是谁紧扣工业自动化脉搏？网络传感器！

2013-10-16 10:18:34 德州仪器　点击量：评论 (0)

概要在当今竞争日益激烈的全球市场中，高效的工业生产能力通常取决于每间工厂自动化系统的速度、精度和可靠度。即使是在一些低劳动力成本的地区，制造厂商们也渴望提高其自动化系统的精密度，因为他们知道，如果

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。

AM335x嵌入式处理器在工业控制系统中成功的关键是其基于可编程实时单元的工业通信子系统(PRU-ICSS)，它实现了片上多协议处理，并确保主从设备的必备延迟通信。PRU-ICSS由运行在200MHz下的两个32位RISC处理内核组成。它能够单循环执行，并且其直接I/O界面以5纳秒的速度采样，确保实时通信所需的高吞吐速率。PRU-ICSS还装备有一个完整的内存子系统，其由内核指定共用内存和一个32位中断控制器组成。这些功能以及其逻辑、控制和算法，让PRU-ICSS成为支持所有流行工业自动化协议(包括PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT和Ethernet/IP等)实时从通信接口的理想选择。因其可编程特性，PRU-ICSS还可实现定制知识产权(IP)或者定制底层总线。

图3 PRU-ICSS结构图

AM335x处理器是一种通用SoC，可有效实现工业自动化网络中的绝大多数功能。例如，支持2D和3D图形的备选功能，从而特别适合于HMI单元。另外，由于支持高级操作系统(HLOS)，例如：Linux™、Windows®嵌入版CE和Android™，因此使用AM335x SoC时，操作员可以轻松地与HMI和其它应用程序互动。许多实时操作系统(RTOS)，包括TI的SYS/BIOS™和许多其它第三方RTOS等，为开发人员带来了高效的传感器和马达驱动器解决方案，它们不需要内存密集型HLOS，但需要低延迟的实时性能。

组件的可靠性和寿命是工业自动化系统的另一个关键标准。在大多数情况下，这些系统均在恶劣的环境下使用，这是一个巨大的挑战。由于它们的部署时间和成本，工厂自动化系统的预计有效寿命周期通常都很长。AM335x处理器证明，它是一种非常可靠的SoC。它的工作温度范围很大，可以持续处于上电状态达100000小时以上。TI还保证，AM335x解决方案的产品寿命可达10年以上。