駆動装置およびモーター制御

ザイリンクス SoC/FPGA の利用で、組み込み型分析機能、妥協のない確定性、性能、電力効率、単一軸から多軸制御への拡張性を実現

概要

現代の電気駆動装置には、単なる制御モーター以上の次のような機能が求められています。

  • TSN (Time-Sensitive Networking) のサポートを含む多様な産業用イーサネット規格への接続性
  • OpenSafety、ISO13849 Ple CAT 4、IEC 61508 SIL 3 機能安全規格および IEC 62443 サイバーセキュリティへの準拠
  • 種類の多様化に伴い、より多くのセンサー入力へ対応
  • HMI (Human Machine Interface) の統合
  • より多くのアプリケーションに対応するために物理的フットプリントを縮小
  • ナノ秒レベルのループ収束時間でシステムレベルの消費電力を削減
  • データ ロギング機能の強化
  • QEI、BISS、Endat 2.0、Hyperface エンコーダーのサポート
  • 予知保全/予知制御、遠隔診断、デジタルツイン、およびその他のエッジ インテリジェンスに対応するリアルタイム分析と機械学習

一般的な 2 レベル インバーターから SiC (炭化ケイ素) を用いた 3 レベル インバーターまであらゆる数のモーターに対して正確かつ確定的な制御を維持し、また上記のような最先端機能を統合するには、各機能を分離できるプログラマブル ロジックを備えたザイリンクスの SoC および FPGA が最適です。アプリケーション プロセッサのキャッシュ ミスやデザイン内に新しい規格や新しい機能ブロックを追加することによって、制御ループおよび通信サイクルのタイミングに影響を及ぼすことはありません (100,000 RPM 以上であっても)。

最も簡単な方法は、ザイリンクスの EDDP (電気駆動装置デモンストレーション プラットフォーム) を利用することです。EDDP は、Trenz Electronic 社から購入可能で、ハードウェア キットが含まれているほか、モーター制御のスペシャリストである Qdesys 社が提供するフィールド制御アルゴリズムの C++ 実装が無償で提供されます。オープンソース デザインはザイリンクスの Vivado HLS および Vitis ツール フローに対応し、EDDP のハードウェアを利用してユーザーの C/C++ ベース アルゴリズムに情報を与えることで、革新的な python ベースのモーター制御分析および機械学習フレームワークである SPYN へのアップグレードが無償で可能になります。EDDP については、トレーニング ビデオおよびコミュニティ フォーラムでサポートされています。EDDP にはブラシレス DC モーター (BLDC) が搭載されていますが、ザイリンクス ソリューションはサーボ モーターを含むさまざまな AC および DC モーターをサポートしています。EDDP プラットフォームは、ソフトウェア アップグレードが無償で可能になるため、Azure IoT を使用したエッジおよびクラウド環境での予知保全の高速化が可能です。

デザイン サンプル 説明 デバイス サポート

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単一軸モーター制御

Spartan-7 FPGA を使用するデザイン

  • 複数の通信規格に柔軟に対応
  • シングルチップ デザインで信頼/安全性が向上
  • MicroBlaze™ ソフト プロセッサによるシステム制御および通信
  • 量産可能なフルスイート IP コアの利用で設計効率向上

Spartan-7 FPGA、Artix-7 FPGA

Zynq-7000S SoC


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多軸モーター制御

Zynq-7000S SoC を使用するデザイン

  • Arm® Cortex-A9 による高性能制御とシステム通信
  • 最適化された PWM (パルス幅変調) の実装で、さらなる高性能低消費電力が実現
  • AnyBus IP を使用したシングル API が複数の産業用イーサネット規格に対応
  • シングルチップ デザインで信頼/安全性が向上
  • 量産可能なフルスイート IP コアの利用で設計効率向上

Zynq UltraScale+ CG、EG、EV MPSoC

Zynq-7000 SoC


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モーター制御

FPGA または SoC を使用するデザイン

  • 電気駆動装置の精密制御を行う包括的なハードウェア機能を含む IP を使用したシングル チップ モーター制御
  • 同じデバイスに IP コアを複数回インスタンシエートすることで、性能を低下させることなく、マルチモーター ソリューションを構築できる

ザイリンクスの適応型 SoC

Kria K26 SOM

Versal AI エッジ

Artix-7 FPGA

Spartan-7 FPGA

資料
ソリューション スタック
iiot-hc-solutions-stack

ザイリンクスの IIoT および HcIoT ソリューション スタックには、インダストリアルおよびヘルスケア IoT 製品で必要となるすべての構成要素が含まれています。ザイリンクスの IIoT および HcIoT ソリューション スタックは、ザイリンクスおよびエコシステムが提供する構築ブロックとインダストリアルおよびヘルスケア IoT プラットフォームで使用されるソリューションで構成されています。ザイリンクス ベースのインダストリアルまたはヘルスケア IoT システムを使用する場合、ゼロから設計する必要はありません。ザイリンクスの IIoT または HcIoT ソリューション スタックのさまざまな要素を理解して、開発時間とコストを最小限に抑え、次回のインダストリアルまたはヘルスケア IoT プラットフォームでデザインを最大限に再利用してください。