乙太網路式工業通訊不是遙遠又無法實現的工廠與製程自動化願景。反而正迅速廣受採用。
但在面對成本、複雜性和可擴展性的挑戰時，序列介面仍是有線通訊的標準。這並不難理解，因為要顧慮到 IOLink和 RS-485 的成本效益及可靠性。設計和軟體工程師也熟悉這些標準。
然而，新的嵌入式處理器技術可透過整合 MAC 支援，以及對 EtherCAT 和 Profinet 等各種工業乙太網路通訊協定的支援，協助加快轉換至乙太網路的速度。我們的處理器團隊訪問了幾位 TI 專家，深入了解他們對工業通訊設計挑戰的見解，以及嵌入式處理器在採用乙太網路上所扮演的角色。
乙太網路在工業通訊中的主要優點
為了滿足現代製程對更高效率和靈活性的要求，所使用的通訊協定必須可因應連線系統快速成長的頻寬。在有了更多感測器和邊緣人工智慧 (AI) 等更高階的處理功能後，前述環境中的系統需要可靠且快速傳輸的資料也愈來越多。
而這就是乙太網路最有利的地方，且可提供適用於傳輸延遲關鍵資料的機制，特別是適用於時效性網路和EtherCAT 、Profinet 等通訊協定。
「我們正處於轉型至工業 4.0 的旅程途中，現在更多工廠都採用乙太網路以滿足現代系統的高頻寬需求，並善用更為資料導向的決策作業。」工廠自動化與控制總經理 Alex Weiler 表示。「乙太網路可強化工廠與製程自動化的即時功能，進而實現新一代製造，藉此整合更多機器學習、預測分析與自動機器人。」
若要進一步了解工業乙太網路通訊協定及其在工業 4.0 設計進化中所扮演的角色，請閱讀我們的公司部落格文章「新連線技術如何降低工業 4.0 的障礙」。
嵌入式處理器如何協助轉換至乙太網路
在工業通訊設計中，嵌入式處理器可確保系統間的通訊可靠。其在乙太網路架構網路中仍擔任相同角色，但具有進行更多作業的潛力，尤其在預測性維護與系統監控方面更是如此。
「從微控制器到微處理器等各式嵌入式處理器，均可協助管理連線系統間與日俱增的資料量，同時確保網路通訊協定間的互通性，因此在轉換至乙太網路架構通訊的過程中，扮演著重要角色。」處理器副總裁 Roland Sperlich表示。「如 TI 的 AM2432 微控制器等裝置可透過更多處理能力、整合式元件，以及開放原始碼和易於使用的軟體等，協助拓展工業系統在即時控制與通訊方面的潛能。」
雖然嵌入式處理器在工業通訊設計中的角色並未改變，不過現代裝置若搭配適當的軟體，即可實現最佳的乙太網路架構設計。
「隨著現今嵌入式處理器的運算性能不斷提升，工程師可以透過複雜的軟體，強化其對乙太網路架構通訊協定的即時控制能力。」Weiler 表示。
TI 的半導體裝置產品組合從具成本效益的微控制器，到高性能的 Arm® Cortex® A72x 架構的系統單晶片，應有盡有。這些產品結合了傳統的即時控制與感測功能，以及先前只有較高階系統才會採用的通訊、儲存、安全與資料處理功能。這些產品也支援各種現場匯流排通訊協定，以及最高達 1Gbps 的工業乙太網路通訊協定，進而協助設計人員更妥善地管理轉換至乙太網路的過程。
在製程與工廠自動化作業中，轉換至乙太網路的後續行動為何
工廠內外的乙太網路連線裝置所構成的生態系統日益擴大，強化其間的連線可望繼續提升效率並使整體供應鏈最佳化。能夠支援與日俱增的感測器所傳輸的更多資料，以及持續提高的處理能力，也代表能在製程中協助提供更多彈性，並可透過邊緣 AI 功能在網路邊緣實現更高的智慧與更多決策。
「工廠邁向廣泛採用乙太網路的旅程從高頻寬即時通訊開始，現在則正擴展至納入 AI 處理功能。」資深技術人員Pekka Varis 表示。「半導體技術的進步讓連線應用程式間可傳輸更多資料，進而可在網路邊緣進行更多決策，而感測器則會主動收集資料。如此即可降低延遲，進而提升運作的效率與安全性。」
