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强化MCU安全与通讯设计 瑞萨电子让开发工作更轻松

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台湾瑞萨电子协理王裕瑞。

自动化是工控领域的核心技术,在智能化概念出现前,各种自动化机台设备早就被应用在工厂环境中。由于现在产线仍多是人与机器设备共工,稍有疏失就会造成工安事件,因此设备的安全设计非常重要。除了安全性之外,工业通讯也是近期工控领域的焦点议题,完善的通讯架构是智能制造系统的基础,因此在这次的MCU论坛中,台湾瑞萨电子协理王裕瑞就以「工业自动化的安全设计(FuSA)与工业网络(Industrial Network)展望」为题,剖析这工控系统的这两大趋势。

王裕瑞指出,安全性是工厂制造系统的设计前提,尤其现在多数工厂中都有大量的自动化机台,这些机台如果设计不佳或使用不当,就有可能为现场工作人员造成重大伤害。为了让各厂商的机台设备有一致的安全防护,国际电工协会(IEC)制定出IEC 61508规范,并将设立SIL安全完整性等级,SIL纳入要求失效概率与风险减低系数两项条件,定义出4种安全等级,现在工控设备至少需有第三方公正单位认证的SIL3,才能确保其安全性。

对于工控设备的安全性,瑞萨电子从5大面向着手满足市场需求,首先是瑞萨电子的功能安全解决方案,涵盖了开发与认证两大部分,并大幅简化开发与认证流程。其次是该公司使用已经认证的安全软件,使用者无须针对MCU另行开发相关软件。第三是提供了双MCU安全系统版卡做为硬件参考设计,可缩短系统开发时间。第四是提供内涵IEC61508的设计知识标准的安全指南。最后则是有经过认证的编译器,可协助工程师稳定且快速的开发产品。

在工业通讯网络部分,王裕瑞则表示,在智能化趋势下,制造现场的通讯标准主流已转向工业以太网络。从架构来看,制造系统由上往下可分为信息、控制、现场总线、感测等四层网络,这四层网络会因对应的系统设备与运行目标有特殊设计,整体而言,工业通讯系统首重稳定与实时两大特性。至于整体趋势发展,以太网络再高速、大带宽与稳定优势下,现已成为工控系统的首选通讯标准,2018年此标准在制造系统的安装比例已超过一半。

对于市场的工业以太网络需求,瑞萨电子的RX72M与RXV3 CORE提供了完整功能,RX72M系列MCU的功能强大,并可视状况搭配不同等级的RX CORE,RXv1为入门级架构,适用于低功号区域网络,RXv2强化了DSP指令与浮点运算,兼具低功耗与高效能特色。RXv3透过寄存器保存功能改善了中断响应。

整体而言,瑞萨电子已在其MCU产品与核心架构上,强化了工业以太网络功能,同时内建Client端的EtherCAT与大容量快闪存储器,缩建设被内部空间,此外瑞萨的MCU无须更动硬件配置,只需进行替换程序就可支持另一通讯协议,大幅简化设计流程,同时也让产品更具竞争力。