网络传感器紧扣工业自动化脉搏

可编程逻辑控制器(PLC)

一般而言，PLC均为基于微控制器或者处理器的系统，它们所接收的信息来自于分布在工厂内的各种传感器以及系统操作员。根据这两种信息源所提供的信息，PLC发起动作来控制生产线的过程。

马达驱动器

马达驱动器是对PLC指令做出实际响应的一些机器零件。例如，在汽车组装工厂，传感器向PLC提供汽车车身位置的相关信息。PLC便会对这种信息做出响应，向马达控制单元发出指令，让其控制机械臂对汽车进行点焊。

在工业自动化系统中，这四大部分的连接是通过高速、低延迟网络实现的。这个网络确保对PLC对传感器或者操作员信息输入做出快速响应。总的来说，当今的工业自动化系统是实时、具有决策能力的高精密系统，能够精确控制高速生产过程。

未来面临的挑战

工业自动化将面临的基本挑战与我们已经克服了的一些挑战一样。为了取得更好的结果，控制系统必须继续提高其实时响应能力、可靠性、精确性、精密性和整体成熟度。要想满足这些要求，一个必不可少的条件是不断发展组网和其它联网技术。

在工业自动化市场上，有超过120种串行通信标准和25种基于以太网的协议，它们都可以部署于我们今天的工厂里。问题是，我们缺少的并不是解决方案，而是它们的多样性，以及部署它们的方法。

每一种流行的工业通信协议，例如：PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT、Ethernet/IP等，均有一个或者多个重要的传感器、PLC、HMI和马达驱动器供应商在背后提供支持。使用多家厂商的组件来实现工业自动化系统，通常会要求部署多家厂商支持的数种通信协议。这便增加了整体系统的复杂度，并且拉高了成本。例如，当今的许多自动化系统一般都使用一种中央处理器(CPU)来运行应用程序，然后再使用另一种离散组件，例如：应用程序专用集成电路(ASIC)或者现场可编程门阵列(FPGA)，专门用于通信协议处理。在一些被通信协议视作从设备的自动化组件中，更是如此。

大多数工业自动化通信协议均使用了分级主/从构架。主设备一般为PLC，要不就是一些智能控制单元。从设备一般为马达驱动器以及一些不发起动作或者控制过程的传感器。为了实现自动化系统承载网络所需的高速、低延迟通信，许多协议增强了与这些从设备有关的媒体访问(MAC)层功能。这给从设备带来更大的本地协议处理负担，最终导致在分布式从设备中使用协议处理专用ASIC或者FPGA。而由于工业自动化系统中的从设备通常多于主设备，极大增加了整体系统的成本。

TI与您一同应对挑战

战胜工业自动化面临的这些挑战需要先进技术，以实现通信联网和合理化。TI一直致力于为工业自动化系统制造商提供嵌入式处理器、传感器、软件搭建模块和支持工具的完整解决方案。这种技术必须简单、具有高成本效益，以满足这类系统中重要组件的需求(PLC、HMI、传感器和马达驱动器)，并同时支持主从设备的分级要求。此外，TI重点提供高效的支持方案，针对客户各异的需求，简化其工厂自动化系统的部署。

基于Sitara™ ARM®的处理器在工业自动化应用中的良好业绩，证明了TI解决方案的成功。Sitara AM18x ARM9™(以及最新的AM335x ARM Cortex™-A8片上系统(SoC))，集成了多个处理内核、实时通信加速器，用于多协议处理、实时和高级操作系统、图形处理和大量其它资源的处理工作，以克服未来几年工业自动化所面临的挑战。

特别是AM335x ARM Cortex-A8 SoC，它是TI的工业自动化发展战略的例证。使用275GHz到1GHz的处理速度，AM335x SoC可以满足智能传感器到PLC以及两者之间其它自动化组件的处理要求。另外，低功耗特点让AM335x处理器能够应对最为严格的功耗预算。

图2 Sitara ARM AM335x处理器结构图

AM335x解决方案拥有多协议通信能力，无需协议处理专用离散式ASIC或者FPGA。这从本质上让从设备的材料清单成本降低40%。把对许多流行协议(例如：PROFIBUS和EtherCAT)的支持集成到AM335x处理器中，可大大简化AM335x处理器型器件联网的工作量。例如，把AM335x处理器型传感器连接至工厂自动化系统，通常只需对一个典型PHY或者UART界面进行编程，这是大多数工业编程人员都已经非常熟悉的工作。由于无需再进行艰苦的学习，因此缩短了部署时间，降低了成本。