CNC Steuerung

Wie bekommt Ihr Produkt eine kostenoptimierte Steuerung? Für Echtzeit-Anforderungen, Regelung und digitale Signalverarbeitung (DSP)?

Die Standard Design Plattform für Echtzeit Steuerungen und Signalverarbeitung/ Regelung

Aufgaben mit harten Echtzeitanforderungen sind die Domäne dieses Standarddesigns. Moderne Mikrocontroller vereinen in einem einzigen Baustein  alle benötigten Speicher, verschiedenste Schnittstellen, hochauflösende Timer und Funktionsblöcke für die schnelle numerische Verarbeitung. Damit und mit den erreichbaren Taktraten von bis zu 500 MHz ist es möglich, Systeme zu ersetzen, bei denen früher programmierbare Logik (CPLD/ FPGA) benötigt wurde, um die Echtzeitanforderungen zu erfüllen.

Durch die eingebauten numerischen Einheiten können diese Controller digitale Signalverarbeitungsaufgaben (DSP) lösen, wie sie in Messsystemen oder Motorsteuerungen vorkommen. Dies macht den Einsatz von speziellen und teuren digitalen Signalprozessoren (DSP) in vielen Fällen überflüssig. Auch können einfache Modelle der KI (künstlichen Intelligenz)  verarbeitet werden.

Die Bedienung kann durch (kapazitive) Tasten, Drehknöpfe, Textdisplay oder eine grafischen Benutzerschnittstelle (GUI) realisiert werden. Ein GUI ermöglicht eine Touch-basierte Gerätebedienung, wie sie vom Smartphone her bekannt ist. Zusätzlich können die üblichen drahtlosen oder drahtgebundenen IIoT-Schnittstellen eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine Fernbedienung oder ein Software-Update des Gerätes über das Internet oder lokal über ein Tablet oder ein Smartphone.

Wir kombinieren unser Standarddesign mit Ihren domänenspezifischen Funktionen zu einer optimalen und kostenbewussten Lösung. Sie wählen aus unserem Baukasten die benötigten Funktionen für Ihre Steuerung und bekommen von uns ein massgeschneidertes Produkt, das Sie selbst herstellen können oder das wir mit unseren Partnern für Sie herstellen.

Da Sie die Sourcen und Schemas des ganzen Projektes bekommen, gibt es keine Abhängigkeit, kein "vendor lock-in".

Einsatzgebiete

  • Gerätesteuerung
  • Motorsteuerung
  • Leistungselektronik
  • Kommunikationssysteme
  • Messsysteme
  • Handheld
  • IIoT-Knoten

Realisieren Sie schnell und effizient eine kundenspezifische Steuerung, basierend auf unserem Standard-Baukasten für Hardware und Software.

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Hardware

Unser Echtzeit/ DSP Standarddesign basiert auf der Arm Cortex-M Familie, die durch RTOS-Unterstützung, schneller Interrupt-Behandlung, hochauflösende Timer- Capture-Units, und sehr tiefem Stromverbrauch für Hardware-nahe Applikationen besonders geeignet ist. Mit Taktraten von bis zu 500 MHz, Gleitkommazahlen, SIMD- und MAC-Befehlen kann der Controller in den meisten Fällen programmierbare Logik (CPLD/ FPGA) und und teure digitale Signalprozessoren (DSP) ersetzen. Die Implementation von Filtern, Signal-Transformationen oder einer FFT ist problemlos möglich, bis zur Berechnung von einfachen KI-Modellen.

Für mehr Rechenleistung  lassen sich Dual-Core-Mikroprozessoren verwenden. Und falls diese noch nicht genug leistungsfähig sind, kommt unser Steuerungs/ GUI Standard Design zum Einsatz.

Software

Der Software-Stack für dieses Standarddesign enthält fertige Lösungen für wiederkehrende Aufgaben, wie z.B. grafische Benutzeroberfläche, Gerätekonfiguration, Serviceschnittstelle (lokal oder remote), Signalverarbeitungsblöcke, Kommunikationsprotokolle und ein Infrastruktur-Framework, das zu einer wartbaren Software-Architektur führt. Durch die Verwendung dieser Komponenten ist es möglich, schnell eine lauffähige Applikation aufzubauen, da die Entwicklung sich ganz auf Ihre kundenspezifischen Funktionen konzentrieren kann.

Funktionalität des Standard Designs

Die Plattform bietet diese Funktionen:

  • Kommunikation mit dem Bediener
    • über eine lokale Bedienschnittstelle
      • LCD/ OLED Display bis 800 x 600 Pixel Auflösung
      • Touch
    • mit App auf Smartphone, Tablet oder Laptop
      • USB
      • WLAN/ Bluetooth
  • Wartung
    • Kommunikation mit z.B. Service
      • Serviceschnittstelle inkl. Servicetool
    • Fernwartung
      • über eine beliebige Schnittstelle, z.B. mit MQTT
  • Kommunikation mit dem Internet/ der Cloud
    • Fast-Ethernet
    • Wireless LAN
  • Applikations-Framework
    • Infrastruktur-Framework für modulare und wartbare Applikationen
    • automatische Generierung von Protokollcode

Wichtig sind zusätzlich die nicht-funktionalen Anforderungen, welche das Design erfüllt. Diese sind häufig die grössere Einschränkung als die funktionalen Aspekte:

  • Datensicherheit
    • eingebautes Hardware Secure Element (Root of Trust)
    • sicherer Prozessor/ System on Chip
    • sicherer Zertifikats- und Schlüsselspeicher
    • Verschlüsselung
    • Identifikation
  • Sichere Softwareupdates über das Internet, sicheres Booten des Controllers
  • Industriequalität
    • Temperaturbereich -40..+85 degC
    • Lange Produktlebensdauer (Langzeitverfügbarkeit)
    • EMV und Funkzertifizierung
    • Entwickelt nach Solcept Prozessen (CMMI for Development (Reifegrad 3), ISO 9001)

Ihre Applikation

Ihre spezifische Applikation (entwickelt in C/ C++) kann unter anderem umfassen:

  • Bedienschnittstelle
    • lokale Bedienschnittstelle
      • GUI Entwicklung basierend auf dem Plattform-Framework
        • z.B. automatische Generierung von Menübäumen
  • Auswertung von Sensoren
    • Temperatur, Feuchte, Luftqualität
    • Lage im Raum, Position, Distanz
    • Vibrationen, Beschleunigung, Kräfte, Gewicht
    • Strom-, Spannungsmessungen
  • Ansteuerung von Aktoren
    • Schalten von (ohmschen) Lasten
    • Schritt-, DC-, BLDC-Motoren
  • Beliebige Steuerfunktionen

Technologie-Basis

Dieses Standard System Design basiert auf folgenden Technologien:

  • Mikrocontroller
    • Arm Cortex-M
  • Betriebssystem
  • Display
    • LVDS
  • Security
    • Unique ID
    • Kryptografie-Einheit
    • Externes Secure Element
  • Schnittstellen & Protokolle
    • Drahtgebunden
      • USB
      • Fast-Ethernet
        • IPv4, IPv6, TCP
      • Profinet, EtherCAT, Profibus
      • CAN, LIN, IOlink
    • Funk
    • "IoT/ IIoT"
      • MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
      • AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)
      • CoAP (Constrained Application Protocol)
    • zu Sensoren/ Aktoren...
      • USB, UART
      • SPI, I2C
      • ADC, DAC
      • Strom-/ Spannungsschnittstellen

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