對于工廠(chǎng)自動(dòng)化和流程自動(dòng)化來(lái)說(shuō)，基于以太網(wǎng)的工業(yè)通信不再是一個(gè)遙不可及、難以實(shí)現的愿景。

但由于成本、復雜性和可擴展性的挑戰，串行接口仍是有線(xiàn)通信的標準，鑒于 IO-Link 和 RS-485 的成本效益和可靠性，這也是可以理解的。設計和軟件工程師們也熟悉這些標準。

然而，新的嵌入式處理器技術(shù)通過(guò)集成對 MAC、以及 EtherCat 和 Profinet 等各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的支持，幫助加快向以太網(wǎng)的轉變。我們的處理器團隊采訪(fǎng)了多位德州儀器專(zhuān)家，了解他們針對工業(yè)通信設計挑戰的深入見(jiàn)解，以及嵌入式處理器在以太網(wǎng)普及過(guò)程中發(fā)揮的作用。

用于工業(yè)通信的以太網(wǎng)的主要優(yōu)勢

要滿(mǎn)足現代制造流程對提升效率和靈活性的需求，就需要通信協(xié)議能夠處理互聯(lián)式系統快速增加的帶寬。隨著(zhù)更多的傳感器以及邊緣人工智能 (AI) 等更高級別的處理功能的使用，這些環(huán)境中的系統需要可靠、快速地傳輸越來(lái)越多的數據。

這是以太網(wǎng)非常有優(yōu)勢的領(lǐng)域，它提供了一種低延遲傳輸數據的機制，尤其適用于時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò )連接和 EtherCAT、Profinet 等協(xié)議。

“我們正處于邁向工業(yè) 4.0 的轉型之旅中，越來(lái)越多的工廠(chǎng)采用以太網(wǎng)來(lái)滿(mǎn)足現代系統的高帶寬需求，并更多地利用數據驅動(dòng)型決策能力?！钡轮輧x器工廠(chǎng)自動(dòng)化和控制總經(jīng)理 Alex Weiler 表示，“以太網(wǎng)增強了工廠(chǎng)和流程自動(dòng)化的實(shí)時(shí)能力，使下一代制造業(yè)能夠更多地結合機器學(xué)習、預測性分析和自主機器人功能?！?/p>

嵌入式處理器如何支持向以太網(wǎng)的過(guò)渡

在工業(yè)通信設計中，嵌入式處理器可確保系統之間的可靠通信。在基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )中，它們仍將扮演同樣的角色，但也有潛力發(fā)揮更大的作用 – 尤其是在預測性維護和系統監控方面。

德州儀器處理器部門(mén)的副總裁 Roland Sperlich 表示：“在向基于以太網(wǎng)的通信過(guò)渡的過(guò)程中，嵌入式處理器（從微控制器到微處理器）發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，有助于管理互聯(lián)系統之間日益增加的數據量，并確?？缇W(wǎng)絡(luò )協(xié)議的互操作性。類(lèi)似德州儀器AM2432 微控制器這樣的器件可提供更強的處理能力和集成組件，以及易于使用的開(kāi)源軟件，有助于提升工業(yè)系統中實(shí)時(shí)控制和通信發(fā)揮的潛力?！?/p>

雖然嵌入式處理器在工業(yè)通信設計中的作用從未改變，但將現代器件與適當的軟件配合使用，可以?xún)?yōu)化基于以太網(wǎng)的設計。

“隨著(zhù)如今的嵌入式處理器計算性能不斷提高，工程師可以通過(guò)復雜的軟件，針對基于以太網(wǎng)的協(xié)議加強實(shí)時(shí)控制?！盬eiler 表示。

德州儀器的半導體器件產(chǎn)品系列涵蓋了各種產(chǎn)品，從具有成本效益的微控制器，到基于 Arm? Cortex?-A72x 的高性能片上系統，無(wú)所不包。這些器件將傳統的實(shí)時(shí)控制和檢測功能與通信、存儲、安全和數據處理功能相結合，而在以前，只有更高級的系統才具有這些功能。這些器件還支持多種現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，速度最高可達 1Gbps，可幫助設計人員更好地管理向以太網(wǎng)的過(guò)渡。

在流程和工廠(chǎng)自動(dòng)化的過(guò)程中，向以太網(wǎng)過(guò)渡的后續行動(dòng)

工廠(chǎng)內外，以太網(wǎng)連接設備組成的生態(tài)系統日益擴大，這些設備之間的連接性得到增強，可繼續提升效率并優(yōu)化整個(gè)供應鏈。能夠支持日益增加的傳感器捕獲的更多數據，并增強處理能力，也意味著(zhù)能夠在制造過(guò)程中實(shí)現更高的靈活性，還能通過(guò)邊緣 AI 功能在網(wǎng)絡(luò )邊緣支持更多的智能和決策。

德州儀器高級技術(shù)人員 Pekka Varis 表示：“在工廠(chǎng)中廣泛采用以太網(wǎng)的旅程始于更高帶寬、實(shí)時(shí)通信，現在正將包括 AI 處理。隨著(zhù)半導體技術(shù)的進(jìn)步，更多數據能夠在互聯(lián)應用之間傳輸，可在傳感器主動(dòng)收集數據的網(wǎng)絡(luò )邊緣做出更多決策，這將降低延遲，并最終實(shí)現更高效、更安全的運行?！?/p>

關(guān)于德州儀器 (TI)

德州儀器 (TI)（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力于設計、制造、測試和銷(xiāo)售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車(chē)、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設備和企業(yè)系統等市場(chǎng)。我們致力于通過(guò)半導體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實(shí)用，創(chuàng )造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng )新都建立在上一代創(chuàng )新的基礎之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現半導體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數十年來(lái)乃至現在一直在做的事。

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