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擁抱Industry 4.0 NI擴展平台與可編程系統發展方向

上網時間: 2013年09月05日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:NI Week  CPS  虛擬儀控  可編程系統  LabVIEW 

作者:Janie Love

美商國家儀器(National Instruments;NI)日前舉辦全球圖形化系統設計盛會(NI Week 2013)──這是NI每年公開展示最新研發成果以及未來研究發展方向的重要窗口。NI在今年的大會中透過‘網宇實體系統’(CPS)的概念,延伸該公司持續追求平台導向以及可編程系統的發展方向,同時展現NI如何透過嵌入式系統設計的產品開發路徑在此生態系統中發掘新市場與機會。

今年的NI Week同樣在一場充滿活力、有趣以及展示NI最新產品與創新應用的主題演講中拉開序幕,NI總裁、CEO兼共同創辦人James Truchard首先在主題演說中強調,儀器控制與嵌入式系統持續邁向結合二者的‘虛擬儀控’(virtual instruments)方向發展,他並以該公司去年推出的向量訊號收發器為例,說明這款儀器如今已如預期地被用於通訊與RF等儀器應用,同時還被用來打造軟體定義無線電(SDR)。那麼,NI的下一步該如何發展呢?Truchard引用一項德國的研究報告表示,主導‘第四次工業革命’的關鍵將是所謂的‘網宇實體系統’(cyber physical systems;CPS)。

‘第四次工業革命’來臨

Truchard指出,Industry 4.0--第四次工業革命已經來臨。在此過程中最具關鍵的組成就是CPS,它包括從運算到通訊的一切,廣泛地出現在“智慧電網、圖形化系統設計,以及製造等領域。”

Truchard說明這第四次工業革命--第一次工業革命與水和蒸汽有關,第二次工業革命導入了電力與大量生產,第三次工業革命帶來了電子系統與IT自動化。現在,最新的工業革命則包括了雲端運算、工業乙太網路、單一平台提供先進測量與控制,以及採用更整合方式分析資料的巨量資料分析等。Truchard並以特斯拉汽車公司(Tesla Motors)為汽車製造引進許多先進新技術為例說明製造業的Industry 4.0。

Industry 4.0從21世紀中期就已經展開了,Truchard明白指出,如今無所不在的物聯網、機器人、感測器以及快速的控制原型等技術,正象徵第四次工業革命的發展里程碑,他強調:“現在我們正看著一個可編程世界的出現--這是一個匯集了運算、控制與通訊的新技術。”


Truchard說明Industry 4.0--第四次工業革命已經來臨!
(來源:NI)

然而,第四次工業革命的關鍵──CPS又是什麼呢?NI資深行銷副總裁Eric Starkloff為此下一代通訊系統概念加以解釋。他表示,CPS事實上是一種即將改變現有開發方式的可編程系統,但取決於你所在的產業,它分別具有不同的名稱。例如,如果你任職於工業自動化領域,你可能會稱其為INDUSTRIE 4.0。在機器人/機電整合領域,你可以稱它為CPS。而在IT世界,它就是大家熟悉的‘物聯網’(IoT)了。例如草坪灑水系統與氣象報告連結,在知道即將下雨後就不會在那之前自動灑水了。

Starkloff表示,在這個可編程的世界中將以平台為中心。他還列舉最近歷史上一些具突破性的平台,包括PC、網頁、iOS和Android等。然而,他也語出驚人地指出:“客製化硬體設計正邁向終結!如今每個人都致力於打造一款平台。”

儘管這樣的宣告目前聽來有些言之過早,但它的確是未來的發展趨勢。同時,它也是NI在開發嵌入式系統等新一代產品時持續追隨的方向。事實上,繼NI去年發表首款軟體定義儀器──向量訊號收發器(VST)而成為熱門產品後,NI CompactRIO 9068正成為今年NI Week上最受矚目的明星產品──它也是NI首款軟體定義嵌入式控制器。

打造以平台為導向的可編程系統

“處理器與FPGA的結合是實現這一概念的關鍵,”Truchard強調。NI發佈基於賽靈思賽靈思公司(Xilinx) Zynq-7020 SoC的首款產品cRIO-9068就是這樣的組合,結合了667MHz雙核心ARM Cortex-A9處理器以及擁有85,000個邏輯閘與220片DSP的Artix-7 FPGA。這款以軟體設計的嵌入式控制器可執行較上一代產品更高四倍的性能,同時也有助於FPGA提供較以往更先進的控制、訊號處理、濾波、先進的計時以及其他邏輯功能。

此外,它還包括一個基於Linux的即時作業系統,為LabVIEW Real-Time和C/C++應用程式開發人員提供更高度的靈活性,同時還可擴展至-40至70℃的工作溫度範圍。

當然,NI的旗艦平台就是LabVIEW,在今年的NI Week上也發佈了最新的軟體版本。 Starkloff說,LabVIEW的應用程式商店下載次數至今已經超過2百萬次了。LabVIEW 2013的一些亮點包括程式碼管理、建檔與除錯等最新進展。例如,現在開發人員可在程式碼中建立書籤(NI在宣佈這一新功能時,台下還響起了一陣熱烈的掌聲),以及為圖表中的節點或結構添加附註等功能。

NI資料擷取行銷總監Chad Chesney與產品行銷工程師Doug Farrell在會中介紹堅固耐用的乙太網路CompactDAQ(cDAQ-9188XT)機箱。這款8槽式乙太網路機箱是專為在極端環境下的分佈式或遠程測量而設計,它可承受從-40-70℃的溫度、50g的撞擊以及5g的振動。

採用這款cDAQ-9188XT的最酷應用之一要算是‘北美之鷹’(North American Eagle)計劃了。這項計劃採用改造後的Lockheed F-104A-10 Starfighter戰機,目標在於打破地表速度最快的賽車記錄。北美之鷹計劃採用了NI新款cDAQ-9188XT乙太網路機箱,測量這輛賽車周圍的振動、應力與壓力。這部賽車目前可達到的最高紀錄是每英哩4.2秒,該團隊期望能在今年十月前突破這項速度記錄。


北美之鷹計劃採用NI新款cDAQ-9188XT乙太網路機箱,測量賽車周圍的振動、應力與壓力。
(來源:NI)

隨著新平台的發表,顯示NI正為Linux用戶張開雙臂。新款基於Real-Time Linux的作業系統讓LabVIEW用戶也能利用Linux社群的工具庫取得應用程式與IP,並移植於其LabVIEW應用中。NI嵌入式系統軟體總監Omid Sojoodi指出,過去幾年來,他的開發團隊投入了60名人力與資源力於開發Linux Real-Time,同時也為整個Linux社群及Linux核心帶來了重大的進展。





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