在上次的推送中，我們給大家分享了安川電機在機器人控制器中如何使用英特爾FPGA的應用案例，感興趣的讀者可點擊查看詳情。今天我們帶來的是下篇，解答此前留下的兩個關鍵問題。
對編碼器進行交叉監控
在使用機器人或其他工業機械時，嚴格的安全措施是必不可少的，這有助于確保在發生操作錯誤或故障時不會對附近的人或財產造成傷害，并能夠將任何此類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”這個術語指的是通過電路、電子線路或軟件來降低風險。
為了符合功能安全標準，通常需要通過添加額外的安全功能來提升控制系統。在YRC1000上，這些與安全相關的系統被實施在單獨的電路板上。
英特爾FPGA在安全電路板上的任務是根據來自各個軸的編碼器的數據，持續監控機械臂的位置和速度。舉例說明安全功能：當機械臂因為某種原因移動到預定義區域之外，或超過預定義速度時，有一個機制會立即停止軸電機。
YRC1000還集成了各種其他的可靠性和安全性增強功能，包括讓不同的英特爾FPGA交叉監控彼此的編碼器數據。
如何縮短認證所需時間并減輕工作量？
遵守功能安全標準是許多國家和地區的強制性要求。例如，歐盟的2006/42/EC機械指令要求遵守IEC61508。這意味著設備供應商有義務更新其內部質量管理系統以納入相關標準，并整合到開發和驗證流程中。此外，使用第三方機構來認證公司設備符合功能安全標準也是一種常見的方法。
垃圾分揀機器人英特爾認識到該標準的重要性，于2010年（同年，IEC61508第二版發布）推出了業界首個通過IEC61508認證的功能安全數據包，以縮短采用英特爾FPGA的系統通過功能安全合規認證所需的時間。
功能安全數據包適用于IEC61508安全完整性3級及以下的設計，其認證由德國第三方認證機構TüV萊茵負責。數據包包含以下幾項內容。請參見下面的表1以了解功能安全數據包內容的詳細信息：
指南——使用英特爾FPGA開發方法和工具設計滿足IEC61508認證要求的系統；
FMEDA工具——用于計算采用英特爾FPGA的系統的故障率和安全故障比例；
安全手冊——說明如何以符合IEC61508的方式使用英特爾QuartusPrime設計軟件和英特爾FPGA系統；
用于NiosII處理器等硬件的認證IP，以及用于監控FPGA、內存和時鐘信號完整性的符合IEC-61508標準的診斷IP；
英特爾FPGA的最新可靠性報告；
由TüV萊茵出具的合規證書。
功能安全數據包與本文中介紹的機器人控制器一起，幫助縮短了實施功能安全和獲得安全關鍵型工業機械（如工業伺服驅動器、逆變器、安全設備和自動化控制器）認證所需的時間和成本。英特爾估計產品開發時間可以大大縮短，依具體情況而定。在安川電機，英特爾功能安全數據包被成功用于YRC1000安全相關系統，縮短了通過IEC61508SIL2、ENISO10218-1:2011和ENISO13849-1:2015安全標準認證所需的時間。
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在無止境追求生產力和效率、IT進步，以及多國勞動力縮減的背景下，以更智能的運營為特色的智能工廠概念正在引起人們的注意。
這些智能實踐的廣泛采用可能還會伴隨著協作機器人、自主機器人和自主AGV等技術，特別是本文描述的工業機器人的進一步普及。整合第五代電信和專用5G系統的遠程控制應用已經開始試驗。在提高性能和精度的同時，還需要進一步增強安全性和可靠性。
對于滿足安全要求以及應對這些全新智能實踐和其他快速的市場變化來說，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富。作為工業機器人領域的全球領先企業之一，安川電機已經將英特爾FPGA投入使用，以提高機器人控制器的性能和精度，并促進功能安全性的實施。通過采用英特爾功能安全數據包，他們還減輕了獲得功能安全認證所需的工作量。
隨著機器人和其他工業機械環境的不斷發展，英特爾FPGA和功能安全數據包已準備就緒。
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