Въведение: Нов подход към интегрирането на индустриални комуникации
С нарастващата свързаност на системите за индустриална автоматизация съвместимостта на комуникациите между контролери, полеви устройства и производствено оборудване става все по-важна. В съвременните заводи често се комбинира оборудване от различни производители, затова поддръжката на различни индустриални Ethernet протоколи е важен фактор при проектирането на системите.
На 5 ноември 2026 г. Texas Instruments (TI) обяви два нови продукта за индустриални комуникации: многопротоколния комуникационен системен модул (SoM) TICS100MOD и двуканалния IO-Link мастер TIOM2212.
TICS100MOD поддържа EtherCAT, EtherNet/IP и PROFINET на обща хардуерна платформа, а TIOM2212 осигурява интерфейс за свързване на IO-Link сензори и задвижващи механизми към индустриални мрежи от по-високо ниво.
Заедно тези продукти разширяват портфолиото на TI за индустриални комуникации и помагат за решаването на често срещано инженерно предизвикателство: намаляване на сложността на хардуера при запазване на гъвкавостта за различни архитектури на индустриални мрежи.
TICS100MOD: Поддръжка на три индустриални Ethernet протокола на една платформа
TICS100MOD е компактен, предварително сертифициран комуникационен модул с множество протоколи, проектиран да поддържа три утвърдени стандарта за индустриален Ethernet:
- EtherCAT
- EtherNet/IP
- PROFINET
TI го описва като най-малкия в индустрията напълно функционален модул за комуникация с множество протоколи. Архитектурата му е базирана на микроконтролера AM2612 (MCU) и Ethernet приемопредавателя за физическия слой DP83826AI (PHY).
Модулът интегрира две процесорни ядра Arm Cortex-R5F и външна памет, осигурявайки необходимите изчислителни ресурси за работа с пълнофункционални стекове от протоколи за индустриални комуникации.
Едно от основните му предимства е възможността за превключване между поддържаните протоколи чрез актуализации на фърмуера при стартиране. Това позволява на производителите на оборудване да използват общ хардуерен дизайн, като същевременно адаптират комуникационните функции към изискванията на различни клиенти или региони.
Например производител на машини, който доставя оборудване на няколко завода, може да се сблъска с различни предпочитания за мрежи. Вместо да разработва отделен комуникационен хардуер за всеки протокол, производителят може да използва обща платформа и да конфигурира необходимия протокол чрез фърмуер.
Този подход може да намали усилията за разработване на хардуер, да опрости поддръжката на продуктите и да ограничи броя на хардуерните варианти, които трябва да се управляват.
Важно е да се отбележи, че превключването на протоколи чрез фърмуер не означава непременно, че и трите протокола работят едновременно. Инженерите трябва да проверят поддържаните режими на работа и софтуерната конфигурация, преди да проектират цялостната комуникационна архитектура.
TIOM2212: Разширяване на индустриалната свързаност до сензори и задвижващи механизми
TIOM2212 е двуканален IO-Link мастър, предназначен да свързва устройства на полево ниво с индустриални комуникационни системи от по-високо ниво.
IO-Link е стандартизирана технология за комуникация от точка до точка между сензори или изпълнителни механизми и IO-Link мастър. Тя предоставя повече информация от конвенционалните превключващи сигнали, като поддържа двупосочна комуникация, идентификация на устройства, параметризиране, данни за процеса и диагностична информация.
TIOM2212 предлага няколко функции за разработчиците на индустриално оборудване:
- Двуканална архитектура на IO-Link мастър.
- Разширена аналогова интеграция.
- Вградени функции за защита на устройството.
- Поддръжка на бърз обмен на данни със свързаните полеви устройства.
- Съвместимост със системи върху чип (SoC) на TI Sitara за индустриални мрежи.
- Съвместимост с MCU от серията AM13Ex за работа в реално време чрез интегриран процесор за кадри.
Чрез интегриране на функционалността на IO-Link мастър в по-широката екосистема на TI за индустриална обработка устройството помага за опростяване на връзката между полевите устройства и системите за управление на фабриката.
Това е особено важно за инженерите по автоматизация, когато разработват разпределени интерфейси за сензори, интелигентни системи за входно-изходно управление и индустриално оборудване, което изисква централизиран достъп до информацията от полевите устройства.
Намаляване на сложността на хардуера в свързаните фабрики
В едно модерно производствено предприятие може да има програмируеми логически контролери (PLC), индустриални роботи, сервозадвижвания, модули за отдалечено входно-изходно управление, системи за машинно зрение и интелигентни сензори. Тези устройства невинаги използват един и същ комуникационен протокол.
Затова поддръжката на множество индустриални Ethernet стандарти може да увеличи разходите за хардуер, изискванията към разработката на софтуер и натоварването при системното валидиране.
Стратегията на TI за множество протоколи решава този проблем чрез съчетаване на програмируем хардуер и сертифицирани софтуерни стекове за протоколи.
Основните предимства за инженерните екипи включват:
Гъвкавост при протоколите
Конфигурирането чрез фърмуер позволява на производителите да адаптират поддържаните комуникационни протоколи, без да преработват хардуерната платформа.
Детерминистична комуникация
Процесорите в реално време и подсистемите за комуникация на TI са проектирани да поддържат предвидим обмен на данни и приложения за индустриални мрежи с времеви ограничения.
Персонализиране на софтуера
Достъпът до слоя за управление на достъпа до средата (MAC) осигурява на разработчиците по-голяма гъвкавост при внедряването на персонализирани комуникационни функции.
Опростена разработка
TI предлага модули за оценка, комплекти за разработка на софтуер (SDK), сертифицирани програмни стекове за протоколи, примери за приложения, обучителни материали и ресурси за отстраняване на проблеми.
Тези ресурси могат да намалят натоварването при разработката, свързано с интегрирането на индустриални мрежи, и да помогнат на инженерните екипи да преминат от първоначалната оценка към внедряването на продукта.
PRU-ICSS: Управление на индустриалните комуникации в реално време
Друга важна част от стратегията на TI за индустриални комуникации е програмируемият модул за работа в реално време и подсистемата за индустриални комуникации (PRU-ICSS).
Тази собствена хардуерна подсистема е интегрирана в избрани микроконтролери и системи върху чип на TI. Тя е проектирана да изпълнява детерминистични задачи за промишлена комуникация с ниска латентност.
В традиционните процесорни архитектури обработката на комуникацията може да конкурира операциите на ниво приложение за ресурсите на процесора. Това може да бъде проблем, когато промишлените мрежи изискват предвидимо време за реакция и синхронизиран обмен на данни.
PRU-ICSS решава това предизвикателство, като възлага чувствителните към времето комуникационни функции на специализирани ресурси за обработка в реално време. Така процесорът Arm с общо предназначение може да се съсредоточи върху логиката на приложенията, управлението на системата и други функции за контрол.
Тази архитектура е подходяща за приложения, в които времевите параметри на комуникацията влияят пряко върху координацията на машините, разпределеното управление и обмена на данни за процесите в реално време.
От инженерна гледна точка отделянето на обработката на комуникацията от общата обработка на приложенията е практичен начин за управление на натоварването на процесора с нарастването на сложността на промишлените системи.
Разширяване на продуктовата екосистема на TI за IO-Link
С добавянето на TIOM2212 TI разширява хардуерното си покритие в различните слоеве на екосистемата IO-Link.
По-широкото му портфолио включва:
- Трансивъри IO-Link.
- Превключватели с цифров изход.
- Устройства IO-Link master с вградени процесори за обработка на кадри.
Тази продуктова гама позволява на инженерите да набавят няколко хардуерни компонента за IO-Link от един и същ производител на полупроводници.
По-интегрираната екосистема от компоненти може да улесни избора на хардуер, проектирането на интерфейси, техническата поддръжка и дългосрочната поддръжка на продуктите.
Изборът на компоненти от един доставчик обаче не премахва необходимостта от проверка на системно ниво. Инженерите все пак трябва да проверят електрическата съвместимост, изискванията към каналите, характеристиките на защитата, времевите параметри на комуникацията и софтуерната поддръжка.
Ресурси за разработка и наличност на продуктите
TI предоставя ресурси за разработка в подкрепа на оценката и внедряването на технологиите си за промишлена комуникация.
| Ресурс | Приложение |
|---|---|
| Комплект за разработка на софтуер за промишлена комуникация | Разработка на софтуер за промишлена комуникация |
| Модул за оценка TIOL221 | Оценка на технологията IO-Link |
| Сертифицирани стекове от протоколи | Реализация на протоколи за промишлен Ethernet |
| Примери за приложения | Референтни проекти и насоки за разработка |
Според съобщението на TI графикът за наличност е следният:
| Продукт | Наличност |
|---|---|
| TIOM2212 | Предпроизводствени количества могат да бъдат поръчани от TI.com |
| TICS100MOD | Очаква се да бъде наличен до края на 2026 г. |
TI ще демонстрира и портфолиото си за промишлена комуникация на electronica 2026, която ще се проведе от 10 до 13 ноември в Мюнхен, Германия.
TICS100MOD ще бъде представен на щанда на TI в зала C4, щанд 159, с демонстрации на интеграцията на промишлен Ethernet с множество протоколи.
Инженерна гледна точка: Защо тези продукти са важни
Според мен най-важното развитие не е просто добавянето на още един модул за индустриален Ethernet или IO-Link мастър. Става дума за усилията да се намали инженерната сложност, свързана с поддръжката на множество комуникационни технологии.
За производителите на машини и оборудване за автоматизация отделните хардуерни решения за различните мрежови стандарти могат да създадат излишни предизвикателства при разработката и управлението на запасите. Конфигурируема хардуерна платформа дава възможност за стандартизиране на продуктовата архитектура, като същевременно запазва гъвкавостта на комуникациите.
Комбинацията от TICS100MOD и TIOM2212 отразява и по-широка тенденция в индустриалната автоматизация: интеграцията на комуникациите се придвижва все по-близо до нивото на полевите устройства.
IO-Link дава достъп до по-подробна информация от сензори и изпълнителни механизми, а индустриалният Ethernet осигурява комуникационната инфраструктура, необходима за обмен на информация между машини и системи за управление.
Когато тези технологии са правилно интегрирани, производителите могат да изграждат по-прозрачни архитектури за автоматизация с по-добър достъп до диагностичните данни и данните за конфигурацията на устройствата.
Въпреки това инженерите трябва да обърнат особено внимание на три фактора, преди да внедрят тези продукти:
- Изисквания към протоколите: Проверете версиите на протоколите, статуса на сертификацията, поддържаните режими на работа и съвместимостта на фърмуера.
- Работа в реално време: Оценете продължителността на комуникационните цикли, синхронизацията на мрежата и латентността при реални условия на работа.
- Дългосрочна поддръжка: Вземете предвид процедурите за актуализиране на фърмуера, поддръжката през жизнения цикъл на софтуера, наличността на компонентите и съвместимостта със съществуващите платформи за управление.
В крайна сметка именно тези фактори ще определят дали една многопротоколна платформа носи измерими ползи в конкретно индустриално приложение.
Заключение: изграждане на по-гъвкави архитектури за индустриални комуникации
Представянето от Texas Instruments на TICS100MOD и TIOM2212 бележи по-нататъшно разширяване на портфолиото ѝ от технологии за индустриални комуникации.
TICS100MOD осигурява поддръжка на множество протоколи — EtherCAT, EtherNet/IP и PROFINET — чрез обща хардуерна платформа. TIOM2212 разширява свързаността към IO-Link сензори и изпълнителни механизми, като помага на разработчиците да интегрират устройства на полево ниво в индустриални мрежи от по-високо ниво.
Чрез съчетаването на програмируем хардуер, възможности за обработка в реално време и софтуер за разработка TI се справя с няколко практически предизвикателства, свързани със съвременните комуникационни системи във фабриките.
С развитието на индустриалната автоматизация поддръжката на гъвкави протоколи и по-добрата свързаност на полево ниво ще продължат да бъдат важни фактори за производителите на оборудване, системните интегратори и инженерите по индустриално управление.
