Giới thiệu: Cách tiếp cận mới trong tích hợp truyền thông công nghiệp
Khi các hệ thống tự động hóa công nghiệp ngày càng được kết nối rộng rãi, khả năng tương thích truyền thông giữa bộ điều khiển, thiết bị trường và thiết bị sản xuất ngày càng quan trọng. Các nhà máy hiện đại thường kết hợp thiết bị từ nhiều nhà sản xuất, khiến việc hỗ trợ nhiều giao thức Ethernet công nghiệp trở thành yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi thiết kế hệ thống.
Ngày 5 tháng 11 năm 2026, Texas Instruments (TI) công bố hai sản phẩm truyền thông công nghiệp mới: mô-đun truyền thông đa giao thức dạng hệ thống trên mô-đun (SoM) TICS100MOD và bộ chủ IO-Link hai kênh TIOM2212.
TICS100MOD hỗ trợ EtherCAT, EtherNet/IP và PROFINET trên một nền tảng phần cứng chung, trong khi TIOM2212 cung cấp giao diện kết nối cảm biến và cơ cấu chấp hành IO-Link với các mạng công nghiệp cấp cao hơn.
Kết hợp lại, các sản phẩm này mở rộng danh mục truyền thông công nghiệp của TI và giải quyết một thách thức kỹ thuật phổ biến: giảm độ phức tạp của phần cứng mà vẫn duy trì tính linh hoạt trên các kiến trúc mạng công nghiệp khác nhau.
TICS100MOD: Hỗ trợ ba giao thức Ethernet công nghiệp trên một nền tảng
TICS100MOD là mô-đun truyền thông đa giao thức nhỏ gọn, được chứng nhận sẵn và thiết kế để hỗ trợ ba tiêu chuẩn Ethernet công nghiệp phổ biến:
- EtherCAT
- EtherNet/IP
- PROFINET
TI mô tả đây là SoM truyền thông đa giao thức đầy đủ tính năng nhỏ nhất trong ngành. Kiến trúc của mô-đun dựa trên vi điều khiển AM2612 (MCU) và bộ thu phát lớp vật lý Ethernet DP83826AI (PHY).
Mô-đun tích hợp hai lõi xử lý Arm Cortex-R5F và bộ nhớ ngoài, cung cấp tài nguyên xử lý cần thiết để chạy các ngăn xếp giao thức truyền thông công nghiệp đầy đủ tính năng.
Một trong những ưu điểm chính là khả năng chuyển đổi giữa các giao thức được hỗ trợ thông qua cập nhật firmware khi khởi động. Nhờ đó, các nhà sản xuất thiết bị có thể duy trì thiết kế phần cứng chung, đồng thời điều chỉnh chức năng truyền thông theo yêu cầu khác nhau của khách hàng hoặc khu vực.
Ví dụ, một nhà sản xuất máy móc cung cấp thiết bị cho nhiều nhà máy có thể gặp các yêu cầu mạng khác nhau. Thay vì phát triển phần cứng truyền thông riêng cho từng giao thức, nhà sản xuất có thể dùng một nền tảng chung và cấu hình giao thức cần thiết thông qua firmware.
Cách tiếp cận này có thể giảm công sức phát triển phần cứng, đơn giản hóa việc bảo trì sản phẩm và hạn chế số lượng phiên bản phần cứng cần quản lý.
Một điểm khác biệt quan trọng là việc chuyển đổi giao thức bằng firmware không nhất thiết có nghĩa là cả ba giao thức hoạt động đồng thời. Các kỹ sư nên xác nhận những chế độ hoạt động được hỗ trợ và cấu hình phần mềm trước khi thiết kế kiến trúc truyền thông hoàn chỉnh.
TIOM2212: Mở rộng kết nối công nghiệp đến cảm biến và cơ cấu chấp hành
TIOM2212 là IO-Link master hai kênh, được thiết kế để kết nối thiết bị cấp hiện trường với các hệ thống truyền thông công nghiệp cấp cao hơn.
IO-Link là công nghệ truyền thông điểm-điểm được tiêu chuẩn hóa, dùng giữa cảm biến hoặc bộ truyền động với IO-Link master. Công nghệ này cung cấp nhiều thông tin hơn tín hiệu đóng cắt thông thường nhờ hỗ trợ truyền thông hai chiều, nhận dạng thiết bị, thiết lập tham số, dữ liệu quy trình và thông tin chẩn đoán.
TIOM2212 có một số tính năng dành cho nhà phát triển thiết bị công nghiệp:
- Kiến trúc IO-Link master hai kênh.
- Tích hợp analog tiên tiến.
- Các tính năng bảo vệ thiết bị tích hợp.
- Hỗ trợ trao đổi dữ liệu nhanh với các thiết bị trường được kết nối.
- Tương thích với các SoC mạng công nghiệp Sitara của TI.
- Tương thích với các MCU thời gian thực AM13Ex thông qua bộ xử lý khung tích hợp.
Bằng cách tích hợp chức năng IO-Link master vào hệ sinh thái xử lý công nghiệp rộng hơn của TI, thiết bị này giúp đơn giản hóa kết nối giữa thiết bị đo tại hiện trường và hệ thống điều khiển nhà máy.
Điều này đặc biệt hữu ích cho các kỹ sư tự động hóa khi phát triển giao diện cảm biến phân tán, hệ thống I/O thông minh và thiết bị công nghiệp cần truy cập tập trung vào thông tin từ các thiết bị trường.
Giảm độ phức tạp phần cứng trong các nhà máy kết nối
Một cơ sở sản xuất hiện đại có thể bao gồm PLC, rô-bốt công nghiệp, bộ truyền động servo, mô-đun I/O từ xa, hệ thống thị giác và cảm biến thông minh. Các thiết bị này không phải lúc nào cũng sử dụng cùng một giao thức truyền thông.
Do đó, hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn Ethernet công nghiệp có thể làm tăng chi phí phần cứng, yêu cầu phát triển phần mềm và khối lượng công việc xác thực hệ thống.
Chiến lược đa giao thức của TI giải quyết vấn đề này bằng cách kết hợp phần cứng lập trình được với các ngăn xếp giao thức phần mềm được chứng nhận.
Các ưu điểm kỹ thuật chính gồm:
Tính linh hoạt của giao thức
Cấu hình dựa trên phần sụn cho phép nhà sản xuất điều chỉnh các giao thức truyền thông được hỗ trợ mà không cần thiết kế lại nền tảng phần cứng.
Truyền thông có tính xác định
Các bộ xử lý thời gian thực và phân hệ truyền thông của TI được thiết kế để hỗ trợ trao đổi dữ liệu có tính xác định và các ứng dụng mạng công nghiệp nhạy cảm với thời gian.
Tùy chỉnh phần mềm
Quyền truy cập vào lớp điều khiển truy cập phương tiện (MAC) giúp nhà phát triển linh hoạt hơn khi triển khai các chức năng truyền thông tùy chỉnh.
Đơn giản hóa quá trình phát triển
TI cung cấp các mô-đun đánh giá, bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK), ngăn xếp giao thức được chứng nhận, ví dụ ứng dụng, tài liệu đào tạo và tài nguyên khắc phục sự cố.
Các tài nguyên này có thể giảm khối lượng công việc phát triển liên quan đến việc tích hợp mạng công nghiệp và giúp các nhóm kỹ thuật chuyển từ đánh giá ban đầu sang triển khai sản phẩm.
PRU-ICSS: Xử lý truyền thông công nghiệp thời gian thực
Một phần quan trọng khác trong chiến lược truyền thông công nghiệp của TI là Bộ xử lý thời gian thực lập trình được và Phân hệ truyền thông công nghiệp (PRU-ICSS).
Phân hệ phần cứng độc quyền này được tích hợp vào một số bộ vi điều khiển và hệ thống trên chip của TI. Phân hệ được thiết kế để xử lý các tác vụ truyền thông công nghiệp có tính xác định và độ trễ thấp.
Trong các kiến trúc bộ xử lý thông thường, xử lý truyền thông có thể cạnh tranh tài nguyên CPU với các hoạt động ở cấp ứng dụng. Đây có thể là vấn đề khi mạng công nghiệp đòi hỏi thời gian phản hồi có thể dự đoán và trao đổi dữ liệu đồng bộ.
PRU-ICSS giải quyết thách thức này bằng cách giao các chức năng truyền thông nhạy cảm về thời gian cho những tài nguyên xử lý thời gian thực chuyên dụng. Khi đó, CPU Arm đa dụng có thể tập trung vào logic ứng dụng, quản lý hệ thống và các chức năng điều khiển khác.
Kiến trúc này phù hợp với các ứng dụng mà thời gian truyền thông ảnh hưởng trực tiếp đến sự phối hợp máy móc, điều khiển phân tán và trao đổi dữ liệu quy trình theo thời gian thực.
Từ góc độ kỹ thuật, tách biệt xử lý truyền thông khỏi xử lý ứng dụng nói chung là một cách thiết thực để quản lý tải xử lý khi các hệ thống công nghiệp ngày càng phức tạp.
Mở rộng hệ sinh thái sản phẩm IO-Link của TI
Với việc bổ sung TIOM2212, TI đang mở rộng phạm vi phần cứng trên nhiều lớp khác nhau của hệ sinh thái IO-Link.
Danh mục sản phẩm rộng hơn của TI bao gồm:
- Bộ thu phát IO-Link.
- Công tắc đầu ra số.
- Thiết bị chủ IO-Link tích hợp bộ xử lý khung.
Dòng sản phẩm này cho phép kỹ sư tìm mua nhiều linh kiện phần cứng IO-Link từ cùng một nhà sản xuất bán dẫn.
Hệ sinh thái linh kiện tích hợp hơn có thể đơn giản hóa việc lựa chọn phần cứng, thiết kế giao diện, hỗ trợ kỹ thuật và bảo trì sản phẩm lâu dài.
Tuy nhiên, chọn linh kiện từ cùng một nhà cung cấp không loại bỏ nhu cầu xác minh ở cấp hệ thống. Kỹ sư vẫn phải kiểm tra khả năng tương thích điện, yêu cầu về kênh, đặc tính bảo vệ, thời gian truyền thông và hỗ trợ phần mềm.
Tài nguyên phát triển và tình trạng cung ứng sản phẩm
TI cung cấp tài nguyên phát triển để hỗ trợ việc đánh giá và triển khai các công nghệ truyền thông công nghiệp của mình.
| Tài nguyên | Ứng dụng |
|---|---|
| Bộ công cụ phát triển phần mềm truyền thông công nghiệp | Phát triển phần mềm truyền thông công nghiệp |
| Mô-đun đánh giá TIOL221 | Đánh giá công nghệ IO-Link |
| Ngăn xếp giao thức được chứng nhận | Triển khai giao thức Ethernet công nghiệp |
| Ví dụ ứng dụng | Thiết kế tham khảo và hướng dẫn phát triển |
Theo thông báo của TI, lịch cung ứng như sau:
| Sản phẩm | Tình trạng hàng |
|---|---|
| TIOM2212 | Có thể đặt mua số lượng tiền sản xuất trên TI.com |
| TICS100MOD | Dự kiến có hàng vào cuối năm 2026 |
TI cũng sẽ giới thiệu danh mục sản phẩm truyền thông công nghiệp tại electronica 2026, diễn ra từ ngày 10 đến 13 tháng 11 tại Munich, Đức.
TICS100MOD sẽ được giới thiệu tại gian hàng của TI ở Sảnh C4, Gian 159, với các buổi trình diễn làm nổi bật khả năng tích hợp Ethernet công nghiệp đa giao thức.
Góc nhìn kỹ thuật: Vì sao những sản phẩm này quan trọng
Theo tôi, bước tiến quan trọng nhất không chỉ đơn thuần là bổ sung thêm một mô-đun Industrial Ethernet hoặc IO-Link master. Đó là nỗ lực giảm bớt độ phức tạp trong kỹ thuật khi hỗ trợ nhiều công nghệ truyền thông.
Đối với các nhà chế tạo máy và nhà sản xuất thiết bị tự động hóa, việc duy trì các thiết kế phần cứng khác nhau cho từng tiêu chuẩn mạng có thể gây ra những thách thức không cần thiết về phát triển và tồn kho. Nền tảng phần cứng có thể cấu hình mang đến cơ hội tiêu chuẩn hóa kiến trúc sản phẩm mà vẫn giữ được tính linh hoạt trong truyền thông.
Sự kết hợp giữa TICS100MOD và TIOM2212 cũng phản ánh một xu hướng rộng hơn trong tự động hóa công nghiệp: việc tích hợp truyền thông đang tiến gần hơn đến cấp thiết bị hiện trường.
IO-Link cho phép truy cập thông tin chi tiết hơn từ cảm biến và bộ truyền động, trong khi Industrial Ethernet cung cấp hạ tầng truyền thông cần thiết để trao đổi thông tin giữa các máy và hệ thống điều khiển.
Khi được tích hợp đúng cách, những công nghệ này giúp các nhà sản xuất xây dựng kiến trúc tự động hóa minh bạch hơn, đồng thời cải thiện khả năng truy cập thông tin chẩn đoán thiết bị và dữ liệu cấu hình.
Tuy nhiên, trước khi áp dụng các sản phẩm này, kỹ sư nên đặc biệt chú ý đến ba yếu tố:
- Yêu cầu về giao thức: Xác minh phiên bản giao thức, trạng thái chứng nhận, các chế độ vận hành được hỗ trợ và tính tương thích của firmware.
- Hiệu năng thời gian thực: Đánh giá thời gian chu kỳ truyền thông, khả năng đồng bộ hóa mạng và độ trễ trong điều kiện vận hành thực tế.
- Bảo trì dài hạn: Xem xét quy trình cập nhật firmware, hỗ trợ vòng đời phần mềm, khả năng cung ứng linh kiện và tính tương thích với các nền tảng điều khiển hiện có.
Cuối cùng, những yếu tố này sẽ quyết định liệu một nền tảng đa giao thức có mang lại lợi ích rõ rệt trong một ứng dụng công nghiệp cụ thể hay không.
Kết luận: Xây dựng kiến trúc truyền thông công nghiệp linh hoạt hơn
Việc Texas Instruments ra mắt TICS100MOD và TIOM2212 đánh dấu sự mở rộng hơn nữa danh mục công nghệ truyền thông công nghiệp của hãng.
TICS100MOD hỗ trợ đa giao thức EtherCAT, EtherNet/IP và PROFINET trên một nền tảng phần cứng chung. TIOM2212 mở rộng kết nối đến các cảm biến và bộ truyền động IO-Link, giúp nhà phát triển tích hợp thiết bị cấp hiện trường vào các mạng công nghiệp cấp cao hơn.
Bằng cách kết hợp phần cứng có thể lập trình, khả năng xử lý thời gian thực và phần mềm phát triển, TI đang giải quyết một số thách thức thực tiễn liên quan đến các hệ thống truyền thông nhà máy hiện đại.
Khi tự động hóa công nghiệp tiếp tục phát triển, khả năng hỗ trợ giao thức linh hoạt và kết nối cấp hiện trường tốt hơn sẽ vẫn là những yếu tố quan trọng đối với các nhà sản xuất thiết bị, nhà tích hợp hệ thống và kỹ sư điều khiển công nghiệp.
