網(wǎng)絡(luò )傳感器緊扣工業(yè)自動(dòng)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，它們所接收的信息來(lái)自于分布在工廠(chǎng)內的各種傳感器以及系統操作員。根據這兩種信息源所提供的信息，PLC發(fā)起動(dòng)作來(lái)控制生產(chǎn)線(xiàn)的過(guò)程。

馬達驅動(dòng)器

馬達驅動(dòng)器是對PLC指令做出實(shí)際響應的一些機器零件。例如，在汽車(chē)組裝工廠(chǎng)，傳感器向PLC提供汽車(chē)車(chē)身位置的相關(guān)信息。PLC便會(huì )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(chē)進(jìn)行點(diǎn)焊。

在工業(yè)自動(dòng)化系統中，這四大部分的連接是通過(guò)高速、低延遲網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )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?lái)說(shuō)，當今的工業(yè)自動(dòng)化系統是實(shí)時(shí)、具有決策能力的高精密系統，能夠精確控制高速生產(chǎn)過(guò)程。

未來(lái)面臨的挑戰

工業(yè)自動(dòng)化將面臨的基本挑戰與我們已經(jīng)克服了的一些挑戰一樣。為了取得更好的結果，控制系統必須繼續提高其實(shí)時(shí)響應能力、可靠性、精確性、精密性和整體成熟度。要想滿(mǎn)足這些要求，一個(gè)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(shù)。

在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)上，有超過(guò)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(chǎng)里。問(wèn)題是，我們缺少的并不是解決方案，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(gè)或者多個(gè)重要的傳感器、PLC、HMI和馬達驅動(dòng)器供應商在背后提供支持。使用多家廠(chǎng)商的組件來(lái)實(shí)現工業(yè)自動(dòng)化系統，通常會(huì )要求部署多家廠(chǎng)商支持的數種通信協(xié)議。這便增加了整體系統的復雜度，并且拉高了成本。例如，當今的許多自動(dòng)化系統一般都使用一種中央處理器(CPU)來(lái)運行應用程序，然后再使用另一種離散組件，例如：應用程序專(zhuān)用集成電路(ASIC)或者現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)，專(zhuān)門(mén)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(dòng)化組件中，更是如此。

大多數工業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議均使用了分級主/從構架。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動(dòng)器以及一些不發(fā)起動(dòng)作或者控制過(guò)程的傳感器。為了實(shí)現自動(dòng)化系統承載網(wǎng)絡(luò )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(guān)的媒體訪(fǎng)問(wèn)(MAC)層功能。這給從設備帶來(lái)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(zhuān)用ASIC或者FPGA。而由于工業(yè)自動(dòng)化系統中的從設備通常多于主設備，極大增加了整體系統的成本。

TI與您一同應對挑戰

戰勝工業(yè)自動(dòng)化面臨的這些挑戰需要先進(jìn)技術(shù)，以實(shí)現通信聯(lián)網(wǎng)和合理化。TI一直致力于為工業(yè)自動(dòng)化系統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(shù)必須簡(jiǎn)單、具有高成本效益，以滿(mǎn)足這類(lèi)系統中重要組件的需求(PLC、HMI、傳感器和馬達驅動(dòng)器)，并同時(shí)支持主從設備的分級要求。此外，TI重點(diǎn)提供高效的支持方案，針對客戶(hù)各異的需求，簡(jiǎn)化其工廠(chǎng)自動(dòng)化系統的部署。

基于Sitara? ARM?的處理器在工業(yè)自動(dòng)化應用中的良好業(yè)績(jì)，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(SoC))，集成了多個(gè)處理內核、實(shí)時(shí)通信加速器，用于多協(xié)議處理、實(shí)時(shí)和高級操作系統、圖形處理和大量其它資源的處理工作，以克服未來(lái)幾年工業(yè)自動(dòng)化所面臨的挑戰。

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

圖2 Sitara ARM AM335x處理器結構圖

AM335x解決方案擁有多協(xié)議通信能力，無(wú)需協(xié)議處理專(zhuān)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(jiǎn)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(chǎng)自動(dòng)化系統，通常只需對一個(gè)典型PHY或者UART界面進(jìn)行編程，這是大多數工業(yè)編程人員都已經(jīng)非常熟悉的工作。由于無(wú)需再進(jìn)行艱苦的學(xué)習，因此縮短了部署時(shí)間，降低了成本。