Nel mercato dell'automazione industriale, gli utenti stanno assistendo a un'evoluzione che richiede nuove tecnologie con prestazioni e funzionalità amplificate. Queste tecnologie possono offrire agli sviluppatori di sistemi una serie di opportunità per affrontare con successo le sfide imposte dal mercato dell'automazione di fabbrica e per rispettare i rigorosi requisiti di affidabilità tipici degli ambienti mission-critical. Texas Instruments ha assunto un impegno strategico verso il settore dell'automazione industriale. Tale impegno si declina nella fornitura di un portafoglio di soluzioni ampio e affidabile, comprendente robusti microcontrollori e microprocessori basati su core Arm, ricetrasmettitori wireless e un ricco catalogo di Ic analogici per la gestione della potenza, di convertitori dati, di interfacce, di amplificatori, di drive industriali e molto altro ancora. Al catalogo si affiancano la garanzia di forniture a lungo termine e un accurato supporto a livello locale, due condizioni indispensabili in un settore in cui i sistemi hanno una vita di esercizio che si misura nell'ordine dei decenni.
Tecnologie per il controllo motori
Tra gli annunci di prodotto più recenti di casa TI, si segnala la tecnologia di sviluppo per controllo motori trifase senza sensori InstaSpin-Motion, basata sulla piattaforma SpinTac acquisita in licenza da LineStream Technologies. SpinTac è un ambiente software che offre un controllo affidabile della posizione per tutti gli intervalli di velocità e di carico del sistema: esso riduce drasticamente i tempi di configurazione sostituendo i controller Pid, di difficile regolazione, con una semplice parametrizzazione singola. Minimizzando gli effetti dei disturbi, InstaSpin-Motion è destinato alle applicazioni che richiedono controllo preciso della velocità e della posizione, per esempio laddove si verifichino numerose transizioni di stato o frequenti modifiche dinamiche. InstaSpin-Motion con controllo di posizione è disponibile gratuitamente e viene messo in azione grazie a speciali librerie memorizzate in Rom on-chip sui microcontroller C2000 Piccolo F2806x.
Soluzioni per drive industriali
Nel campo dei drive industriali, TI propone i microcontroller C2000 a 32 bit Delfino serie F2833x e F2834x per applicazioni di controllo in tempo reale. Caratterizzata da ottime prestazioni in virgola mobile e alta integrazione, la linea di microcontroller Delfino è supportata da un'architettura dual core basata su Dsp C28x operante fino a 300 MHz e dotata di acceleratori control-law e di moltiplicatori hardware da 32x32 bit. Grazie alla ricca dotazione di periferiche on chip - quali generatori Pwm, convertitori Adc, unità di cattura e molto altro ancora - i nuovi prodotti sono in grado di ridurre i costi e di aumentare l'affidabilità dei sistemi, migliorando notevolmente le prestazioni di applicazioni quali, per esempio, strumenti elettronici industriali, apparecchiature per la fornitura energetica e dispositivi di rilevamento intelligente. Cuore dei microcontroller C2000 è il progetto focalizzato sull'applicazione, ulteriormente arricchito dai kit di sviluppo per controllo motori, alimentazione, illuminazione Led e comunicazioni power line. A questi si sommano le numerose librerie software device-specific e application-specific che facilitano la progettazione di soluzioni software e hardware ottimizzate. Sempre in tema di drive industriali sono da segnalare i nuovi processori Sitara AM4x, basati su core Arm Cortex-A9 e capaci di operare a 1 GHz. Equipaggiati con una unità real-time programmabile di nuova generazione, i dispositivi sono i successori dei prodotti appartenenti alla nota piattaforma Sitara AM335x di processori basati su core ARM Cortex-A8. I nuovi Sitara AM4x offrono comunicazioni su protocollo Ethernet industriale e una serie di periferiche di controllo motori con funzioni di feedback di posizione (per esempio modulatore sigma delta e EnDat). Il settore dell'automazione industriale sta rapidamente evolvendo verso soluzioni "user friendly", basate su interfacce sempre più simili a quelle utilizzate nei sistemi di impiego quotidiano e su funzioni che consentono di tenere sotto controllo le macchine dislocate in postazioni distanti dal centro di controllo.
Affidabilità in condizioni d'uso severe
Questa evoluzione necessita di processori capaci di aiutare gli sviluppatori a indirizzare delle problematiche sempre più sfidanti. In presenza di una gamma di applicazioni oltremodo diversificata - dai controllori logici programmabili ai computer industriali, dalle interfacce uomo-macchina alle periferiche per ambienti di fabbrica - i sistemi di automazione implicano il ricorso a tecnologie all'avanguardia, capaci di soddisfare i requisiti di alta affidabilità imposti dalle condizioni d'uso più severe. In particolare, nei sistemi Hmi e Plc vi è una forte tendenza verso lo sviluppo di prodotti con prestazioni di livello "x86", alloggiati in contenitori miniaturizzati e preferibilmente sprovvisti di ventole di raffreddamento. Parallelamente, le specifiche di comunicazione stanno crescendo esponenzialmente, così come sta crescendo l'esigenza di interfacce grafiche intuitive e ad alte prestazioni. In questo senso, Texas Instruments si sta impegnando per facilitare le attività di sviluppo, offrendo un portafoglio di processori Arm scalabili, comprendente uno spettro di proposte che va dai microcontroller a basso consumo fino alle piattaforme multicore più potenti. Tra i prodotti più recenti si segnalano i processori Sitara AM5x, i quali arricchiscono l'offerta esistente, basata sulle architetture Arm 9, Cortex-A8 e Cortex-A9, estendendola con una serie di nuove proposte a core doppio o singolo basate su Arm Cortex-A15. Oltre al core, i nuovi processori AM5x - i più potenti della famiglia ad alte prestazioni Sitara - comprendono degli acceleratori hardware per multimedia che consentono di sviluppare prodotti di interfacciamento Hmi ottimizzati e ad alta risoluzione. Le capacità di calcolo superano i 10.500 Dmip, mentre ogni core Cortex-A15 è in grado di girare fino a 1,5 GHz. I processori Sitara AM5x integrano periferiche industriali chiave quali sottosistemi Pru (Programmable Real Time Unit) con quattro unità di esecuzione a 32 bit e 200 MHz per l'elaborazione in tempo reale e per supportare i protocolli industriali. I dispositivi - compatibili a livello di pin e a livello software - possono contare su un ricco ecosistema di kit software di sviluppo e su una serie di protocolli di comunicazione comprendente Profinet-RT, EtherNet/IP, Profibus ed EtherCat. Il supporto offerto dagli Sdk abbraccia tutti i processori Sitara della serie A (comprese le versioni AM335x e AM4x) estendendosi fino alla linea di prodotti AM5x. Ciò assicura agli Oem l'opportunità di dare vita a software pronti all'uso che consentono di accelerare il time to market. Oltre all'esauriente scelta di prodotti in silicio, gli sviluppatori hanno accesso a un supporto 24/7, a una community open-source interattiva, a tool di sviluppo ricchi di funzionalità e a un software robusto e affidabile, adatto sia a sistemi operativi in tempo reale sia a sistemi operativi di alto livello. La combinazione tra la flessibilità delle soluzioni hardware e la solidità degli strumenti software consente ai Oem che utilizzano i processori Sitara di realizzare progettazioni Arm creative che accorciano le distanze tra gli Mcu di fascia alta e i dispositivi basati su processori Arm di fascia media.
Una rivoluzione nella sensoristica
Sempre per il mondo industriale è da segnalare una soluzione applicativa che potrebbe rivoluzionare il modo in cui siamo abituati a considerare il rilevamento delle grandezze fisiche. Si tratta di un chip capace di convertire le grandezze induttive, generate da una semplice bobina, in valori digitale ad alta risoluzione. Questo approccio originale e creativo ha spinto Texas a creare una categoria di prodotto totalmente nuova: gli "inductance-to-digital converter", o Ldc.
La proposta prevede il chip Ldc1000 contenente tutte le interfacce e i circuiti di condizionamento, conversione e comunicazione con l'Mcu esterno, e una serie di ausili online a supporto della progettazione. Texas ovviamente ha già definito una roadmap di prodotto: per ora le direzioni di sviluppo sono riservate, ma è facile intuire che a breve saranno lanciate nuove configurazioni tagliate sulla base dei numerosissimi feedback applicativi che la società sta acquisendo dai clienti, molti dei quali sono italiani. Il chip può convertire in valori digitali le variazioni dei parametri elettrici provocate su un semplice elemento induttivo da un "target" metallico. I due valori rilevati dal chip sono la corrente induttiva di perdita (Rp) e l'induttanza (L), i quali vengono convertiti con una risoluzione rispettivamente di 16bit e 24 bit. Il progettista del sistema può concentrarsi esclusivamente sul posizionamento e sul profilo dell'elemento sensore (una bobina, una pista su Pcb, una molla meccanica, o anche un semplicissimo filo elettrico), il quale può essere dislocato anche lontano dal chip, in punti precedentemente preclusi ai componenti elettronici o elettromeccanici tradizionali. Il sensing induttivo è una tecnologia senza contatto, a corto raggio che consente il rilevamento affidabile, a basso costo e ad alta risoluzione, di oggetti conduttori, anche in condizioni ostili, o in presenza di polvere, sporco, olio, umidità e così via. La tecnologia induttiva permette una misurazione precisa di parametri quali posizione lineare/angolare, presenza, spostamento, movimento, compressione, deformazione, vibrazione e così via. Ma non solo: grazie alle proprietà magnetiche di molti materiali è possibile effettuare anche rilevamenti di composizione e densità, mettendo in luce, per esempio, la presenza di determinate concentrazioni di elementi metallici. I progettisti possono sfruttare a loro vantaggio queste caratteristiche per sviluppare soluzioni di sensing sino ad oggi inimmaginabili. Come detto, uno o più Ldc permettono di rilevare la presenza di un target con un'elevatissima risoluzione. Il progettista deve solamente determinare una corrispondenza tra i due valori digitali (Rp e L, a 16 e 24 bit) generati dal convertitore induttivo e i valori lineari corrispondenti ai parametri che desidera misurare. Per aiutare i progettisti, Texas mette a disposizione un modulo di valutazione e un programma che consentono di esplorare le varie funzionalità dell'Ldc. Il modulo di valutazione - che si collega via Usb al Pc dove risiede il software di controllo - comprende una bobina da 14 mm su Pcb a due livelli. La bobina e il convertitore possono operare separatamente dall'Mcu per implementare altre soluzioni personalizzate. Oltre al modulo di valutazione è disponibile anche un ampio ecosistema di tool e supporti.
