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如何以經濟實惠的方式將 EtherNet/IP、EtherCAT 和 PROFINET 添加到自動化工廠

本文作者:德州儀器       點擊: 2021-12-08 15:26
前言:
還記得科幻電影中曾有一個場景顯示由人工智慧管理的全自動工廠嗎?現在就有這樣的工廠!

自主工廠依賴於各個元件(如運動控制器和機器人)之間的即時通信,而且這種通信必須即時進行。例如,100 英尺外的可程式設計邏輯控制器 (PLC) 向機器人發送的運動命令如果出現延遲,則可能會導致最終產品出現缺陷。

基於乙太網的即時通信協定的進步已經解決了這個問題。這些協定使工廠內連接大型設備的網路能夠即時相互通信,同時還提供足夠的頻寬將診斷和控制資料發送到雲端。

但有一個問題;儘管有很多即時乙太網協定為這種通信提供便利,但不同的協議不能互相相容。因此,即使兩台設備都使用乙太網連接,其中設置為通過一種即時乙太網協定進行通信的設備也無法輕易接受另一台使用不同協定的設備。這裡有兩個問題:您的設備應該支援哪種協定?您是否可以啟用多種協議?

 觀看我們的多協定演示 
  瞭解如何將 Sitara 評估模組連接到三個常見的工業網路
 
支援多協定系統的挑戰
工業市場大多數採用三種主要的工業乙太網協定:Profinet、EtherNet/IP 和 EtherCAT。選擇這三個中的一個通常比較安全,但在傳統的 ASIC 設置中,單協定和多協定支援各有優缺點,如表 1 所列。

 

單協議

多協議

優點

使用該協定的所有設備採用一種硬體設計

使用不同協定佔據更多細分市場

使用多個 ASIC 的挑戰

只能進入一個細分市場

  • 每個協定都需要不同且成本高昂的應用特定積體電路 (ASIC)
  • 每個協議都有單獨的電路板設計
  • 更複雜的庫存管理。
表1:採用多個 ASIC 時單協定與多協定注意事項

通過 Sitara™ 處理器減少您的硬體投資
很明顯,從商業角度而言,支援多協定是正確的選擇,但對於每個人來說,在從工程到採購的整個週期內實施多協議解決方案可能變得成本高昂且容易出現問題。圖 1 顯示了一家公司使用各種 ASIC 支援多種協定的流程。您可以看到,每個乙太網解決方案都需要多個器件來製作通信模組,從而導致在創建各種庫存單位 (SKU) 時更加複雜。 
圖1:多協定支援的傳統流程

此流程可能讓許多工廠設備製造商難以在其產品上啟用多種協定。而如今,可以使用支援多協定的器件(例如 Sitara 處理器)連接到多個協議。  Sitara 處理器(如 AMIC110)在單個設計中支援多種協定,克服了設計多協定環境的潛在挑戰,提供了另一種方法來設計支援各種工業乙太網協定的工廠設備。Sitara 器件憑藉其優勢,可簡化創建各種 SKU 的流程,如圖 2 所示。
 
圖2:通過 Sitara 處理器實現多協定流程

借助集成在每個處理器的工業通信子系統,您能夠為多種 SKU 創建單一的硬體設計。您只需將新圖像載入到處理器上,以便將電路板連接到新網路。這種方法不僅可以降低您的系統設計成本,還可以提供以下優勢:
在幾分鐘內將庫存從一種協議重新分配到另一種協議,以滿足突然的需求變化。
硬體採購減少到一家供應商。
大幅降低倉庫管理的複雜性。
單一硬體設計可滿足多個市場的需求。

在本視頻中,我們創建了一組演示,展示如何使用單個 Sitara AMIC110 工業通信引擎連接到 Profinet、EtherNet/IP 或 EtherCAT 網路。

立即下載軟體並在我們的評估模組上運行這些演示。

結語
Sitara AMIC110 處理器是一款入門級器件,能夠以低成本實現高度集成並簡化開發和倉庫管理流程,單件價格僅為 4 美元。借助一種通過了各種協議的符合性測試的工業級解決方案,Sitara 處理器實現了對 Profinet 等時即時 (IRT)、Profinet RT、EtherNet/IP 和 EtherCAT 的支持。

其他資源
通過以下白皮書,瞭解有關每種協定的更多資訊: 
o TI Sitara 處理器上的 Profinet。
o TI Sitara 處理器上的 EtherNet/IP。
o Sitara 處理器上的 EtherCAT。
閱讀應用報告“Sitara 處理器支援的工業通信協定”,瞭解如何授權每個協議棧用於生產。

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