是誰緊扣工業自動化脈搏？網絡傳感器！

2013-10-16 10:18:34 德州儀器　點擊量：評論 (0)

概要在當今競爭日益激烈的全球市場中，高效的工業生產能力通常取決于每間工廠自動化系統的速度、精度和可靠度。即使是在一些低勞動力成本的地區，制造廠商們也渴望提高其自動化系統的精密度，因為他們知道，如果

工業自動化通信協議均使用了分級主/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器以及一些不發起動作或者控制過程的傳感器。為了實現自動化系統承載網絡所需的高速、低延遲通信，許多協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議處理負擔，最終導致在分布式從設備中使用協議處理專用ASIC或者FPGA。而由于工業自動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

戰勝工業自動化面臨的這些挑戰需要先進技術，以實現通信聯網和合理化。TI一直致力于為工業自動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。這種技術必須簡單、具有高成本效益，以滿足這類系統中重要組件的需求(PLC、HMI、傳感器和馬達驅動器)，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的部署。

基于Sitara™ ARM®的處理器在工業自動化應用中的良好業績，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(SoC))，集成了多個處理內核、實時通信加速器，用于多協議處理、實時和高級操作系統、圖形處理和大量其它資源的處理工作，以克服未來幾年工業自動化所面臨的挑戰。

特別是AM335x ARM Cortex-A8 SoC，它是TI的工業自動化發展戰略的例證。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處理器結構圖

AM335x解決方案擁有多協議通信能力，無需協議處理專用離散式ASIC或者FPGA。這從本質上讓從設備的材料清單成本降低40%。把對許多流行協議(例如：PROFIBUS和EtherCAT)的支持集成到AM335x處理器中，可大大簡化AM335x處理器型器件聯網的工作量。例如，把AM335x處理器型傳感器連接至工廠自動化系統，通常只需對一個典型PHY或者UART界面進行編程，這是大多數工業編程人員都已經非常熟悉的工作。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。

AM335x嵌入式處理器在工業控制系統中成功的關鍵是其基于可編程實時單元的工業通信子系統(PRU-ICSS)，它實現了片上多協議處理，并確保主從設備的必備延遲通信。PRU-ICSS由運行在200MHz下的兩個32位RISC處理內核組成。它能夠單循環執行，并且其直接I/O界面以5納秒的速度采樣，確保實時通信所需的高吞吐速率。PRU-ICSS還裝備有一個完整的內存子系統，其由內核指定共用內存和一個32位中斷控制器組成。這些功能以及其邏輯、控制和算法，讓PRU-ICSS成為支持所有流行工業自動化協議(包括PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT和Ethernet/IP等)實時從通信接口的理想選擇。因其可編程特性，PRU-ICSS還可實現定制知識產權(IP)或者定制底層總線。

圖3 PRU-ICSS結構圖

AM335x處理器是一種通用SoC，可有效實現工業自動化網絡中的絕大多數功能。例如，支持2D和3D圖形的備選功能，從而特別適合于HMI單元。另外，由于支持高級操作系統(HLOS)，例如：Linux™、Windows®嵌入版CE和Android™，因此使用AM335x SoC時，操作員可以輕松地與HMI和其它應用程序互動。許多實時操作系統(RTOS)，包括TI的SYS/BIOS™和許多其它第三方RTOS等，為開發人員帶來了高效的傳感器和馬達驅動器解決方案，它們不需要內存密集型HLOS，但需要低延遲的實時性能。

組件的可靠性和壽命是工業自動化系統的另一個關鍵標準。在大多數情況下，這些系統均在惡劣的環境下使用，這是一個巨大的挑戰。由于它們的部署時間和成本，工廠自動化系統的預計有效壽命周期通常都很長。AM335x處理器證明，它是一種非?？煽康腟oC。它的工作溫度范圍很大，可以持續處于上電狀態達100000小時以上。TI還保證，AM335x解決方案的產品壽命可達10年以上。