Title

A NEW FPGA AND MULTI-CORE SYSTEM ARCHITECTURE FOR AUTOMATIC GAUGE CONTROL

A NEW FPGA AND MULTI-CORE SYSTEM ARCHITECTURE FOR AUTOMATIC GAUGE CONTROL

Authorship

Zipf, Mark E.; Wisti, David R.; Godwin, Craig K.; Krzewki, Alfred F.

Zipf, Mark E.

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Wisti, David R.

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Godwin, Craig K.

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Krzewki, Alfred F.

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DOI

10.5151/2594-5297-0018

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Abstract

A new architecture based on high-speed, real-time control techniques carefully coordinated with embedded, programmable hardware has been developed. The architecture employs Field Programmable Gate Array (FPGA) hardware coupled with the recent advancements in multi-core processors and real-time operating systems. Hardware-In-The-Loop signal processing and closed-loop control functions can now be fully implemented in programmable hardware elements. Multi-core processors allow real-time operating systems and controls to be implemented in one core, with Windows based Supervisory and HMI functions residing in the other core. This new architecture allows complete systems, including signal processing, real-time control and commercially available Windows HMI systems, to reside within a single computer. This new strategy has been successfully installed and is now fully operational on 5 mills, employing vertical stack (2-high/4-high) and Sendzimir/cluster roll arrangements. These systems have been well received, exceeding customer performance and operational specifications.

Este trabalho trata do desenvolvimento de uma nova arquitetura baseada em tecnicas de alta velocidade de controle em tempo real , cuidadosamente combinadas com apropriado hardware programavel. Tal arquitetura utiliza hardware acoplado a recentes desenvolvimentos, compreendendo processadores multi-core (multi- nucleos) e sistemas de operação em tempo real, denominada FPGA (Field Programmable Gate Array). Processsamento de sinal implementado em hardware e funcoes de malhas fechadas podem agora ser inteiramente implementados em elementos de hardware programaveis. Processsadores multi-core possibilitam sistemas operacionais e controles em tempo-real em um core (nucleo), enquanto um sistema supervisorio baseado em Windows e as funções de IHM (Interface Homem Maquina) permanecem em outro core. Esta nova arquitetura possibilita que sistemas completos, incluindo processamento de sinal, controle em tempo real e sistemas IHM comerciais baseadas em Windows residam dentro de um único computador. Esta nova estratégia tem sido instalada com sucesso e agora inteiramente operacional em 5 laminadores, empregando arrranjos de cilindros em “colunas” verticais (duos / quadruos) e Sendzmir/”cluster”. Estes sistemas tem sido bem aceitos, excedendo as especificações operacionais e de performance dos clientes.

Keywords

Automatic gauge control; Field programmable gate array; Multi-core processors; Real-time operating systems.

Automatic gauge control; Field programmable gate array; Multi-core processors; Real-time operating systems.