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 SDSoC 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。

デザインサンプル	説明	デバイスサポート
クリックして拡大表示	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
クリックして拡大表示	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
クリックして拡大表示	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	Zynq UltraScale+ CG、EG、EV MPSoC Zynq-7000 SoC Zynq-7000S SoC Spartan-7 FPGA Artix-7 FPGA

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

Zynq UltraScale+ CG、EG、EV MPSoC

Zynq-7000 SoC

Zynq-7000S SoC

Spartan-7 FPGA

Artix-7 FPGA

資料

インテリジェント IIoT エッジプラットフォーム (日本語版)

Zynq で Python (PYNQ) を利用するエッジアナリティクス (日本語版)

機能安全ソリューションの概要

ドライブ & モーター制御ソリューションパンフレット

ソリューションスタック

インダストリアル IoT 製品の中には、ザイリンクス IIoT ソリューションスタックのすべての要素が必要になるものがあります。ザイリンクスの IIoT 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 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 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 IIoT 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 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。