1. Home
    2. Promotions
RZ/T1

工業物聯網 IIoT 大航海時代!
一份提案書──獻給
勾繪未來藍圖的工程師們

第三章
身處市場及技術皆瞬息萬變的局面,我們能否想像三年後的產業發展? 「工業物聯網(IIoT)大航海時代:獻給描繪未來藍圖工程師們的提案書」,為您提供放眼三年後企劃案的相關線索。
身處市場及技術皆瞬息萬變的局面,我們能否想像三年後的產業發展? 「工業物聯網(IIoT)大航海時代:獻給描繪未來藍圖工程師們的提案書」,為您提供放眼三年後企劃案的相關線索。身處市場及技術皆瞬息萬變的局面,我們能否想像三年後的產業發展? 「物聯網(IoT)大航海時代:獻給描繪未來藍圖工程師們的提案書」 案書」,為您提供放眼三年後企劃案的相關線索。

第三章RZ/T1 的應用潛力已獲伺服馬達控制權威專家肯定

在第一章與第二章的內容裡,我們檢視了工廠自動化(FA)
邁向物聯網(IoT)與機間互動(M2M)的各項變革,特別著重在伺服馬達控制的相關技術。
在本文中,我們收錄了國立台北科技大學電機系賴炎生教授的精闢解析,他正在推動馬達控制領域的尖端研究;
另一方面,我們也訪談了引領相關革新的頂尖德國FA製造商「K公司」
他們都實際使用了瑞薩電子RZ/T系列產品,
並據此提供研發最前線的真實回饋意見。

RZ/T1:伺服馬達尖端研究的關鍵利器
──訪問國立台北科技大學電機系賴炎生教授

賴炎生 博士
Fellow IEEE
科技部電力學門召集人
國立台北科技大學電機系 講座教授

- 首先,請教 貴團隊目前研究的主題是什麼呢?

 過去20年來,我們在FA相關領域的研究主題是制振控制與伺服驅動器控制,特別是AC驅動器、BLDC馬達驅動器(無論是否含霍爾感測器)的PWM控制、感應馬達驅動器的弱磁控制以及SMPMSM與IPMSM的MTPA與MTPV控制等。

    [專有詞彙]

  • SMPMSM(表面黏著永磁同步馬達)
  • IPMSM(內置永磁同步馬達)
  • MTPA(每安培最大轉矩)
  • MTPV(每伏特最大轉矩)

- 請深入說明您如何運用RZ/T1、針對何種系統進行研發?另外,請問RZ/T1對於目標系統的適用度如何?

 我們目前的研究,主要是使用750W SMPMSM與17位元絕對型編碼器來設計並實作高頻寬伺服驅動器,並透過RZ/T1實現了電流、速度和位置迴路等所有控制功能,而我們開發伺服驅動器也是為了深入研究高頻寬控制器。RZ/T1的浮點運算、600 MHz CPU時脈、快速的AD轉換以及可產生高解析度PWM等各項特色,使我們得以在每開關週期達成雙採樣並在8微秒之內計算電流迴路控制。我們的測試結果顯示,僅利用32位元ARM®Cortex®-R4處理器與RZ/T1的FPU即可達成以下結果。

  1. 若為10 kHz開關頻率,電流與速度迴路頻寬分別是1.5 kHz與200 Hz。
  2. 若為20 kHz開關頻率,電流迴路頻寬則是2.6 kHz(速度迴路仍在測試中)。

重點:使用高頻控制器有何效益?

可(在短時間內)建立高頻控制迴路,提升伺服機的運作速度與精度。伺服機若能快速精準地轉動至指定位置(以準確停止而不過衝為理想目標),即可大幅增進工業機器人等設備的生產效率。

- 實際使用之後,您認為RZ/T1有多大的改善?

 我們使用RZ/T1來開發伺服驅動器的過程中,發現了幾項值得關注的優點:

  1. 最高運作頻率600 MHz的浮點CPU可以縮短計算時間和相關的延遲。
  2. 600MHz時脈與12位元解析度的SAR ADC模組(ADC轉換時間600 ns)也減少了取樣的延遲。
  3. 使用多重通訊協定編碼器連接硬體,有效降低CPU處理編碼器資料的負載需求。

- 您認為RZ/T1將對伺服系統的未來發展有何助益?

 利用RZ/T1,可以為伺服系統實現FFT與制振等重要功能。我們已經評估完成電流與速度控制迴路,接下來將開始評估位置控制迴路。我們會將評估結果納入考量,並使用RZ/T1來規劃伺服驅動器的參考套件,相信能夠因應業界需求。為了充分發揮RZ/T1的效能,我們也計劃研究內部多重通訊協定編碼器介面、振動頻率規格與控制以及自動參數判斷等項目。我們預期RZ/T1可讓高效能伺服驅動器控制技術的發展更上層樓。

- 非常感謝您寶貴的時間,您利用RZ/T1進行的研究也顯示伺服驅動器控制技術需要更高的效能,我們由衷期待您的研究成果。

 

高度整合裝置大幅降低設計複雜性
──訪問德國K公司研發經理

-首先請您介紹一下,貴公司正在研發何種產品?適用於何種市場?

 我是K公司的控制工程研發部門經理,負責挑選本公司的策略性uController。FA設備製造商K公司是德國的驅動器技術廠商,提供馬達、齒輪、離合器及剎車等電機產品,以及變頻器、伺服驅動器、PLC及運動控制器等電子產品。我們的產品獲得各種機器製造商的採用,包括塑膠機械、紡織機械、木工機械及再生能源設備等。

-您將瑞薩RZ/T1實作於何種應用領域?為何選用這款裝置?

 RZ/T控制器將用於我們的變頻器及伺服驅動器。我們之所以選擇瑞薩產品,主因在於其效能(SH)、多樣化的產品組合(H8)以及卓越品質(所有裝置)。我們從以前的H8/3048開始就使用瑞薩控制器,最新的產品也搭載了SH2A控制器。今後為了達到更高的效能,採用RZ/T1更是合理的選擇。RZ/T1是一款高度整合的裝置,可涵蓋即時乙太網路通訊的專用周邊設備、編碼器介面,以及Delta-Sigma電流感測器介面。過去必須以FPGA等外部裝置才能實作這項功能,如今使用RZ/T即可大幅降低設計複雜性。如此我們也預期能降低總體材料成本達25%以上。

-實際採用之後,您對RZ/T1的印象如何?

 雖然我們還在初期評估階段,但我確信選用Cortex®-R4而非標準的Cortex®-A7或Cortex®-A9作為核心,是非常正確的決定。相較於採用ARM的競爭產品,這帶來了極佳的即時能力,其中斷回應時間與在SH系統上的表現不相上下。結合了以Cortex®-M3基礎的R-IN引擎,讓我們得以從應用伺服系統的運動控制作業中,將通訊及使用者介面任務區分出來。支援RZ/T系列是瑞薩開發工具的另一項優勢,可讓我們更輕鬆轉移至採用RZ/T1的專案。

-您對下一代的RZ/T1及瑞薩公司的建議是?

 身為軟體開發業者,我們的第一個反應當然是希望有更強大的效能;而我確信下一代RZ/T1將以更高的時脈來搭配Cortex®-R4。我認為提升R-IN引擎子控制器的效能也很重要,從物聯網及工業4.0的所有需求看來,往後交由R-IN引擎處理的應用領域將會增加;其中也包括對作業系統的支援,或許會類似Renesas Synergy軟體平台所提供的功能。此外,就整合式即時乙太網路介面而言,「POWERLINK」的支援功能將成為關鍵。

- 感謝您從產品開發的角度分享精闢見解。根據您對我們新一代產品的寶貴意見,瑞薩將持續開發優質產品,以期符合產品規劃與開發業者的需求。

RZ/T1已獲得伺服馬達領域權威人士的高度評價!請按這裡取得RZ/T1的詳細資料(包含詳細規格、開發工具,及各種應用效能分析…等)。

相關資訊:

RZ/T1運動控制解決方案套件支援快速開發

 雖然本文訪談的兩位對象都身處尖端研發領域的最前線,但並不表示RZ/T1只適合學有專精的技術人士。Renesas供應的RZ/T1運動控制解決方案套件可讓您在短時間內開發高速度、高精度的AC伺服驅動器與工業機器人系統。此套件已包含驅動伺服馬達所需的環境,打開套件30分鐘內即可啟動評估與開發作業並且驅動馬達。此套件亦包含基板設計資訊與軟體控制功能的原始碼,有助於大幅縮短開發時間。在此深入瞭解。

Contact