網(wǎng)絡傳感器緊扣工業(yè)自動化脈搏

可編程邏輯控制器(PLC)

一般而言，PLC均為基于微控制器或者處理器的系統(tǒng)，它們所接收的信息來自于分布在工廠內(nèi)的各種傳感器以及系統(tǒng)操作員。根據(jù)這兩種信息源所提供的信息，PLC發(fā)起動作來控制生產(chǎn)線的過程。

馬達驅(qū)動器

馬達驅(qū)動器是對PLC指令做出實際響應的一些機器零件。例如，在汽車組裝工廠，傳感器向PLC提供汽車車身位置的相關信息。PLC便會對這種信息做出響應，向馬達控制單元發(fā)出指令，讓其控制機械臂對汽車進行點焊。

在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，這四大部分的連接是通過高速、低延遲網(wǎng)絡實現(xiàn)的。這個網(wǎng)絡確保對PLC對傳感器或者操作員信息輸入做出快速響應?？偟膩碚f，當今的工業(yè)自動化系統(tǒng)是實時、具有決策能力的高精密系統(tǒng)，能夠精確控制高速生產(chǎn)過程。

未來面臨的挑戰(zhàn)

工業(yè)自動化將面臨的基本挑戰(zhàn)與我們已經(jīng)克服了的一些挑戰(zhàn)一樣。為了取得更好的結(jié)果，控制系統(tǒng)必須繼續(xù)提高其實時響應能力、可靠性、精確性、精密性和整體成熟度。要想滿足這些要求，一個必不可少的條件是不斷發(fā)展組網(wǎng)和其它聯(lián)網(wǎng)技術。

在工業(yè)自動化市場上，有超過120種串行通信標準和25種基于以太網(wǎng)的協(xié)議，它們都可以部署于我們今天的工廠里。問題是，我們?nèi)鄙俚牟⒉皇墙鉀Q方案，而是它們的多樣性，以及部署它們的方法。

每一種流行的工業(yè)通信協(xié)議，例如：PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT、Ethernet/IP等，均有一個或者多個重要的傳感器、PLC、HMI和馬達驅(qū)動器供應商在背后提供支持。使用多家廠商的組件來實現(xiàn)工業(yè)自動化系統(tǒng)，通常會要求部署多家廠商支持的數(shù)種通信協(xié)議。這便增加了整體系統(tǒng)的復雜度，并且拉高了成本。例如，當今的許多自動化系統(tǒng)一般都使用一種中央處理器(CPU)來運行應用程序，然后再使用另一種離散組件，例如：應用程序?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)或者現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，專門用于通信協(xié)議處理。在一些被通信協(xié)議視作從設備的自動化組件中，更是如此。

大多數(shù)工業(yè)自動化通信協(xié)議均使用了分級主/從構(gòu)架。主設備一般為PLC，要不就是一些智能控制單元。從設備一般為馬達驅(qū)動器以及一些不發(fā)起動作或者控制過程的傳感器。為了實現(xiàn)自動化系統(tǒng)承載網(wǎng)絡所需的高速、低延遲通信，許多協(xié)議增強了與這些從設備有關的媒體訪問(MAC)層功能。這給從設備帶來更大的本地協(xié)議處理負擔，最終導致在分布式從設備中使用協(xié)議處理專用ASIC或者FPGA。而由于工業(yè)自動化系統(tǒng)中的從設備通常多于主設備，極大增加了整體系統(tǒng)的成本。

TI與您一同應對挑戰(zhàn)

戰(zhàn)勝工業(yè)自動化面臨的這些挑戰(zhàn)需要先進技術，以實現(xiàn)通信聯(lián)網(wǎng)和合理化。TI一直致力于為工業(yè)自動化系統(tǒng)制造商提供嵌入式處理器、傳感器、軟件搭建模塊和支持工具的完整解決方案。這種技術必須簡單、具有高成本效益，以滿足這類系統(tǒng)中重要組件的需求(PLC、HMI、傳感器和馬達驅(qū)動器)，并同時支持主從設備的分級要求。此外，TI重點提供高效的支持方案，針對客戶各異的需求，簡化其工廠自動化系統(tǒng)的部署。

基于Sitara? ARM?的處理器在工業(yè)自動化應用中的良好業(yè)績，證明了TI解決方案的成功。Sitara AM18x ARM9?(以及最新的AM335x ARM Cortex?-A8片上系統(tǒng)(SoC))，集成了多個處理內(nèi)核、實時通信加速器，用于多協(xié)議處理、實時和高級操作系統(tǒng)、圖形處理和大量其它資源的處理工作，以克服未來幾年工業(yè)自動化所面臨的挑戰(zhàn)。

特別是AM335x ARM Cortex-A8 SoC，它是TI的工業(yè)自動化發(fā)展戰(zhàn)略的例證。使用275GHz到1GHz的處理速度，AM335x SoC可以滿足智能傳感器到PLC以及兩者之間其它自動化組件的處理要求。另外，低功耗特點讓AM335x處理器能夠應對最為嚴格的功耗預算。

圖2 Sitara ARM AM335x處理器結(jié)構(gòu)圖

AM335x解決方案擁有多協(xié)議通信能力，無需協(xié)議處理專用離散式ASIC或者FPGA。這從本質(zhì)上讓從設備的材料清單成本降低40%。把對許多流行協(xié)議(例如：PROFIBUS和EtherCAT)的支持集成到AM335x處理器中，可大大簡化AM335x處理器型器件聯(lián)網(wǎng)的工作量。例如，把AM335x處理器型傳感器連接至工廠自動化系統(tǒng)，通常只需對一個典型PHY或者UART界面進行編程，這是大多數(shù)工業(yè)編程人員都已經(jīng)非常熟悉的工作。由于無需再進行艱苦的學習，因此縮短了部署時間，降低了成本。