مقدمة: نهج جديد لتكامل الاتصالات الصناعية
مع تزايد اتصال أنظمة الأتمتة الصناعية، تزداد أهمية التوافق في الاتصال بين وحدات التحكم والأجهزة الميدانية ومعدات الإنتاج. وغالبًا ما تجمع المصانع الحديثة معدات من شركات مصنّعة متعددة، ما يجعل دعم بروتوكولات إيثرنت الصناعية المختلفة عاملًا أساسيًا عند تصميم الأنظمة.
في 5 نوفمبر 2026، أعلنت شركة Texas Instruments (TI) عن منتجين جديدين للاتصالات الصناعية: وحدة نظام على وحدة (SoM) متعددة البروتوكولات للاتصالات TICS100MOD، ووحدة رئيسية ثنائية القنوات IO-Link باسم TIOM2212.
تدعم TICS100MOD بروتوكولات EtherCAT وEtherNet/IP وPROFINET على منصة أجهزة مشتركة، بينما توفر TIOM2212 واجهة لتوصيل مستشعرات ومشغلات IO-Link بالشبكات الصناعية الأعلى مستوى.
توسّع هذه المنتجات معًا مجموعة منتجات TI للاتصالات الصناعية، وتعالج تحديًا هندسيًا شائعًا: تقليل تعقيد الأجهزة مع الحفاظ على المرونة في مختلف بنيات الشبكات الصناعية.
TICS100MOD: دعم ثلاثة بروتوكولات لإيثرنت الصناعي على منصة واحدة
وحدة TICS100MOD هي وحدة اتصال مدمجة ومعتمدة مسبقًا ومتعددة البروتوكولات، صُممت لدعم ثلاثة معايير راسخة لإيثرنت الصناعي:
- EtherCAT
- EtherNet/IP
- PROFINET
تصفها TI بأنها أصغر وحدة نظام على وحدة (SoM) متعددة البروتوكولات كاملة الوظائف في المجال. وتعتمد بنيتها على المتحكم الدقيق AM2612 (MCU) ومرسل-مستقبل الطبقة المادية لإيثرنت DP83826AI (PHY).
تضم الوحدة نواتَي معالج Arm Cortex-R5F وذاكرة خارجية، ما يوفر موارد المعالجة اللازمة لتشغيل حزم بروتوكولات الاتصال الصناعي كاملة الوظائف.
من أبرز مزاياه إمكانية التبديل بين البروتوكولات المدعومة عبر تحديثات البرامج الثابتة عند بدء التشغيل. ويتيح ذلك لمصنّعي المعدات الحفاظ على تصميم موحّد للأجهزة مع تكييف وظائف الاتصال لتلبية متطلبات العملاء أو المناطق المختلفة.
على سبيل المثال، قد تواجه شركة مصنّعة للآلات تزوّد عدة مصانع بمعدات تفضيلات مختلفة للشبكات. وبدلًا من تطوير أجهزة اتصال منفصلة لكل بروتوكول، يمكن للشركة استخدام منصة مشتركة وتهيئة البروتوكول المطلوب عبر البرامج الثابتة.
يمكن لهذا النهج أن يقلل جهود تطوير الأجهزة، ويبسط صيانة المنتجات، ويحد من عدد إصدارات الأجهزة التي يلزم إدارتها.
من المهم التمييز بين تبديل البروتوكولات المعتمد على البرامج الثابتة وتشغيل البروتوكولات الثلاثة جميعها في الوقت نفسه؛ فهما ليسا متلازمين بالضرورة. وينبغي للمهندسين التحقق من أوضاع التشغيل المدعومة وإعدادات البرامج قبل تصميم بنية الاتصال الكاملة.
TIOM2212: توسيع الاتصال الصناعي ليشمل المستشعرات والمشغلات
TIOM2212 وحدة IO-Link master ثنائية القنوات، مصممة لربط الأجهزة على المستوى الميداني بأنظمة الاتصالات الصناعية ذات المستوى الأعلى.
IO-Link تقنية اتصالات قياسية من نقطة إلى نقطة تُستخدم بين المستشعرات أو المشغلات ووحدة IO-Link master. وتوفر معلومات أكثر من إشارات التبديل التقليدية، إذ تدعم الاتصال ثنائي الاتجاه، وتحديد الأجهزة، وإعداد المعلمات، وبيانات العمليات، ومعلومات التشخيص.
يوفر TIOM2212 عدة ميزات لمطوري المعدات الصناعية:
- بنية IO-Link master ثنائية القنوات.
- تكامل تناظري متقدم.
- ميزات مدمجة لحماية الجهاز.
- دعم التبادل السريع للبيانات مع الأجهزة الميدانية المتصلة.
- التوافق مع أنظمة TI Sitara على الرقاقة الخاصة بالشبكات الصناعية.
- التوافق مع وحدات التحكم الدقيقة AM13Ex الآنية عبر معالج إطارات مدمج.
من خلال دمج وظائف IO-Link master ضمن منظومة المعالجة الصناعية الأوسع لدى TI، يساعد الجهاز على تبسيط الاتصال بين أجهزة القياس الميدانية وأنظمة التحكم في المصنع.
يكتسب ذلك أهمية خاصة لمهندسي الأتمتة عند تطوير واجهات المستشعرات الموزعة، وأنظمة الإدخال والإخراج الذكية، والمعدات الصناعية التي تتطلب وصولًا مركزيًا إلى معلومات الأجهزة الميدانية.
الحد من تعقيد الأجهزة في المصانع المتصلة
قد يضمّ مصنع حديث وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، والروبوتات الصناعية، ومحركات المؤازرة، ووحدات الإدخال والإخراج البعيدة، وأنظمة الرؤية، والمستشعرات الذكية. ولا تستخدم هذه الأجهزة دائمًا بروتوكول الاتصال نفسه.
لذلك، قد يؤدي دعم معايير متعددة لشبكات الإيثرنت الصناعية إلى زيادة تكاليف الأجهزة ومتطلبات تطوير البرمجيات وأعباء التحقق من صحة النظام.
تعالج استراتيجية TI متعددة البروتوكولات هذه المشكلة من خلال الجمع بين الأجهزة القابلة للبرمجة ومكدسات بروتوكولات البرامج المعتمدة.
تشمل أبرز مزاياها الهندسية ما يلي:
مرونة البروتوكولات
يتيح الإعداد القائم على البرامج الثابتة للمصنّعين تكييف بروتوكولات الاتصالات المدعومة دون إعادة تصميم منصة الأجهزة.
اتصالات حتمية
صُممت معالجات TI وأنظمتها الفرعية للاتصالات في الزمن الحقيقي لدعم تبادل البيانات المتوقع وتطبيقات الشبكات الصناعية الحساسة للوقت.
تخصيص البرمجيات
يوفر الوصول إلى طبقة التحكم بالوصول إلى الوسائط (MAC) للمطورين مرونة أكبر عند تنفيذ وظائف اتصال مخصصة.
تبسيط التطوير
توفر TI وحدات التقييم، ومجموعات تطوير البرمجيات (SDKs)، ومكدسات البروتوكولات المعتمدة، وأمثلة التطبيقات، والمواد التدريبية، وموارد استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
تساعد هذه الموارد على تقليل أعباء التطوير المرتبطة بدمج الشبكات الصناعية، كما تمكّن الفرق الهندسية من الانتقال من التقييم الأولي إلى تنفيذ المنتج.
PRU-ICSS: إدارة الاتصالات الصناعية في الزمن الحقيقي
يُعدّ جهاز TI للوحدة القابلة للبرمجة في الزمن الحقيقي والنظام الفرعي للاتصالات الصناعية (PRU-ICSS) جزءًا مهمًا آخر من استراتيجية الشركة للاتصالات الصناعية.
تم دمج هذا النظام الفرعي الخاص بالأجهزة في وحدات تحكم دقيقة وشرائح نظام مختارة من TI. وصُمم للتعامل مع مهام الاتصالات الصناعية الحتمية والمنخفضة الكمون.
في بنيات المعالجات التقليدية، قد تتنافس معالجة الاتصالات مع عمليات مستوى التطبيق على موارد وحدة المعالجة المركزية. وقد يشكل ذلك مصدر قلق عندما تتطلب الشبكات الصناعية أزمنة استجابة يمكن التنبؤ بها وتبادلًا متزامنًا للبيانات.
تعالج PRU-ICSS هذا التحدي عبر تخصيص وظائف الاتصالات الحساسة للتوقيت لموارد معالجة مخصصة للزمن الفعلي. وبذلك يمكن لوحدة المعالجة المركزية Arm للأغراض العامة التركيز على منطق التطبيقات وإدارة النظام ووظائف التحكم الأخرى.
تلائم هذه البنية التطبيقات التي يؤثر فيها توقيت الاتصالات مباشرةً في تنسيق الآلات والتحكم الموزع وتبادل بيانات العمليات في الزمن الفعلي.
من منظور هندسي، يُعد فصل معالجة الاتصالات عن المعالجة العامة للتطبيقات طريقة عملية لإدارة أعباء المعالج مع ازدياد تعقيد الأنظمة الصناعية.
توسيع منظومة منتجات TI الخاصة بـ IO-Link
مع إضافة TIOM2212، توسّع TI نطاق تغطية أجهزتها عبر طبقات مختلفة من منظومة IO-Link.
تشمل مجموعة منتجاتها الأوسع:
- أجهزة إرسال واستقبال IO-Link.
- مفاتيح الخرج الرقمي.
- أجهزة رئيسية لـ IO-Link مزودة بمعالجات إطارات مدمجة.
تتيح هذه المجموعة من المنتجات للمهندسين الحصول على عدة مكونات IO-Link للأجهزة من الشركة المصنعة نفسها لأشباه الموصلات.
يمكن لمنظومة مكونات أكثر تكاملًا أن تبسط اختيار المكونات وتصميم الواجهات والدعم الفني وصيانة المنتجات على المدى الطويل.
لكن اختيار مكونات من مورد واحد لا يلغي الحاجة إلى التحقق على مستوى النظام. فلا يزال على المهندسين التحقق من التوافق الكهربائي ومتطلبات القنوات وخصائص الحماية وتوقيت الاتصالات ودعم البرمجيات.
موارد التطوير وتوفر المنتجات
توفر TI موارد تطوير لدعم تقييم تقنيات الاتصالات الصناعية وتنفيذها.
| المورد | التطبيق |
|---|---|
| حزمة تطوير برمجيات الاتصالات الصناعية | تطوير برمجيات الاتصالات الصناعية |
| وحدة تقييم TIOL221 | تقييم تقنية IO-Link |
| حزم البروتوكولات المعتمدة | تنفيذ بروتوكولات الإيثرنت الصناعي |
| أمثلة على التطبيقات | التصاميم المرجعية وإرشادات التطوير |
وفقًا لإعلان TI، جدول التوفر هو:
| المنتج | التوفر |
|---|---|
| TIOM2212 | كميات ما قبل الإنتاج متاحة للطلب عبر TI.com |
| TICS100MOD | من المتوقع توفره بحلول نهاية 2026 |
ستعرض TI أيضًا مجموعة منتجاتها للاتصالات الصناعية في معرض electronica 2026، المقرر عقده من 10 إلى 13 نوفمبر في ميونيخ، ألمانيا.
سيتم تقديم TICS100MOD في جناح TI في القاعة C4، المنصة 159، مع عروض توضيحية تبرز تكامل الإيثرنت الصناعي متعدد البروتوكولات.
منظور هندسي: لماذا تهم هذه المنتجات
في رأيي، لا يتمثل التطور الأهم في مجرد إضافة وحدة أخرى للإيثرنت الصناعي أو وحدة رئيسية أخرى لـIO-Link، بل في السعي إلى الحد من التعقيد الهندسي المرتبط بدعم تقنيات اتصالات متعددة.
قد يؤدي الحفاظ على تصميمات مختلفة للأجهزة وفقًا لمعايير الشبكات المختلفة إلى تحديات غير ضرورية في التطوير وإدارة المخزون لمصنّعي الآلات ومعدات الأتمتة. وتتيح منصة أجهزة قابلة للتهيئة فرصة لتوحيد بنية المنتجات مع الحفاظ على مرونة الاتصالات.
يعكس الجمع بين TICS100MOD وTIOM2212 أيضًا توجهًا أوسع في الأتمتة الصناعية: إذ يقترب دمج الاتصالات من مستوى الأجهزة الميدانية.
يتيح IO-Link الوصول إلى معلومات أكثر تفصيلًا من المستشعرات والمشغّلات، بينما يوفر الإيثرنت الصناعي البنية التحتية للاتصالات اللازمة لتبادل المعلومات بين الآلات وأنظمة التحكم.
عند دمج هذه التقنيات على نحو سليم، يمكن للمصنّعين بناء معماريات أتمتة أكثر شفافية، مع تحسين الوصول إلى بيانات تشخيص الأجهزة وتهيئتها.
ومع ذلك، ينبغي للمهندسين إيلاء اهتمام خاص لثلاثة عوامل قبل اعتماد هذه المنتجات:
- متطلبات البروتوكول: تحقّق من إصدارات البروتوكولات، وحالة الاعتماد، وأوضاع التشغيل المدعومة، وتوافق البرامج الثابتة.
- الأداء الآني: قيّم أزمنة دورات الاتصال، ومزامنة الشبكة، وزمن الاستجابة في ظروف التشغيل الفعلية.
- الصيانة على المدى الطويل: ضع في الاعتبار إجراءات تحديث البرامج الثابتة، ودعم دورة حياة البرمجيات، وتوافر المكونات، والتوافق مع منصات التحكم الحالية.
ستحدد هذه العوامل في نهاية المطاف ما إذا كانت المنصة متعددة البروتوكولات تقدم فوائد ملموسة في تطبيق صناعي محدد.
الخلاصة: بناء معماريات اتصالات صناعية أكثر مرونة
يمثل طرح Texas Instruments للمنتجين TICS100MOD وTIOM2212 توسعًا إضافيًا لمحفظتها من تقنيات الاتصالات الصناعية.
يوفّر TICS100MOD دعمًا متعدد البروتوكولات لـ EtherCAT وEtherNet/IP وPROFINET عبر منصة أجهزة مشتركة. ويوسّع TIOM2212 نطاق الاتصال ليشمل مستشعرات ومشغّلات IO-Link، ما يساعد المطورين على دمج الأجهزة الميدانية في الشبكات الصناعية الأعلى مستوى.
من خلال الجمع بين الأجهزة القابلة للبرمجة وقدرات المعالجة الآنية وبرمجيات التطوير، تعالج TI عدة تحديات عملية مرتبطة بأنظمة الاتصالات الحديثة في المصانع.
مع استمرار تطور الأتمتة الصناعية، سيظل دعم البروتوكولات المرن والاتصال الأفضل على مستوى الأجهزة الميدانية من الاعتبارات المهمة لمصنّعي المعدات ومكاملي الأنظمة ومهندسي التحكم الصناعي.
