Neue Prozessorfamilie
High-End für die Antriebstechnik
Die neue Embedded-Prozessor-Familie RZ/T1 von Renesas ist speziell für Echtzeitanwendungen in der industriellen Antriebstechnik entwickelt worden. Damit bildet sie eine passende Basis für zukunftsfähige und smarte Anwendungen.
Die intelligente Fabrik oder auch Smart Factory ist ein wesentlicher Bestandteil der Vision von Industrie 4.0 und soll das Internet der Dinge mit den weltweit zur Verfügung stehenden Dienstleistungen für die Fabrikautomatisierung verbinden. Durch diese neuen Möglichkeiten steigen die Anforderungen an industrielle Antriebe in Bezug auf Rechenleistung, Flexibilität und höherer Präzision bei gleichzeitig weniger Energieverbrauch. Somit wächst die Nachfrage nach hoch performanten und sehr effizienten Produkten für die Antriebstechnik. Mit langjähriger Erfahrung im Bereich der Automatisierung hat Renesas die RZ/T1-Prozessorfamilie konzipiert. Sie besteht im Moment aus zehn verschiedenen Bausteinen, mit denen der Anbieter den vielfältigen Anwenderwünschen und Applikationsanforderungen entsprechen will. Der Anwender kann entsprechend der Applikation oder seinen Anforderungen das geeignete Produkt auswählen. Die Bausteine unterscheiden sich hinsichtlich Performance, On-Chip Memory, Encoder-Interface, On-Chip R-IN-Engine und Ethercat-Slave-Unterstützung.
Standard- und industrial Ethernet
Traditionell besteht ein Antrieb aus folgenden Funktionsblöcken: Kommunikationsmodul zum übergeordneten Steuerungssystem, Steuerungsmodul für den Antrieb sowie Encoder oder Sensor. Das Kommunikationsmodul ist dann eine MCU oder ASSP die Standard-Ethernet oder spezielle Industrie-Ethernet-Protokolle wie DeviceNet, Ethernet/IP, Profibus, Profinet RT/IRT und Ethercat unterstützt. Im Steuerungsmodul werden die Istwerte vom Antrieb über komplexe Algorithmen zurückgerechnet und mit den hinterlegten Sollwerten verglichen. Traditionell handelt es sich hierbei um MCUs oder DSPs. Aus dem Vergleich von Ist- und Sollwert berechnet die Steuerung einen neuen Arbeitspunkt. Dieser wird wieder in elektrische Größen (Strom, Spannung) zurückgewandelt, die dann entsprechend den Umrichter steuern, der wiederum einen Motor antreibt oder einen Roboter führt und positioniert. Sensoren am Motor melden Position und Geschwindigkeit über spezielle Encoder an die Steuerungseinheit zurück. Diese Encoder werden gewöhnlich je nach Anforderung in einem ASIC oder FPGA realisiert. Die Art der Steuerung, die Anzahl der Motoren, die Anzahl der Achsen als auch die notwendige Präzision bestimmen die Zykluszeit dieses Steuerungssystems. Aus der beschriebenen Arbeitsteilung ergibt sich eine Drei- oder Zwei-Chip-Lösung, je nach Anwendungsfall bzw. Leistungsanforderung: Automatisierte Produktionsanlagen erfordern höchste Standards bei Sicherheit, Verfügbarkeit und Prozessgeschwindigkeit. ‣ weiterlesen
Whitepaper: Integration von Maschinenschutztoren
- • Kommunikation: MCU, ASSP
- • Steuerung: MCU, DSP
- • Encoder: ASIC, FPGA
Der RZ/T1 ermöglicht es nun, alle Funktionsblöcke in einem einzigen Device abzubilden (Bild 2). Das führt zu einer Kostenreduzierung und somit zu sinkenden TCO für das Gesamtsystem.
Hohe Geschwindigkeit – geringe Latenz
Mit dem ARM Cortex-R4 verfügt der RZ/T1 über einen echtzeitfähigen Prozessor mit geringen Interrupt-Latenzzeiten. Der ARM Cortex-R4 weist eine achtstufige Pipeline mit Befehls-Prefetch sowie Sprungvorhersage mit selektierbarer Dual-Issue-Ausführung auf. Mit 3,47 CoreMark/MHz übertrifft er die Rechenleistung vergleichbarer Mikrocontroller. Getaktet wird der RZ/T1 je nach Baustein mit 450 oder 600MHz. Der ARM Cortex-R4 besitzt eine Single/Double-Genauigkeit-FPU (Floating Point Unit) für präzise mathematische Operationen, zwei Tightly-Coupled-Memory-Speicher mit 512KB für Code und 32KB für Daten mit No-Wait-Access. Ein zusätzlicher On-Chip Speicher von 1MB ist optional verfügbar und soll die Partitionierung erleichtern sowie die Effizienz erhöhen. Mit seinen vielseitigen Interfaces stellt sich der RZ/T1 den zukünftigen Anforderungen in der Antriebstechnik.
