La robótica y los accionamientos industriales requieren diversidad técnica, máxima potencia de procesamiento y elevado nivel de seguridad
Microcontrolador para equipos industriales de alto rendimiento
Las plantas industriales generan numerosos desafíos de desarrollo. A la hora de hacer frente y superar estos retos, disponer del microcontrolador adecuado resulta crucial, así como contar con diseños iniciales extensos, pruebas rigurosas y cumplimiento de los estándares y las regulaciones de cada sector.
Al desarrollar aplicaciones de gama alta, como robótica y accionamientos industriales, y sistemas a bordo de vehículos eléctricos (VE), la energía, el rendimiento, la eficiencia y la seguridad son aspectos de suma importancia. La elección del microcontrolador óptimo contribuye significativamente a cumplir estos objetivos. Este dispositivo tiene que ser de alta calidad, flexible, potente y eficiente y poseer características que permitan adaptarse a un entorno exigente que se encuentra en constante cambio.
Las exigencias que se imponen a los controles en las plantas industriales modernas son cada vez más complejas y los volúmenes de datos que se procesan crecen sin parar. Esto también crea grandes retos a los desarrolladores de tales controles. Aparte de procesar estos volúmenes de datos de forma eficiente, los sistemas también deben mantener la integridad de la información. La eficacia de la gestión y la asignación de los recursos en la CPU, así como el uso de la memoria interna y externa, son de gran importancia.
Además, hay varias especificaciones en tiempo real en las aplicaciones industriales. Para garantizar que todas las tareas se llevan a cabo de manera segura en estos periodos, los retardos y los errores tienen que reducirse al mínimo absoluto. En una producción ininterrumpida, esto puede resultar difícil de implementar, debido, por ejemplo, a las actualizaciones periódicas de software, cuya frecuencia y duración no siempre se conocen.
Para una operación continua de todo el sistema en un entorno industrial, se necesita incorporar diferentes funciones e integraciones clave para asegurar la fiabilidad, las prestaciones y la compatibilidad con requisitos de aplicación específicos. Esto incluye el uso de componentes de grado industrial que se distinguen por una vida útil larga y rangos de temperatura y tensión extendidos. El microcontrolador también debe respaldar las interfaces apropiadas y los protocolos de comunicación asociados y ser compatible con una amplia variedad de bibliotecas y herramientas de software industrial.
Un dispositivo que supera todos estos criterios es el microcontrolador XMC7000 de 32 bits de Infineon, que se basa en el núcleo procesador Arm Cortex M7 y fue desarrollado principalmente para propósitos industriales. Por lo tanto, está equipado con varios periféricos, como CAN-FD, TCPWM y Gigabit Ethernet, y se caracteriza por seguridad de hardware. Sus modos de bajo consumo (low–power) se extienden desde 8 µA. Gracias a su amplio rango de temperatura de -40 a +125 °C, el XMC7000 ofrece un alto nivel de resistencia en entornos industriales adversos, Y, para cumplir los requisitos de diseño de la forma más precisa posible, este modelo garantiza la escalabilidad en lo que se refiere al número de núcleos procesadores y al tamaño de la memoria flash y RAM y se presenta en cuatro tipos de encapsulado/pin y diecisiete variantes de referencia.
Se demanda una red de comunicación local robusta para dotar de una interoperabilidad fiable y segura de todos los componentes importantes para la gestión de motor y alimentación, incluyendo motores, accionamientos, controles y sensores. Para este propósito, el XMC7000 proporciona interfaces de comunicación estandarizadas como CAN-FD, bloques de comunicación serie (SCB) e interfaces Ethernet. Una memoria externa, una interfaz SDHC, una interfaz I2S/TDM y numerosas E/S facilitan la integración y la comunicación entre varios dispositivos y plataformas.
En muchos casos, tareas como la adquisición de los datos de sensor o el control de semiconductores de alimentación externa se tienen que realizar en tiempo real. A la hora de superar estos requisitos, el XMC7000 posee hasta dos núcleos Arm Cortex M7 con velocidades de reloj de hasta 350 MHz, hasta 8 MB de Flash y hasta 1 MB de SRAM. Además, existe una Work Flash de 256 kB que, a diferencia de la Code Flash, está optimizada para una reprogramación significativamente más frecuente.
Protección ante amenazas cibernéticas
El aumento de la conectividad y el intercambio de datos en entornos de producción y automatización conduce inevitablemente a amenazas cibernéticas. En particular, los sistemas de control de motor y potencia son vulnerables a estas amenazas y los ataques pueden interrumpir los procesos de fabricación y suponer un gran riesgo para los datos confidenciales.
Ante estos riesgos, las medidas de seguridad, como actualizaciones de firmware secure–over–the–air (SOTA) y arranque seguro (secure boot), son elementos esenciales en lo que se refiere a garantizar que el firmware adecuado se ejecuta con la máxima seguridad. Las anclas fijas, incluyendo el cifrado, los controles de acceso y los sistemas de detección de intrusión, también ayudan a ofrecer protección ante dichas amenazas. Estas funciones las lleva a cabo el Arm Cortex M0+ integrado, que ejecuta estas tareas en tiempo real.
Convertidores A/D, temporizadores/contadores y PWM (TCPWM) son componentes esenciales
Para respaldar aquellas aplicaciones con accionamientos multieje y el muestreo instantáneo de las señales de sensores analógicos, el MCU posee tres ADC independientes con multiplexores upstream basados en el principio de un registro de aproximación sucesiva (SAR) con la menor latencia para un muestreo en tiempo real. El XMC7000 también tiene un elevado número de bloques TCPWM que se pueden utilizar con flexibilidad. Por ejemplo, al accionar motores asíncronos trifásicos, la tensión media aplicada al motor se puede modificar ajustando de manera inteligente el ciclo de trabajo de la señal PWM para optimizar tanto el rendimiento como la capacidad de respuesta. Para este propósito, los bloques TCPWM se interconectan a nivel de hardware y ofrecen un gran número de posibilidades para la parametrización. Además, hay módulos PWM especiales para el control de motor, que disponen de varias funciones, como cuadratura extendida, generación de PWM asimétrica y ajuste de tiempo muerto.
Y, por si esto fuera poco, el XMC7000 cuenta con características E/S especiales, que se denominan E/S inteligentes. Se pueden parametrizar como lógica de conexión digital (AND, OR, XOR y tablas de búsqueda predefinas). Por lo tanto, las señales de entrada se pueden procesar sin la intervención de la CPU y, por ejemplo, esto hace posible la detección de un determinado patrón en uno o más pines en el modo de ahorro de energía del controlador y reaccionar en consecuencia (circuito de seguridad).
Herramientas de desarrollo
Hay muchas soluciones de software para el XMC7000 que facilitan al usuario el desarrollo de aplicaciones de control de motor o conversión de energía. Por ejemplo, Infineon proporciona la plataforma de desarrollo ModusToolbox para este propósito: se compone de herramientas y recursos de software que contribuyen a simplificar los procesos de diseño. Se puede emplear como una versión independiente o totalmente integrada con el IDE basado en Eclipse. El configurador de dispositivo fácil de usar posibilita un desarrollo constante en múltiples plataformas estándares de la industria, como Eclipse, código VS e IAR. Además, ModusToolbox incluye un conjunto de herramientas de desarrollo, bibliotecas y activos de tiempo de ejecución integrados. Se encuentra disponible de forma gratuita y es compatible con otros muchos productos de Infineon.
Rendimiento, eficiencia energética y seguridad se convierten en el foco principal al desarrollar aplicaciones robóticas, accionamientos industriales y sistemas a bordo de vehículos eléctricos.
El XMC7000 de Infineon tiene todo lo que necesita un microcontrolador en aplicaciones industriales.
Principales características del XMC7000
MCU de 32 bits
como núcleo único o dual basado en el Arm Cortex M7 de 350 MHz y el Arm Cortex M0+ de 100 MHz para criptografía
Hasta 8 MB de Flash, hasta 1 MB de SRAM y caché I/D
Rango de tensión de 2,7 a 5,5 V
Rango de temperatura extendido de hasta 125 °C
Interfaces
CAN FD con hasta diez canales y SCB con hasta once canales
eMMC, SMIF (QSPI/HS-SPI) y 10/100/1000 Mbps Ethernet con hasta dos canales
Convertidor AD
Hasta noventa y seis canales basados en tres convertidores A/D de 12 bits usando el principio de un registro de aproximación sucesiva (SAR ADC)
Temporizador
Control de motor con hasta quince canales, TCPWM (Timer/Counter/PulseWidthModulation – Temporizador/Contador/Modulación por ancho de pulso) de 16 bits y ochenta y siete canales y TCPWM de 32 bits y dieciséis canales
Utilizamos cookies para optimizar nuestro sitio web y nuestro servicio.
Funcional
Siempre activo
El almacenamiento o acceso técnico es estrictamente necesario para el propósito legítimo de permitir el uso de un servicio específico explícitamente solicitado por el abonado o usuario, o con el único propósito de llevar a cabo la transmisión de una comunicación a través de una red de comunicaciones electrónicas.
Preferencias
El almacenamiento o acceso técnico es necesario para la finalidad legítima de almacenar preferencias no solicitadas por el abonado o usuario.
Estadísticas
El almacenamiento o acceso técnico que es utilizado exclusivamente con fines estadísticos.El almacenamiento o acceso técnico que se utiliza exclusivamente con fines estadísticos anónimos. Sin un requerimiento, el cumplimiento voluntario por parte de tu Proveedor de servicios de Internet, o los registros adicionales de un tercero, la información almacenada o recuperada sólo para este propósito no se puede utilizar para identificarte.
Marketing
El almacenamiento o acceso técnico es necesario para crear perfiles de usuario para enviar publicidad, o para rastrear al usuario en una web o en varias web con fines de marketing similares.
