時(shí)優(yōu)化用戶(hù)體驗，加速機器人、嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )、預測性維護、功能安全（FuSa）和安防等應用的開(kāi)發(fā)。

此外，Automate 3.0還利用OPC UA云通信、UPD硬件加速、PCIe^? DMA支持、單線(xiàn)聚合、CNC、運動(dòng)控制等功能，幫助工業(yè)自動(dòng)化系統設計人員評估、開(kāi)發(fā)和部署最佳應用。

借助Automate 3.0，工業(yè)自動(dòng)化系統設計人員能夠開(kāi)發(fā)基于FPGA的RISC-V軟件可編程工業(yè)自動(dòng)化應用，例如CNC、機器人、具有預測性維護功能的可擴展多通道馬達控制、實(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò )以及使用OPC UA的本地到云網(wǎng)絡(luò )。

開(kāi)創(chuàng )工業(yè)4.0新未來(lái)

隨著(zhù)我們越來(lái)越接近工業(yè) 4.0的目標，我們看到對安全性、靈活性和連接性的需求不斷增加。FPGA是解決這三個(gè)問(wèn)題的理想解決方案，借助萊迪思的Automate 3.0解決方案集合，制造業(yè)必將變得更快、更智能、更安全。