Ievads: jauna pieeja rūpnieciskās komunikācijas integrācijai
Rūpnieciskās automatizācijas sistēmām kļūstot arvien savienotākām, arvien nozīmīgāka kļūst kontrolieru, lauka ierīču un ražošanas iekārtu komunikācijas saderība. Mūsdienu rūpnīcās bieži tiek izmantotas iekārtas no vairākiem ražotājiem, tāpēc dažādu rūpnieciskā Ethernet protokolu atbalsts ir būtisks aspekts, kas jāņem vērā, projektējot sistēmu.
2026. gada 5. novembrī Texas Instruments (TI) paziņoja par diviem jauniem rūpnieciskās komunikācijas produktiem: daudzprotokolu komunikācijas sistēmmoduli (SoM) TICS100MOD un divkanālu IO-Link galveno ierīci TIOM2212.
TICS100MOD vienā aparatūras platformā atbalsta EtherCAT, EtherNet/IP un PROFINET, savukārt TIOM2212 nodrošina saskarni IO-Link sensoru un izpildmehānismu pieslēgšanai augstāka līmeņa rūpnieciskajiem tīkliem.
Šie produkti papildina TI rūpnieciskās komunikācijas produktu klāstu un risina bieži sastopamu inženiertehnisku problēmu: aparatūras sarežģītības samazināšanu, saglabājot elastību dažādās rūpniecisko tīklu arhitektūrās.
TICS100MOD: trīs rūpnieciskā Ethernet protokolu atbalsts vienā platformā
TICS100MOD ir kompakts, iepriekš sertificēts daudzprotokolu komunikācijas modulis, kas paredzēts, lai atbalstītu trīs plaši izmantotus rūpnieciskā Ethernet standartus:
- EtherCAT
- EtherNet/IP
- PROFINET
TI to raksturo kā nozarē mazāko daudzprotokolu komunikācijas sistēmmoduli ar pilnu funkcionalitāti. Tā arhitektūras pamatā ir AM2612 mikrokontrolleris (MCU) un DP83826AI Ethernet fiziskā slāņa raiduztvērējs (PHY).
Modulī ir integrēti divi Arm Cortex-R5F procesora kodoli un ārējā atmiņa, nodrošinot skaitļošanas resursus, kas nepieciešami pilnvērtīgu rūpnieciskās komunikācijas protokolu steku darbināšanai.
Viena no galvenajām priekšrocībām ir iespēja, veicot atjauninājumus, ieslēgšanas laikā pārslēgties starp atbalstītajiem protokoliem. Tas ļauj iekārtu ražotājiem saglabāt vienotu aparatūras dizainu, vienlaikus pielāgojot komunikācijas funkcionalitāti dažādu klientu vai reģionu prasībām.
Piemēram, iekārtu ražotājs, kas piegādā aprīkojumu vairākām rūpnīcām, var saskarties ar dažādām tīkla izvēlēm. Tā vietā, lai izstrādātu atsevišķu komunikācijas aparatūru katram protokolam, ražotājs var izmantot vienotu platformu un iestatīt vajadzīgo protokolu, izmantojot programmaparatūru.
Šāda pieeja var samazināt aparatūras izstrādes darbu, vienkāršot produktu uzturēšanu un ierobežot pārvaldāmo aparatūras variantu skaitu.
Svarīgi atcerēties, ka protokolu pārslēgšana ar programmaparatūru ne vienmēr nozīmē, ka visi trīs protokoli darbojas vienlaikus. Pirms visas komunikācijas arhitektūras izstrādes inženieriem jāpārliecinās, kādi darbības režīmi un programmatūras konfigurācijas tiek atbalstītas.
TIOM2212: Rūpnieciskās savienojamības paplašināšana, pieslēdzot sensorus un izpildmehānismus
TIOM2212 ir divkanālu IO-Link galvenā ierīce, kas paredzēta lauka līmeņa ierīču savienošanai ar augstāka līmeņa rūpniecisko sakaru sistēmām.
IO-Link ir standartizēta tiešā sakaru tehnoloģija, ko izmanto starp sensoriem vai izpildmehānismiem un IO-Link galveno ierīci. Tā nodrošina vairāk informācijas nekā parastie komutācijas signāli, jo atbalsta divvirzienu sakarus, ierīču identifikāciju, parametrizāciju, procesa datus un diagnostikas informāciju.
TIOM2212 piedāvā vairākas funkcijas rūpniecisko iekārtu izstrādātājiem:
- Divkanālu IO-Link galvenās ierīces arhitektūra.
- Uzlabota analogā integrācija.
- Integrētas ierīces aizsardzības funkcijas.
- Atbalsts ātrai datu apmaiņai ar pievienotajām lauka ierīcēm.
- Saderība ar TI Sitara rūpniecisko tīklu SoC.
- Saderība ar AM13Ex reāllaika mikrokontrolleriem, izmantojot integrētu kadru procesoru.
Integrējot IO-Link galvenās ierīces funkcionalitāti TI plašākajā rūpnieciskās apstrādes ekosistēmā, šī ierīce palīdz vienkāršot savienojumu starp lauka ierīcēm un rūpnīcas vadības sistēmām.
Automatizācijas inženieriem tas ir īpaši svarīgi, izstrādājot sadalītas sensoru saskarnes, viedās I/O sistēmas un rūpnieciskās iekārtas, kurām nepieciešama centralizēta piekļuve informācijai par lauka ierīcēm.
Aparatūras sarežģītības mazināšana savienotās rūpnīcās
Mūsdienīgā ražotnē var būt PLC, rūpnieciskie roboti, servopiedziņas, attālināti I/O moduļi, redzes sistēmas un viedie sensori. Šīs ierīces ne vienmēr izmanto vienu un to pašu sakaru protokolu.
Tāpēc vairāku rūpnieciskā Ethernet standartu atbalsts var palielināt aparatūras izmaksas, programmatūras izstrādes prasības un sistēmas validācijas darba apjomu.
TI daudzprotokolu stratēģija risina šo problēmu, apvienojot programmējamu aparatūru un sertificētas programmatūras protokolu stekas.
Tās galvenās priekšrocības inženieriem ir šādas:
Protokolu elastība
Uz aparātprogrammatūru balstīta konfigurēšana ļauj ražotājiem pielāgot atbalstītos sakaru protokolus, nepārveidojot aparatūras platformu.
Deterministiski sakari
TI reāllaika procesori un sakaru apakšsistēmas ir izstrādāti, lai nodrošinātu prognozējamu datu apmaiņu un rūpniecisko tīklu lietojumprogrammas ar stingrām laika prasībām.
Programmatūras pielāgošana
Piekļuve datu nesēja piekļuves kontroles (MAC) slānim sniedz izstrādātājiem lielāku elastību pielāgotu sakaru funkciju ieviešanā.
Vienkāršota izstrāde
TI nodrošina novērtēšanas moduļus, programmatūras izstrādes komplektus (SDK), sertificētas protokolu stekas, lietojumprogrammu piemērus, mācību materiālus un problēmu novēršanas resursus.
Šie resursi var samazināt ar rūpniecisko tīklu integrāciju saistīto izstrādes darbu un palīdzēt inženieru komandām pāriet no sākotnējās izvērtēšanas uz produkta ieviešanu.
PRU-ICSS: reāllaika rūpniecisko sakaru pārvaldība
Vēl viena svarīga TI rūpniecisko sakaru stratēģijas daļa ir programmējamais reāllaika bloks un rūpniecisko sakaru apakšsistēma (PRU-ICSS).
Šī patentētā aparatūras apakšsistēma ir integrēta atsevišķos TI mikrokontrolleros un sistēmās mikroshēmā. Tā ir izstrādāta deterministisku, zemas aiztures rūpniecisko sakaru uzdevumu veikšanai.
Tradicionālajās procesoru arhitektūrās sakaru apstrāde var konkurēt ar lietojumprogrammu līmeņa darbībām par CPU resursiem. Tas var radīt problēmas, ja rūpnieciskajiem tīkliem nepieciešams paredzams reakcijas laiks un sinhronizēta datu apmaiņa.
PRU-ICSS risina šo problēmu, piešķirot laika ziņā kritiskās sakaru funkcijas īpašiem reāllaika apstrādes resursiem. Tādējādi vispārēja lietojuma Arm CPU var koncentrēties uz lietojumprogrammu loģiku, sistēmas pārvaldību un citām vadības funkcijām.
Šī arhitektūra ir piemērota lietojumiem, kuros sakaru laika parametri tieši ietekmē iekārtu koordināciju, sadalītu vadību un reāllaika procesu datu apmaiņu.
No inženierijas viedokļa sakaru apstrādes nodalīšana no vispārējās lietojumprogrammu apstrādes ir praktisks veids, kā pārvaldīt procesora noslodzi, rūpnieciskajām sistēmām kļūstot sarežģītākām.
TI IO-Link produktu ekosistēmas paplašināšana
Pievienojot TIOM2212, TI paplašina aparatūras piedāvājumu dažādos IO-Link ekosistēmas līmeņos.
Tā plašākajā produktu klāstā ietilpst:
- IO-Link raiduztvērēji.
- Digitālie izejas slēdži.
- IO-Link galvenās ierīces ar integrētiem kadru procesoriem.
Šis produktu klāsts ļauj inženieriem iegādāties vairākus IO-Link aparatūras komponentus no viena un tā paša pusvadītāju ražotāja.
Integrētāka komponentu ekosistēma var vienkāršot aparatūras izvēli, saskarņu projektēšanu, tehnisko atbalstu un produktu ilgtermiņa apkopi.
Tomēr komponentu izvēle no viena piegādātāja neatceļ nepieciešamību veikt sistēmas līmeņa pārbaudi. Inženieriem joprojām jāpārbauda elektriskā saderība, kanālu prasības, aizsardzības raksturlielumi, sakaru laika parametri un programmatūras atbalsts.
Izstrādes resursi un produktu pieejamība
TI nodrošina izstrādes resursus, lai atbalstītu tā rūpniecisko sakaru tehnoloģiju novērtēšanu un ieviešanu.
| Resurss | Lietojums |
|---|---|
| Rūpniecisko sakaru SDK | Rūpniecisko sakaru programmatūras izstrāde |
| TIOL221 novērtēšanas modulis | IO-Link tehnoloģijas novērtēšana |
| Sertificēti protokolu steki | Rūpnieciskā Ethernet protokola ieviešana |
| Lietojuma piemēri | Atsauces konstrukcijas un izstrādes norādes |
Saskaņā ar TI paziņojumu pieejamības grafiks ir šāds:
| Produkts | Pieejamība |
|---|---|
| TIOM2212 | Pirmssērijas eksemplārus var pasūtīt vietnē TI.com |
| TICS100MOD | Paredzēts, ka būs pieejams līdz 2026. gada beigām |
TI demonstrēs arī savu rūpniecisko sakaru produktu klāstu izstādē electronica 2026, kas notiks no 10. līdz 13. novembrim Minhenē, Vācijā.
TICS100MOD tiks prezentēts TI stendā C4 zālē, 159. stendā, demonstrējot vairāku protokolu rūpnieciskā Ethernet integrāciju.
Inženierijas skatījums: kāpēc šie produkti ir svarīgi
Manuprāt, svarīgākais sasniegums nav tikai vēl viena industriālā Ethernet moduļa vai IO-Link galvenās ierīces pievienošana. Tā ir apņemšanās mazināt inženiertehnisko sarežģītību, ko rada nepieciešamība atbalstīt vairākas sakaru tehnoloģijas.
Iekārtu un automatizācijas aprīkojuma ražotājiem atšķirīgu aparatūras risinājumu uzturēšana katram tīkla standartam var radīt nevajadzīgas izstrādes un krājumu pārvaldības grūtības. Konfigurējama aparatūras platforma ļauj standartizēt produktu arhitektūru, vienlaikus saglabājot sakaru elastību.
TICS100MOD un TIOM2212 apvienojums atspoguļo arī plašāku tendenci industriālajā automatizācijā: sakaru integrācija arvien vairāk tuvojas lauka ierīču līmenim.
IO-Link ļauj piekļūt detalizētākai informācijai no sensoriem un izpildierīcēm, savukārt industriālais Ethernet nodrošina sakaru infrastruktūru informācijas apmaiņai starp iekārtām un vadības sistēmām.
Pareizi integrējot šīs tehnoloģijas, ražotāji var izveidot pārskatāmākas automatizācijas arhitektūras, kas nodrošina labāku piekļuvi ierīču diagnostikas datiem un konfigurācijas informācijai.
Tomēr pirms šo produktu ieviešanas inženieriem īpaša uzmanība jāpievērš trim faktoriem:
- Protokola prasības: pārbaudiet protokolu versijas, sertifikācijas statusu, atbalstītos darbības režīmus un programmaparatūras saderību.
- Reāllaika veiktspēja: izvērtējiet sakaru ciklu ilgumu, tīkla sinhronizāciju un aizturi reālos darbības apstākļos.
- Ilgtermiņa uzturēšana: izvērtējiet programmaparatūras atjaunināšanas procedūras, programmatūras dzīves cikla atbalstu, komponentu pieejamību un saderību ar esošajām vadības platformām.
Šie faktori galu galā noteiks, vai vairāku protokolu platforma konkrētā industriālajā lietojumā sniedz izmērāmu ieguvumu.
Secinājums: elastīgākas industriālo sakaru arhitektūras izveide
Iepazīstinot ar TICS100MOD un TIOM2212, Texas Instruments vēl vairāk paplašina savu industriālo sakaru tehnoloģiju klāstu.
TICS100MOD nodrošina EtherCAT, EtherNet/IP un PROFINET atbalstu, izmantojot kopīgu aparatūras platformu. TIOM2212 paplašina savienojamību ar IO-Link sensoriem un izpildierīcēm, palīdzot izstrādātājiem integrēt lauka līmeņa ierīces augstāka līmeņa industriālajos tīklos.
Apvienojot programmējamu aparatūru, reāllaika apstrādes iespējas un izstrādes programmatūru, TI risina vairākas praktiskas problēmas, kas saistītas ar mūsdienu rūpnīcu sakaru sistēmām.
Turpinoties industriālās automatizācijas attīstībai, elastīgs protokolu atbalsts un labāka savienojamība lauka līmenī joprojām būs svarīgi apsvērumi iekārtu ražotājiem, sistēmu integratoriem un industriālās vadības inženieriem.
