【導讀】對于工廠自動化和流程自動化來說,基于以太網的工業(yè)通信不再是一個遙不可及、難以實現的愿景。但由于成本、復雜性和可擴展性的挑戰(zhàn),串行接口仍是有線通信的標準,鑒于 IO-Link 和 RS-485 的成本效益和可靠性,這也是可以理解的。設計和軟件工程師們也熟悉這些標準。
對于工廠自動化和流程自動化來說,基于以太網的工業(yè)通信不再是一個遙不可及、難以實現的愿景。
但由于成本、復雜性和可擴展性的挑戰(zhàn),串行接口仍是有線通信的標準,鑒于 IO-Link 和 RS-485 的成本效益和可靠性,這也是可以理解的。設計和軟件工程師們也熟悉這些標準。
然而,新的嵌入式處理器技術通過集成對 MAC、以及 EtherCat 和 Profinet 等各種工業(yè)以太網協議的支持,幫助加快向以太網的轉變。我們的處理器團隊采訪了多位德州儀器專家,了解他們針對工業(yè)通信設計挑戰(zhàn)的深入見解,以及嵌入式處理器在以太網普及過程中發(fā)揮的作用。
用于工業(yè)通信的以太網的主要優(yōu)勢
要滿足現代制造流程對提升效率和靈活性的需求,就需要通信協議能夠處理互聯式系統快速增加的帶寬。隨著更多的傳感器以及邊緣人工智能 (AI) 等更高級別的處理功能的使用,這些環(huán)境中的系統需要可靠、快速地傳輸越來越多的數據。
這是以太網非常有優(yōu)勢的領域,它提供了一種低延遲傳輸數據的機制,尤其適用于時間敏感型網絡連接和 EtherCAT、Profinet 等協議。
“我們正處于邁向工業(yè) 4.0 的轉型之旅中,越來越多的工廠采用以太網來滿足現代系統的高帶寬需求,并更多地利用數據驅動型決策能力?!钡轮輧x器工廠自動化和控制總經理 Alex Weiler 表示,“以太網增強了工廠和流程自動化的實時能力,使下一代制造業(yè)能夠更多地結合機器學習、預測性分析和自主機器人功能。”
嵌入式處理器如何支持向以太網的過渡
在工業(yè)通信設計中,嵌入式處理器可確保系統之間的可靠通信。在基于以太網的網絡中,它們仍將扮演同樣的角色,但也有潛力發(fā)揮更大的作用 – 尤其是在預測性維護和系統監(jiān)控方面。
德州儀器處理器部門的副總裁 Roland Sperlich 表示:“在向基于以太網的通信過渡的過程中,嵌入式處理器(從微控制器到微處理器)發(fā)揮著關鍵作用,有助于管理互聯系統之間日益增加的數據量,并確??缇W絡協議的互操作性。類似德州儀器AM2432 微控制器這樣的器件可提供更強的處理能力和集成組件,以及易于使用的開源軟件,有助于提升工業(yè)系統中實時控制和通信發(fā)揮的潛力?!?/p>
雖然嵌入式處理器在工業(yè)通信設計中的作用從未改變,但將現代器件與適當的軟件配合使用,可以優(yōu)化基于以太網的設計。
“隨著如今的嵌入式處理器計算性能不斷提高,工程師可以通過復雜的軟件,針對基于以太網的協議加強實時控制?!盬eiler 表示。
德州儀器的半導體器件產品系列涵蓋了各種產品,從具有成本效益的微控制器,到基于 Arm? Cortex?-A72x 的高性能片上系統,無所不包。這些器件將傳統的實時控制和檢測功能與通信、存儲、安全和數據處理功能相結合,而在以前,只有更高級的系統才具有這些功能。這些器件還支持多種現場總線協議和工業(yè)以太網協議,速度最高可達 1Gbps,可幫助設計人員更好地管理向以太網的過渡。
在流程和工廠自動化的過程中,向以太網過渡的后續(xù)行動
工廠內外,以太網連接設備組成的生態(tài)系統日益擴大,這些設備之間的連接性得到增強,可繼續(xù)提升效率并優(yōu)化整個供應鏈。能夠支持日益增加的傳感器捕獲的更多數據,并增強處理能力,也意味著能夠在制造過程中實現更高的靈活性,還能通過邊緣 AI 功能在網絡邊緣支持更多的智能和決策。
德州儀器高級技術人員 Pekka Varis 表示:“在工廠中廣泛采用以太網的旅程始于更高帶寬、實時通信,現在正將包括 AI 處理。隨著半導體技術的進步,更多數據能夠在互聯應用之間傳輸,可在傳感器主動收集數據的網絡邊緣做出更多決策,這將降低延遲,并最終實現更高效、更安全的運行。”
關于德州儀器 (TI)
德州儀器 (TI)(納斯達克股票代碼:TXN)是一家全球性的半導體公司,致力于設計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片,用于工業(yè)、汽車、個人電子產品、通信設備和企業(yè)系統等市場。我們致力于通過半導體技術讓電子產品更經濟實用,創(chuàng)造一個更美好的世界。如今,每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎之上,使我們的技術變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠,從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用,這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。
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