在上次的推送中，我們給大家分享了安川電機(jī)在機(jī)器人控制器中如何使用英特爾FPGA的應(yīng)用案例，感興趣的讀者可點(diǎn)擊查看詳情。今天我們帶來(lái)的是下篇，解答此前留下的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
對(duì)編碼器進(jìn)行交叉監(jiān)控
在使用機(jī)器人或其他工業(yè)機(jī)械時(shí)，嚴(yán)格的安全措施是必不可少的，這有助于確保在發(fā)生操作錯(cuò)誤或故障時(shí)不會(huì)對(duì)附近的人或財(cái)產(chǎn)造成傷害，并能夠?qū)⑷魏未祟?lèi)事件的后果降至最低。雖然這些安全功能的提供方式各異（例如使用安全通告或安全圍圈提供物理屏障），但“功能安全”這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是通過(guò)電路、電子線(xiàn)路或軟件來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)。
為了符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)，通常需要通過(guò)添加額外的安全功能來(lái)提升控制系統(tǒng)。在YRC1000上，這些與安全相關(guān)的系統(tǒng)被實(shí)施在單獨(dú)的電路板上。
英特爾FPGA在安全電路板上的任務(wù)是根據(jù)來(lái)自各個(gè)軸的編碼器的數(shù)據(jù)，持續(xù)監(jiān)控機(jī)械臂的位置和速度。舉例說(shuō)明安全功能：當(dāng)機(jī)械臂因?yàn)槟撤N原因移動(dòng)到預(yù)定義區(qū)域之外，或超過(guò)預(yù)定義速度時(shí)，有一個(gè)機(jī)制會(huì)立即停止軸電機(jī)。
YRC1000還集成了各種其他的可靠性和安全性增強(qiáng)功能，包括讓不同的英特爾FPGA交叉監(jiān)控彼此的編碼器數(shù)據(jù)。
如何縮短認(rèn)證所需時(shí)間并減輕工作量？
分揀機(jī)器人哪家好用遵守功能安全標(biāo)準(zhǔn)是許多國(guó)家和地區(qū)的強(qiáng)制性要求。例如，歐盟的2006/42/EC機(jī)械指令要求遵守IEC61508。這意味著設(shè)備供應(yīng)商有義務(wù)更新其內(nèi)部質(zhì)量管理系統(tǒng)以納入相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并整合到開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證流程中。此外，使用第三方機(jī)構(gòu)來(lái)認(rèn)證公司設(shè)備符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)也是一種常見(jiàn)的方法。
英特爾認(rèn)識(shí)到該標(biāo)準(zhǔn)的重要性，于2010年（同年，IEC61508第二版發(fā)布）推出了業(yè)界首個(gè)通過(guò)IEC61508認(rèn)證的功能安全數(shù)據(jù)包，以縮短采用英特爾FPGA的系統(tǒng)通過(guò)功能安全合規(guī)認(rèn)證所需的時(shí)間。
功能安全數(shù)據(jù)包適用于IEC61508安全完整性3級(jí)及以下的設(shè)計(jì)，其認(rèn)證由德國(guó)第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV萊茵負(fù)責(zé)。數(shù)據(jù)包包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容。請(qǐng)參見(jiàn)下面的表1以了解功能安全數(shù)據(jù)包內(nèi)容的詳細(xì)信息：
指南——使用英特爾FPGA開(kāi)發(fā)方法和工具設(shè)計(jì)滿(mǎn)足IEC61508認(rèn)證要求的系統(tǒng)；
FMEDA工具——用于計(jì)算采用英特爾FPGA的系統(tǒng)的故障率和安全故障比例；
安全手冊(cè)——說(shuō)明如何以符合IEC61508的方式使用英特爾QuartusPrime設(shè)計(jì)軟件和英特爾FPGA系統(tǒng)；
智能自動(dòng)分揀機(jī)器人用于NiosII處理器等硬件的認(rèn)證IP，以及用于監(jiān)控FPGA、內(nèi)存和時(shí)鐘信號(hào)完整性的符合IEC-61508標(biāo)準(zhǔn)的診斷IP；
英特爾FPGA的最新可靠性報(bào)告；
播種式自動(dòng)分揀機(jī)器人由TüV萊茵出具的合規(guī)證書(shū)。
功能安全數(shù)據(jù)包與本文中介紹的機(jī)器人控制器一起，幫助縮短了實(shí)施功能安全和獲得安全關(guān)鍵型工業(yè)機(jī)械（如工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)器、逆變器、安全設(shè)備和自動(dòng)化控制器）認(rèn)證所需的時(shí)間和成本。英特爾估計(jì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間可以大大縮短，依具體情況而定。在安川電機(jī)，英特爾功能安全數(shù)據(jù)包被成功用于YRC1000安全相關(guān)系統(tǒng)，縮短了通過(guò)IEC61508SIL2、ENISO10218-1:2011和ENISO13849-1:2015安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證所需的時(shí)間。
英特爾FPGA滿(mǎn)足工業(yè)機(jī)器人不斷變化的需求
在無(wú)止境追求生產(chǎn)力和效率、IT進(jìn)步，以及多國(guó)勞動(dòng)力縮減的背景下，以更智能的運(yùn)營(yíng)為特色的智能工廠(chǎng)概念正在引起人們的注意。
這些智能實(shí)踐的廣泛采用可能還會(huì)伴隨著協(xié)作機(jī)器人、自主機(jī)器人和自主AGV等技術(shù)，特別是本文描述的工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)一步普及。整合第五代電信和專(zhuān)用5G系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始試驗(yàn)。在提高性能和精度的同時(shí)，還需要進(jìn)一步增強(qiáng)安全性和可靠性。
對(duì)于滿(mǎn)足安全要求以及應(yīng)對(duì)這些全新智能實(shí)踐和其他快速的市場(chǎng)變化來(lái)說(shuō)，英特爾FPGA及其為修改邏輯提供的靈活性必將是一筆寶貴的財(cái)富。作為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的全球領(lǐng)先企業(yè)之一，安川電機(jī)已經(jīng)將英特爾FPGA投入使用，以提高機(jī)器人控制器的性能和精度，并促進(jìn)功能安全性的實(shí)施。通過(guò)采用英特爾功能安全數(shù)據(jù)包，他們還減輕了獲得功能安全認(rèn)證所需的工作量。
菜鳥(niǎo)智能分揀機(jī)器人隨著機(jī)器人和其他工業(yè)機(jī)械環(huán)境的不斷發(fā)展，英特爾FPGA和功能安全數(shù)據(jù)包已準(zhǔn)備就緒。
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