産業用オートメーション

インテリジェント・オートメーションの加速

インテル® FPGA & SoC ベースの産業用オートメーション・ソリューションなら、産業用システムの設計者は、コストを削減し、市場投入までの期間を大幅に短縮しながら革新的なシステムデザインを実現できます。このソリューションにより、以下を実現できます。 

  • 産業用イーサネットと IEEE802.1 TSN プロトコルを含む柔軟性に優れたマルチプロトコル産業用ネットワーキング
  • セキュアなクラウド接続のプログラマブル・ロジック・コントローラー (PLC)
  • インテル® SoC ベースのドライブオンチップと低コストのインテル® MAX® 10 FPGA で差異化されたモータードライブ


インテルの TÜV 認証済み安全パッケージは、IEC61508 SIL 3 認証プロセスの簡素化と迅速化を実現します。インテルは、デバイス、IP、ツール、ツールフロー、信頼性データを含む包括的な FPGA 機能安全データパッケージ (FSDP) を提供しています。

ネットワーキング

産業用オートメーションの変革

産業用オートメーション・アーキテクチャーの変革が進みつつある中、さらなる効率の向上に向けて、ますます増加するファクトリー・データを基に AI システムが洞察を導き出しています。IEEE 802.1 TSN や OPC-UA などの新しい業界標準セットにより、異なるベンダーの産業用のハードウェア・ソリューションとソフトウェア・ソリューションを効果的に組み合わせることが可能になります。

インテル® FPGA ベースの産業用イーサネットと TSN ソリューションは、スマートで機動的な完全自動運転を目指すインダストリー 4.0 ファクトリーに欠かせない接続性を実現します。FPGA ベースのデザインにより、産業機器メーカーは、機能安全やディープラーニング分析などの新機能をすばやく追加して、クラス最高のパフォーマンス、シームレスで確定的な相互接続性を提供し、安全性およびセキュリティーの要件に準拠した新製品を市場に投入することができます。詳細については、インテルの販売代理店にお問い合わせください。

産業用イーサネット・デザインの簡素化

  • ファクトリー・オートメーション、PLC (プログラマブル・ロジック・コントローラー)、およびモーター制御メーカーは、多様な産業用イーサネット・プロトコルを実装して顧客要件に対応するという課題に直面しています。 インテルの高度に統合された FPGA & SoC、使いやすい開発ツール、および市販の Intellectual Property (IP) を使用すると、柔軟かつコスト効果の高い市場初の製品をすばやく開発できます。

インテルは産業用イーサネット開発に対し以下のソリューションを提供しています。

  • 既存の主な産業用イーサネット・プロトコルをサポート可能
  • プロトコルベンダーへのライセンス料金の前払いが不要
  • 単位当たりの煩雑なロイヤルティー報告要件が不要
  • プロトコルの選択と将来のアップグレードの柔軟性
  • 低コスト

利用可能なプロトコル

プロトコル 供給ベンダー デバイスサポート
IEEE 802.1 TSN (Time Sensitive Networking)  TTTech (IP ライセンスは、deterministicethernetsales@tttech.com に問い合わせ) Cyclone® V SoC

プロトコル 供給ベンダー デバイスサポート
PROFIBUS Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC、Arria® II
PROFINET RT Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC
PROFINET IRT Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC
EtherCAT Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC
Ethernet POWERLINK Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC
EtherNet/IP Soft DLR Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC
Modbus TCP/IP Softing Cyclone® IV、Cyclone® V SoC

Softing 社とインテルによる産業用イーサネットのデザイン

インテルと Softing Industrial Automation 社は、デザインへの産業用イーサネットの追加を容易にするために、ライセンス料金の前払い、出荷に際してのロイヤルティー報告、および使用条件などの交渉が一切不要で、すぐに使用可能なソリューション (AccessIP プログラム) を提供しています。

Softing 社は、ソフトウェア・スタックを含む産業用イーサネット・プロトコル全体をダウンロード提供しています。 

複数の産業用イーサネット・プロトコルに対応するデザインを実現するための 3 つのステップ

  1. 量産への使用を検討するプロトコル IP をダウンロードします。
  2. インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェア・ツールおよび開発キットを使用してプロトコル IP を評価します。
  3. 量産開始の準備が整った段階で、販売代理店から低コストのセキュリティー CPLD を購入します。

以下に示す PROFINET から Ethernet/IP、EtherCAT までのプロトコルにはすべて、同じハードウェアを使用できます。ある時点でいずれかのプロトコルを有効にするには、インテルからセキュリティー CPLD を購入する必要があります。

プロトコルのダウンロード


ETHERCAT プロトコルのダウンロード

Ethernet/IP プロトコルのダウンロード

PROFINET RT/IRT プロトコルのダウンロード
以下のアプリケーション・ノートは、PROFINET の実装ガイドとして役立ちます。
 

評価

インテルと Softing 社によるソリューションの評価および開発

インテルと Softing Industrial Automation 社は、ライセンス料金の前払い、ユニットごとのロイヤルティー報告、および長期にわたる交渉を必要としない、すぐに使用可能なソリューション (AccessIP プログラム) を提供しています。産業用イーサネットを組み込むにはさまざまな方法があり、通信ブリッジ、通信ペリフェラルを使用するか、または図のようにフルシステムをインテル® FPGA に実装します。

産業用イーサネット - 実装例

次のステップ:

1.Softing 社のウェブページの下部にある「Downloads」タブから、IP (Intellectual Property) および関連ドキュメントのパッケージを含むプロトコルをダウンロードします。

注: EtherCAT を使用するには、EtherCAT Technology Group (ETG) の会員になる必要があります (会費は無料です)。会員になると、コンパイル前に IP に入力しなければならない会員識別番号が提供されます。

2.必要に応じて、ハードウェア評価用のプラットフォームを選択します。
3.関心があるプロトコルのドキュメントパッケージに含まれる Softing 評価ライセンス契約に署名します。
4. インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアを使用してシステムを評価、開発します。
5.デザインから量産に移行します。個々のセキュリティー CPLD を含めることにより、量産ライセンス付与要件に対処します。ライセンスを追加して付与する必要はありません。

ハードウェア開発プラットフォーム

デザインから量産への移行

量産システムのライセンス付与

インテルと Softing 社は、お客様が産業用イーサネットを製品にすばやく組み込めるようにします。ライセンスの付与は、ブート時に FPGA にロードされたプロトコル IP のロックを解除する外部セキュリティー CPLD を使用して追跡されます。CPLD を購入せずに製品開発とプロトコル評価を行うと、IP は数分間機能してからタイムアウトします。セキュリティー CPLD は量産前の作業には必要ありません。

セキュリティー CPLD の特長:

  • 単純なインターフェイスで FPGA に接続されます。
  • 使用したライセンスの数を追跡するため、出荷数に応じて支払うだけです。
  • 複数のプロトコルで動作します。対象とするプロトコルのソフトウェアを FPGA にロードして実行します。
  • 複数の製品で使用できます。ポートフォリオ全体でプロトコルを混用して適合させます。製品をカスタマイズしてコンパイル時にお客様の要件を満たします。
  • 4 つのバージョンを利用できます。

プログラマブル・ロジック・コントローラー (PLC)

インテルの IoT (モノのインターネット) およびインダストリー 4.0 向けプログラマブル・ロジック・コントローラー (PLC) ソリューションには、セキュアなエンタープライズ・クラウド接続とヒューマン・マシン・インターフェイス (HMI) に対応したシングルチップ・ハイエンド PLC 実装が含まれています。インテルの PLC オンチップ・ソリューションは、フル・タッチスクリーン HMI、OPC-UA によるエンタープライズ・アプリケーション統合、ハードウェアによる SSL (Secure Sockets Layer) 暗号化をサポートしており、プロセッサー・ベースの暗号化と比較して 4 倍の性能向上を実現し、M2M およびエンタープライズ通信の帯域幅利用を大幅に効率化します。†

インダストリー 4.0 対応 PLC の構築

ファクトリー・コントロール・ネットワークの心臓部にはプログラマブル・ロジック・コントローラー (PLC) が使用されています。これは、ファクトリー・コントロール・ソフトウェアをマスター通信プロトコルスタックとともに実行するアプリケーション・プロセッサーの周辺に構築されます。PLC アーキテクチャーには、プロセッサーのほかに複数の専用ペリフェラル、バックプレーン、およびカスタム・インターフェイスへのサポートが必要とされ、通常これらは FPGA で実装されます。

インテル® SoC は、アプリケーション・プロセッサーと FPGA の両方を 1 つのデバイスに実装できる独自のプラットフォームを提供します。

インテル® SoC による PLC オンチップへの電源供給

プロセッサー、FPGA、およびペリフェラルなどその他の必要な機能をインテル® SoC に統合することによって、消費電力、コスト、およびボードスペースの削減が可能になります。インテルは、シングルチップ上にヒューマン・マシン・インターフェイス (HMI) デザインを統合した完全な PLC の開発を迅速化するために、以下の企業と協力しました。

  • 3S-Smart Software Solutions 社: 主要な PLC ソフトウェア開発会社
  • EXOR International 社: HMI 開発におけるリーダー
  • Barco-Silex 社: セキュリティーおよび暗号化 IP (Intellectual Property) におけるリーダー

その結果実現したソリューションは、FPGA ファブリックでの SSL 暗号化 (プロセッサー・ベースの実装と比較して最大 4 倍高速†) を含め、HMI および OPC-UA によるセキュアなエンタープライズ接続を統合した PLC のシングルチップ実装です。

インテル® SoC による PLC オンチップの実現

インテル® SoC:

  • SoC のデュアルコア ARM* Cortex*-A9 プロセッサーを同期マルチプロセシング (SMP) または非同期マルチプロセシング (AMP) モードで使用して、PLC アプリケーション・ソフトウェア、イーサネット・マスター・プロトコル・スタック、およびモーション・コントロール・ソフトウェアを実行
  • SoC のハード・プロセッサー・システム (HPS) を使用して、PLC システム・プロセッサーに求められる USB、CAN、イーサネット、タイマー、UART などの多くのペリフェラルを実装
  • FPGA ファブリックを使用して、マルチポート・イーサネット・スイッチや TCP/IP オフロードなどの専用ペリフェラルを実装
  • ヒューマン・マシン・インターフェイス (HMI) を FPGA ファブリックに実装
  • OPC-UA によってエンタープライズ接続する IoT クラウドサーバーを SoC に実装
  • OpenSSL 暗号化アクセラレーション・エンジンを FPGA ファブリックに実装

追加情報:

PLC のヒューマン・マシン・インターフェイス (HMI)

現在の PLC デザインでは、簡単な操作・保守、オペレーター・トレーニング、情報の可用性、および安全性を実現するために、タッチスクリーンによる 3D GUI (Graphical User Interface) をはじめとするリッチなヒューマン・マシン・インターフェイス (HMI) が広く普及しています。HMI を別のアプリケーション・プロセッサーでデザインすることは、部品コストの面で不利であるほか、チップ間データ通信の面でも無駄があり、HMI プロセッサーと PLC プロセッサー間の遅延やレイテンシーの増加につながります。SoC のハード・プロセッサー・システム (HPS) を使用すれば、これらの問題を軽減できますが、高性能グラフィックスの実行に必要なプロセッサー・サイクルの点で無駄があります。

FPGA ファブリックに HMI を実装してハード・プロセッサー・システムをオフロード

インテルの HMI ソリューションは、ハード・プロセッサー・システムではなく FPGA ファブリックを利用します。このアプローチでは、HMI を PLC と同じ SoC に統合できることに加え、グラフィック・アクセラレーションおよびタッチスクリーン機能をすべて FPGA ファブリック内で実行することにより、HPS が HMI 関連のグラフィックス演算から解放されます。

CODESYS 統合によるドラッグ・アンド・ドロップ・シンボル・ライブラリー

インテルの HMI ソリューションは、Exor International 社の Cyclone® V SoC 用 JMobile Studio Graphics Editor の形で 3S Software 社の CODESYS PLC と直接統合し、ドラッグ・アンド・ドロップ HMI を実現する広範なシンボル・ライブラリーを提供します。それにより、効率的な情報表現に効果的なグラフィック・インターフェイスを構築し、統合された CODESYS PLC と HMI によるプロセス制御アプリケーションの開発を容易にします。

 

OPC-UA によるセキュアなエンタープライズ通信

OPC は、産業用オートメーション分野およびその他の業界におけるセキュアで確実なデータ交換のための相互運用性規格です。プラットフォームに依存せず、異なるベンダーのデバイス間のシームレスな情報フローを保証します。この規格の策定と管理は OPC Foundation が行っています。2008 年に公開された OPC Unified Architecture (UA) は、各 OPC Classic 仕様の全機能を 1 つの拡張可能なフレームワークに統合したプラットフォーム独立のサービス指向アーキテクチャーです。

インテルのパートナーである Exor International 社のインテルのシングルチップ PLC デザインは、PLC、HMI、ゲートウェイ、およびクラウドサーバーを 1 個の Cyclone® V SoC に統合し、OPC-UA によるセキュアなエンタープライズ通信に対応します。セキュリティーと暗号化は、インテルのパートナーである Barco-Silex 社の暗号化アクセラレーション IP によって OpenSSL で実現します。

FPGA ベースの暗号サポートによるセキュアな IoT、M2M、およびエンタープライズ通信

インテルのパートナーである Barco-Silex 社の容易に統合可能なセキュリティー / 暗号 IP コアにより、PLC アプリケーションにセキュリティーを組み込むことが可能です。FPGA ファブリック・ベースの実装によって優れた性能とセキュリティーが実現すると同時に、スケーラブルな IP コア・フットプリントによってニーズに応じたカスタマイズが可能です。

BARCO Security SoC Solution for Cyclone® V SoC は、以下の機能を提供します。

  • カスタム OS またはベアメタル・プログラミング用 API
  • Linux* カーネルドライバー
  • OpenSSL 統合
  • ハードウェア・アクセラレーション
  • 対称鍵: AES、SHA、DES
  • 公開鍵: RSA、ECC
  • 真の乱数発生器
  • 容易な統合のための AXI* インターフェイス

インテルの FPGA ファブリック・ベースのセキュリティー IP 実装は、プロセッサー・ベースの暗号化と比較して最大 4 倍の性能向上を実現し、セキュアな M2M およびエンタープライズ通信の帯域幅利用を大幅に効率化します。

モーター制御

インテルのモーター制御ソリューション・スイートは、1 個の FPGA による完全な 1 軸 / 多軸モーター制御システムの開発をサポートするリファレンス・デザイン、ソフトウェア・ライブラリー、IP (Intellectual Property) コア、およびモーター制御ハードウェア・プラットフォームと電源ボードのポートフォリオで構成されています。ドライブ・オン・チップ・リファレンス・デザインから、コンパニオン・チップ拡張ソリューションまでを網羅したインテルのモーター制御ソリューションは、柔軟な SoC デザイン・メソドロジーを利用してドライブ製品の差異化を実現します。インテル / MathWorks* のモデルベースおよびソフトウェアベースのツールフローを使用して、C/C++ または Simulink* モデルから直接、インテル® SoC デバイス内のエンベデッド ARM* Cortex*-A9 プロセッサーと FPGA ファブリックにわたって、デザインをパーティショニングすることが可能です。

ドライブの差異化

モーターおよびドライブ装置は、製造、組み立て、包装、ロボット工学、CNC (コンピューター数値制御)、工作機械、ポンプ、産業用ファンなど、多種多様な産業プロセスに利用されています。これらのモーターによって駆動される装置は、産業用電力消費量の 3 分の 2 以上を占めており、その運転効率は工場の利益に直結します。

インテル® FPGA & SoC による効率的なモーター制御デザイン

インテル® FPGA & SoC を使用してモーター制御とモーター制御システムを設計すると、以下の特長により、設計資産保有の総コストを大幅に削減できます。

  • システム・インテグレーション: 1 台のデバイスで、部品数 (BOM) および消費電力の削減と信頼性を実現し、産業用ネットワーク、機能安全、エンコーダーおよび電力ステージ・インターフェイス、および DSP 制御アルゴリズムの課題を解決します。
  • パフォーマンスの拡張性: 拡張性の高い単一のプラットフォームを製品ライン全体で使用することができます。より高速かつ高度な制御ループによってパフォーマンスの向上を実現します。
  • 機能安全: コンプライアンスに要する時間と労力を削減します。インテルは、自社デバイスおよびツール製品について、EC 機械指令 IEC 61508 安全規格の認証を業界で初めて取得した FPGA サプライヤーです。

インテル® FPGA によるドライブ・オン・チップ

上の図に示す単一のインテル® FPGA プラットフォームをベースとするドライブシステムは、ASIC、ASSP、マイクロコントローラー、および DSP デバイスに基づく従来のモーター制御ドライブ設計とは異なり、ドライブに対する多様な要求に対応する拡張性のあるプラットフォームを提供します。

柔軟性の高いデザイン・エントリー・メソドロジー - C/C++ と Simulink*

インテルの柔軟なデザイン・エントリー・メソドロジーは、モーター制御デザインを簡素化します。インテルのモーター制御デザインフローは、エンベデッド・ソフトウェア・エンジニア、システム / インテグレーション・エンジニア、MATLAB*/Simulink* アルゴリズム開発者、および FPGA ハードウェア・エンジニア固有のニーズに柔軟に対応します。ソフトウェアベースのデザインフローを使用して、インテル® FPGA & SoC に統合された ARM* Cortex*-A9 ハード・プロセッサー・システムまたは Nios® II ソフト・プロセッサーをターゲットにすることが可能です。

MathWorks の Simulink* と Embedded Coder* を使用して、Cyclone® V SoC 向け C/C++ コードを生成します。このソリューションは、HDL Coder* のインテル® SoC サポートと組み合わせて使用することにより、シミュレーション、プロトタイピング、検証、および実装にまたがるインテル® SoC のハードウェア / ソフトウェア・ワークフローに利用できます。 詳細については、MathWorks の Intel SoC FPGA サポートページを参照してください。

インテルのモーター制御開発フレームワーク

インテルのモーター制御開発フレームワークは、インテル® Cyclone® FPGA & SoC 向けの高性能統合ドライブ・オン・チップ・モーター制御デザインの容易な開発を実現します。このフレームワークは、1 個の FPGA によるモーター制御システムの開発をサポートするリファレンス・デザイン、ソフトウェア・ライブラリー、IP (Intellectual Property) コア、およびモーター制御ハードウェア・プラットフォームのポートフォリオで構成されています。

モーター制御開発フレームワークでは、システム・レベル・デザイン・ツールと Nios® II および ARM* エンベデッド・プロセッサー用ソフトウェア開発ツールがシームレスに統合されており、アプリケーション・ニーズに合わせてモーター制御リファレンス・デザインの拡張やカスタマイズを行うことが可能です。高性能固定 / 浮動小数点 DSP 機能を搭載し、Nios® II ソフト・プロセッサーをサポートしたインテル® Cyclone® FPGA は、コスト効果の高い 1 軸および多軸ドライブを 1 個の FPGA に統合するための拡張性と柔軟性に優れたプラットフォームを提供します。

モーター制御用の電力変換

インテルでは、電流、電圧制御ループを含む二相双方向 DC-DC コンバーターのデザイン例を備えた、柔軟な電力変換アルゴリズムを実装するための IP を提供しています。この FPGA IP の開発には、DSP Builder for インテル® FPGA を使用しました。 

インテルのモーター制御リファレンス・デザイン

ドライブ・オン・チップ・モーター制御リファレンス・デザイン (多軸)

インテルは、主要モーター制御およびインターフェイス IP と統合された完全な FOC IP サブシステムと、内蔵プロセッサー上で動作するシステム・ソフトウェアを含む 1 軸および多軸ドライブ・オン・チップ・リファレンス・デザイン一式を提供しています。

ドライブ・オン・チップ・リファレンス・デザイン

ドライブ・オン・チップ・リファレンス・デザインは、インテル® Cyclone® FPGA & SoC をターゲットとする、完全に統合された 1 軸および多軸モーター制御システム実装一式です。リファレンス・デザイン (図 1) は、主要モーター制御インターフェイス IP (Intellectual Property) と統合された、最大 4 台の永久磁石同期モーター (PMSM) の同時制御用のソフトウェア・コンフィグレーション可能な磁界方向制御 (FOC) アルゴリズムを実装するものです。

 

モーター制御リファレンス・デザインには、以下の機能が含まれています。

  • デュアル ARM* Cortex*-A9 ハード・プロセッサー・システムまたは Nios® II プロセッサー上で動作し、(モーター位置および速度ループの閉鎖に加えて) 高度な制御およびコンフィグレーションを実行する完全なソフトウェア・システム
  • ソフトウェアによる位置および速度ループを DSP コプロセッサーとしての FPGA による超低レイテンシーの高性能電流制御ループでインターフェイスする、ソフトウェア単独および FPGA アクセラレーションでの FOC 実装
  • 固定小数点精度および浮動小数点精度の実装をサポートする、最適化されたソフトウェア・コンフィグレーション可能 FOC IP サブシステム
  • PWM、シグマ-デルタ ADC インターフェイス / フィルターロジック、位置フィードバック・エンコーダー・インターフェイスなどの主要モーター制御機能を FPGA 内に統合し、すべてソフトウェアで制御
  • モーター制御リファレンス・デザイン

インテルのモーター制御開発キット

以下のハードウェア・プラットフォームがインテルのモーター制御リファレンス・デザインをサポートしています。

タイプ キットとボードの概要 ベンダー
FPGA ホスト制御ボード インテル® MAX® 10 FPGA 開発キット  インテル
FPGA ホスト制御ボード Cyclone® V SoC 開発キット インテル
モーター制御電源ボードオプション (HSMC で FPGA 制御ボードに接続) Tandem Motion Power 48 V Board   Terasic
DC-DC コンバーター インテル® MAX® 10 FPGA 開発キット  インテル

Tandem Motion Power

Cyclone® V SoC FPGA 開発キット、Terasic の SoCKit 開発キット、インテル® MAX® 10 FPGA 開発キットは、ドライブ・オン・チップ・モーター制御リファレンス・デザインをサポートしています。FPGA ホストボード上で実行するデザインは、高速メザニンカード (HSMC) インターフェイスを介してデュアル軸の Tandem Motion Power 48 V Board に接続します。

機能安全

機能安全 (ファンクショナル・セーフティー) 認証取得までの期間短縮と労力削減

インテルは、セーフティー認証プロセスの簡素化と迅速化のために、TÜV Rheinland 社と緊密に協力して、IEC61508 認証済みファンクショナル・セーフティー・データ・パッケージを作成しました。パッケージの内容は以下のとおりです。

  • インテル® FPGA デバイス
  • 診断用および Nios® II プロセッサーのような標準 Intellectual Property (IP)
  • セーフティー・セパレーション・デザイン・フローを含む FPGA デザインフロー
  • インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアなどの開発ツール

TÜV-Rheinland が認証したファンクショナル・セーフティー・デザイン向け FPGA

インテルの認証済みファンクショナル・セーフティー・データ・パッケージはセーフティー・インテグリティー・レベル 3 (SIL3) までの設計に対応し、工業用サーボ / インバーター・ドライブ、セーフティー・デバイス、オートメーション・コントローラーなど、セーフティー・クリティカルな産業用アプリケーションの IEC 61508 機能安全設計の開発期間を短縮し、認証リスクを軽減します。セーフティー・セパレーション・デザイン・フローは、デザイン全体の再認証の必要性を抑えながら、アップグレードとバグ修正が直ちに完了する FPGA の利点を機能安全設計でも発揮することができます。当社のお客様は、このパッケージを産業用および ISO 26262 認証車載アプリケーション、医療機器、および防衛 / 航空宇宙システムに 2010 年から使用しています。 下の図に、2 つの FPGA で実装した代表的なデュアルチャネル SIL3 産業用「セーフ」システムを示します。ファンクショナル・セーフティー・データ・パッケージの型番は IP-ABG-SafetyDP4 (サポート期間 1 年)、IPR-ABG-SafetyDP4 (更新用) です。デザイン例の詳細と入手については、販売代理店にお問い合わせください。

2 つの FPGA で実装した代表的なデュアルチャネル SIL3 産業用「セーフ」システム

TÜV-Rheinland 認証済みセーフティー・データ・パッケージの内容

  • インテルの認証済み FPGA 開発メソドロジーとツールを使用して IEC 61508 認証取得を目的とするシステムを設計するためのガイドライン
  • Cyclone® V SoC の設計時に、故障率と安全側故障割合 (SFF: Safe Failure Fraction) の計算を可能にする FMEDA ツール
  • 信頼性レポートを使用してデバイスを認証する方法を示すアプリケーション・ノート『Functional Safety Silicon Integration』
  • インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアを使用して、IEC 61508 に適合したシステムを FPGA 上で開発する方法を示すアプリケーション・ノート『Functional Safety Tools and Tool Flow』
  • FPGA、メモリー、およびクロック信号のインテグリティーをモニターするための IEC 61508 規格に準拠した診断用 IP (ソースコード付き)
  • 機能安全認証に必要な FPGA デバイスとシステムの FIT (Failure In Time) レートを正確に計算するための包括的なデータ使用ガイドライン
  • 最新の FPGA デバイス信頼性レポート
  • TÜV Rheinland 社の認定証

FPGA デバイスレベルの認証データは、IEC 61508 または同等の規格に必要なデータと評価を提供しなくても FPGA の柔軟性から恩恵を受けられることを意味します。通常は、お客様は第三者認証機関に提出するためのデバイスおよび開発ツールの安全性を証明するためデータを収集し、文書化する必要がありますが、 インテルのファンクショナル・セーフティー・データ・パッケージを使用すれば、お客様によるデバイスやツールの認証の必要はなくなります。実際に使用したお客様によれば、開始から認証取得までのシステム開発期間を最大 2 年短縮できるとのことです。TÜV 社は機能安全関連の認証機関のネットワークで高く評価されている認証機関の 1 つです。

RTL コーディング・ガイドラインを使用すれば、IEC 61508 規格の要件に準拠するのに役立てながらコードの品質と信頼性を改善できます。

機能安全認証のためのデザイン評価はシームレスに行うことができます。インテルが認証した FPGA ベースのデザインフローとメソドロジーに従って付属のチェックリストを利用すれば、高品質のプロジェクト管理と適切なプロジェクト文書の作成が可能です。

ファンクショナル・セーフティーの詳細については、ホワイトペーパー『Developing Functional Safety Systems with TÜV-Qualified FPGAs (PDF)』と『Reducing Steps to Achieve Safety Certification (PDF)』をダウンロードしてください。

セーフティー・デザイン・パーティショニング・ツールフロー

セーフティー・セパレーション・デザイン・フローは、デザイン全体の再認証の必要性を抑えながら、アップグレードとバグ修正が直ちに完了する FPGA の利点を機能安全設計でも発揮することができます。このデザインフローは、セーフティー領域での配置配線の結果が以前に認証されたデザインと全く同じであるエビデンスを提供することにより、非セーフティー領域を変更してもセーフティー領域は完全に維持されることを保証します。セーフティー・セパレーション・デザイン・フローの詳細は、アプリケーション・ノート『FPGA-based Safety Separation Design Flow for Rapid IEC 61508 Certification』をダウンロードしてください。

Nios® II ロックステップ

Nios® II ロックステップ・ソリューションは、インテルが開発したもので、認証済み Nios® II プロセッサーの柔軟性を利用して、厳格な安全認証要件を満たしながらソリューションを市場投入することを可能にします。

ロックステップ・ソリューションは、機能安全規格 IEC 61508 および ISO 26262 に完全に準拠した安全関連集積回路の広い診断カバレッジ、セルフチェック、および高度診断機能を提供します。それにより、開発が難しく、性能を低下させる診断ソフトウェア・テスト・ライブラリーの必要性を減らします。

Nios® II ロックステップ・ソリューションのアプリケーションとしては、高度なモーター制御安全機能 (SS1、セーフティー・エンコーダーと連動する SS2 など) や、産業用イーサネット・アプリケーションの機能安全などがあります。

Nios® II IP には合成可能 RTL、安全マニュアル、ユーザーガイド、および直ちに使用可能なテストベンチが含まれます。詳細は販売代理店までお問い合わせください。

Nios® II 認証認定キット

Nios® II QKit は、ソフトウェア設計者がセーフティー・アプリケーションにおける Nios® II ツールチェーンを使用可能とするためもので資格を得られるようにし、IEC 61508 の要件を SIL 4 まで、ISO 26262 の要件を ASIL D まで達成可能にする目的で、Validas AG によって開発されました。

Nios® II 環境を使ってシステムを開発する場合、Newlib ライブラリーのパーツをシステムに統合できます。そのため、Nios® II QKit は、ターゲット・ハードウェア上で付属のライブラリー・テスト・ケースを実行することで、Newlib のライブラリー認証認定もサポートします。

インテルの Newlib ライブラリー認証認定キットには次の要素が含まれます。

  • 42,000 種類の関数 / 同等のクラスで構成され、4,600 ファイルに含まれる 240 万件のテストケース
  • Newlib ライブラリーの 70 種類以上のメイン関数をカバー
  • Newlib ライブラリー向けのテストが完了したことを示すカバレッジレポート
  • ターゲット・ハードウェア上でテストを実行し、ドキュメントを生成するための認定サポートツール
  • V&V レポートおよび TÜV 社の認証認定書
  • 認証認定に関するユーザーガイド
  • ドキュメント・テンプレート

Nios® II Qkit の詳細情報およびアクセスについては、インテルの販売代理店にお問い合わせください。

SafeFlex、セーフティー・リファレンス・ボード

SafeFlex ファンクショナル・セーフティー・リファレンス・ボードと関連リファレンス・デザインは、SIL3 までの IEC 61508 認証と IEC 13849 PLe Cat 4 が要求されるセーフティー・デザインに対するお客様の作業を軽減するために、インテルと NewTec 社が設計しました。ボードには、セーフティー・アプリケーションのリファレンス・デザインと、セーフティー・デザインを完了するために必要な、セーフティー・コンセプトの構築から最終製品までのステップを説明した資料が含まれます。


SafeFlex ボードの詳細と購入については、NewTec 社にお問い合わせください。

産業用ソリューションの参照リンク

関連情報

アプリケーション別ソリューションを活用し、デザインの課題を解決する方法を紹介します。

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重要なワークロードの高速化を可能にし、規格の進化または要件の変更への適応を支援するカスタマイズ可能なデバイスです。

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