敏捷和智能制造開創工業4.0的未來

近來有關工業4.0的談論十分熱烈，這一術語用于描述制造業領域興起的數字化、自動化和互連計算智能的趨勢。隨著工業4.0的發展，圍繞云計算、物聯網、安全互連以及AI等技術的價值和功能日益凸顯，有望帶來更加智能、穩定和高效的制造。

然而，隨著工業4.0的興起和這些領域的發展，對更高水平的技術和服務的需求也隨之而來。具體而言，需要靈活和安全的工具促進互連，還需要更高級別的數據來優化系統、服務和整體的制造。

使用OPC UA和TSN滿足工業標準

隨著我們不斷向工業4.0邁進，數據采集變得越來越重要。為了收集必要的數據，OPC統一架構（OPC UA）和時間敏感網絡（TSN）越來越流行。

作為一種機器對機器的通信協議，OPC UA是一種獨立于平臺、面向服務的架構，它將OPC規范集成到框架中，可以簡化互連，從而優化集成，自動化系統和軟件應用，同時以安全性為基石。借助OPC UA，您可以輕松連接云端或網絡邊緣的遠程設備，實現診斷、監控、報告和其他服務。

此外，結合TSN出色的實時功能，OPC UA成為不斷發展的制造行業的關鍵解決方案。具體來說，在傳感器和執行器層面將OPC UA與TSN疊加時，就能實現持續的數據流監控，而無需分散操作或降低安全性。

雖然OPC UA通常僅在某些設備支持使用，并且只能共享一小部分可用數據，但目前的一個趨勢是為OPC UA over TSN創建開源堆棧，尤其是Amazon的FreeRTOS，從而簡化和加速高效、智能和安全的現場設備的開發。

使用FPGA增強OPC UA

現場可編程門陣列（FPGA）是一種可以通過編程來執行幾乎任何類型計算功能的半導體芯片，這為OPC UA和TSN提供了獨特的優勢。由于這些器件十分獨特且高度專業化，可以針對特定功能實現輕松定制。

FPGA 不僅能幫助設備制造商開發專用的引擎或協處理器，而且還提供在系統部署后可重新編程或更新的額外優勢。特別是對于制造業而言，由于產品要求經常發生變化，因此在特定機器的開發過程中，這一功能非常重要。此外，工業設備的產品壽命通常為幾十年（而不是短短幾年），因此更新和升級現有機器以支持新標準或滿足不斷變化的技術需求至關重要。此外，隨著對數據的需求不斷增長，FPGA能夠以一致、時間敏感的方式處理數據或執行某些功能。

然而，盡管FPGA功能強大、靈活且性能出眾，但有些人認為軟件開發人員編寫針對FPGA的應用很有難度。由于其架構獨特，許多標準開發環境和編程工具不適用于FPGA。為了克服這一挑戰，使用萊迪思Automate解決方案集合這樣的優化工具至關重要，該產品在最近更新的3.0版本中增加了許多新功能。

Automate 3.0如何優化FPGA并推動OPC UA取得成功

萊迪思的Automate 3.0解決方案集合通過易于使用、低功耗、基于FPGA的RISC-V^?軟件可編程解決方案加速智能自動化系統的開發，同時優化用戶體驗，加速機器人、嵌入式實時網絡、預測性維護、功能安全（FuSa）和安防等應用的開發。

此外，Automate 3.0還利用OPC UA云通信、UPD硬件加速、PCIe^? DMA支持、單線聚合、CNC、運動控制等功能，幫助工業自動化系統設計人員評估、開發和部署最佳應用。

借助Automate 3.0，工業自動化系統設計人員能夠開發基于FPGA的RISC-V軟件可編程工業自動化應用，例如CNC、機器人、具有預測性維護功能的可擴展多通道馬達控制、實時工業網絡以及使用OPC UA的本地到云網絡。

開創工業4.0新未來

隨著我們越來越接近工業 4.0的目標，我們看到對安全性、靈活性和連接性的需求不斷增加。FPGA是解決這三個問題的理想解決方案，借助萊迪思的Automate 3.0解決方案集合，制造業必將變得更快、更智能、更安全。