對于工廠自動化和流程自動化來說,，基于以太網(wǎng)的工業(yè)通信不再是一個遙不可及,、難以實現(xiàn)的愿景,。
但由于成本,、復(fù)雜性和可擴展性的挑戰(zhàn),，串行接口仍是有線通信的標(biāo)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(shè)計和軟件工程師們也熟悉這些標(biāo)準。
然而,，新的嵌入式處理器技術(shù)通過集成對 MAC,、以及 EtherCat 和 Profinet 等各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的支持，幫助加快向以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)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(shè)計挑戰(zhàn)的深入見解，以及嵌入式處理器在以太網(wǎng)普及過程中發(fā)揮的作用,。
用于工業(yè)通信的以太網(wǎng)的主要優(yōu)勢
要滿足現(xiàn)代制造流程對提升效率和靈活性的需求,，就需要通信協(xié)議能夠處理互聯(lián)式系統(tǒng)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(tǒng)需要可靠,、快速地傳輸越來越多的數(shù)據(jù)。
這是以太網(wǎng)非常有優(yōu)勢的領(lǐng)域,，它提供了一種低延遲傳輸數(shù)據(jù)的機制,，尤其適用于時間敏感型網(wǎng)絡(luò)連接和 EtherCAT、Profinet 等協(xié)議,。
“我們正處于邁向工業(yè) 4.0 的轉(zhuǎn)型之旅中,，越來越多的工廠采用以太網(wǎng)來滿足現(xiàn)代系統(tǒng)的高帶寬需求，并更多地利用數(shù)據(jù)驅(qū)動型決策能力,?！钡轮輧x器工廠自動化和控制總經(jīng)理 Alex Weiler 表示，“以太網(wǎng)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(jié)合機器學(xué)習(xí),、預(yù)測性分析和自主機器人功能?！?/p>
嵌入式處理器如何支持向以太網(wǎng)的過渡
在工業(yè)通信設(shè)計中,，嵌入式處理器可確保系統(tǒng)之間的可靠通信。在基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中,，它們?nèi)詫缪萃瑯拥慕巧?，但也有潛力發(fā)揮更大的作用 – 尤其是在預(yù)測性維護和系統(tǒng)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(wǎng)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(guān)鍵作用,，有助于管理互聯(lián)系統(tǒng)之間日益增加的數(shù)據(jù)量，并確保跨網(wǎng)絡(luò)協(xié)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(tǒng)中實時控制和通信發(fā)揮的潛力,。”
雖然嵌入式處理器在工業(yè)通信設(shè)計中的作用從未改變,，但將現(xiàn)代器件與適當(dāng)?shù)能浖浜鲜褂?，可以?yōu)化基于以太網(wǎng)的設(shè)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(fù)雜的軟件,，針對基于以太網(wǎng)的協(xié)議加強實時控制?！盬eiler 表示,。
德州儀器的半導(dǎo)體器件產(chǎn)品系列涵蓋了各種產(chǎn)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(tǒng),，無所不包。這些器件將傳統(tǒng)的實時控制和檢測功能與通信,、存儲,、安全和數(shù)據(jù)處理功能相結(jié)合，而在以前,，只有更高級的系統(tǒng)才具有這些功能,。這些器件還支持多種現(xiàn)場總線協(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，速度最高可達 1Gbps,，可幫助設(shè)計人員更好地管理向以太網(wǎng)的過渡,。
在流程和工廠自動化的過程中，向以太網(wǎng)過渡的后續(xù)行動
工廠內(nèi)外,，以太網(wǎng)連接設(shè)備組成的生態(tài)系統(tǒng)日益擴大,，這些設(shè)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(yīng)鏈,。能夠支持日益增加的傳感器捕獲的更多數(shù)據(jù),，并增強處理能力，也意味著能夠在制造過程中實現(xiàn)更高的靈活性,，還能通過邊緣 AI 功能在網(wǎng)絡(luò)邊緣支持更多的智能和決策,。
德州儀器高級技術(shù)人員 Pekka Varis 表示：“在工廠中廣泛采用以太網(wǎng)的旅程始于更高帶寬、實時通信,，現(xiàn)在正將包括 AI 處理,。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步,，更多數(shù)據(jù)能夠在互聯(lián)應(yīng)用之間傳輸，可在傳感器主動收集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)邊緣做出更多決策,，這將降低延遲，并最終實現(xiàn)更高效,、更安全的運行,。”
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