在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中可以看到由工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）推動(dòng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)車間正在發(fā)生變化。各個(gè)生產(chǎn)基地正在聯(lián)網(wǎng);他們彼此之間以及不同公司部門(mén)之間甚至跨越公司邊界進(jìn)行通信。通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化機(jī)械裝置和技術(shù)系統(tǒng)，可以顯著提高整體生產(chǎn)的效率。然而，這需要企業(yè)中所有參與者（無(wú)論是人還是機(jī)器）之間的持續(xù)通信，以交換無(wú)數(shù)量的數(shù)據(jù)和各種參數(shù)。

連接處理曾經(jīng)相對(duì)簡(jiǎn)單——來(lái)自各種系統(tǒng)的模擬傳感器信號(hào)被傳輸?shù)街醒?a target="_blank">控制器并在那里數(shù)字化——在工業(yè) 4.0 時(shí)代，數(shù)字化正在向傳感器轉(zhuǎn)移。所謂的智能智能傳感器的實(shí)施可以集成到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的任何位置，允許它們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞記錄的物理量的數(shù)字形式。如圖2所示，除了實(shí)際的測(cè)量參數(shù)檢測(cè)外，該智能傳感器還將信號(hào)調(diào)理和處理的主要部分集成在一個(gè)外殼中。

圖2.從簡(jiǎn)單的模擬傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軅鞲衅鳌Ｖ悄苣M傳感器包括完整的信號(hào)鏈和處理單元。

此外，智能傳感器通常已經(jīng)配備了總線接口。通過(guò)測(cè)量參數(shù)的數(shù)字化，可以以更快的速度傳輸更多的數(shù)據(jù)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于更強(qiáng)大的信號(hào)傳輸。通過(guò)數(shù)字信號(hào)傳輸，可以減少甚至完全防止信號(hào)變化和干擾。此外，在理想情況下，支持總線的傳感器可以通過(guò)即插即用連接到網(wǎng)絡(luò)，這意味著它們由控制單元自動(dòng)檢測(cè)。如果一個(gè)傳感器發(fā)生故障，其他傳感器將繼續(xù)工作。

然而，所有這些都需要一個(gè)無(wú)處不在、高度可靠和實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)，從單個(gè)傳感器和執(zhí)行器擴(kuò)展到機(jī)器，最后延伸到整個(gè)系統(tǒng)。以太網(wǎng)（尤其是工業(yè)以太網(wǎng)）已成為一套關(guān)鍵的通信標(biāo)準(zhǔn)。與以前的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)具有決定性的優(yōu)勢(shì)，例如在共享傳輸介質(zhì)上高效同步傳輸更大的數(shù)據(jù)量。此外，工業(yè)以太網(wǎng)提供了在統(tǒng)一的基礎(chǔ)上創(chuàng)建整個(gè)通信的可能性，這通過(guò)確定性的實(shí)時(shí)擴(kuò)展補(bǔ)充了經(jīng)典以太網(wǎng)。

正是針對(duì)此類應(yīng)用，ADI公司去年向市場(chǎng)推出了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)多協(xié)議（REM）開(kāi)關(guān)芯片系列fido5000系列。該系列具有兩個(gè)支持 TSN 的以太網(wǎng)端口，可實(shí)現(xiàn)線形、環(huán)形、星形和冗余星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?。此外，任何主機(jī)處理器都可以通過(guò)其可配置的內(nèi)存總線接口與交換機(jī)芯片連接。fido5000 REM 交換機(jī)的靈活性使開(kāi)發(fā)人員能夠在標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展的情況下使其設(shè)計(jì)經(jīng)得起未來(lái)的考驗(yàn)，因?yàn)樗С之?dāng)前每種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

其中，這些優(yōu)勢(shì)是由位于富爾達(dá)的德國(guó)家族企業(yè)JUMO集團(tuán)實(shí)現(xiàn)的。JUMO開(kāi)發(fā)和制造用于測(cè)量，控制和分析物理和化學(xué)量的產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，適用于各種行業(yè)，包括食品，空調(diào)，機(jī)械工程，化學(xué)和制藥，包裝以及水和廢水。在這些行業(yè)的任何地方，都必須通過(guò)大型網(wǎng)絡(luò)傳輸各種過(guò)程數(shù)據(jù)。這是fido5000的理想應(yīng)用，也是它被用于最新的JUMO設(shè)計(jì)之一DICON touch的原因。

The JUMO DICON Touch

DICON 觸摸是一個(gè) 2 通道過(guò)程和程序控制器，可以通過(guò) TFT 彩色圖形屏幕可視化，并且可以通過(guò)觸摸直觀地操作。除了提供以前可用的RS-422 / RS-485 MODBUS RTU，以太網(wǎng)和PROFIBUS DP接口外，最新的DICON touch還可以與PROFINET控制器連接和通信。這是通過(guò)其集成的fido5000 2端換機(jī)實(shí)現(xiàn)的，該交換機(jī)允許建立簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序具有集成功能，包括注冊(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估、設(shè)置配置和用于在線可視化的 Web 服務(wù)器功能，這些功能與 PROFINET 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換一起提供。通過(guò)認(rèn)證保證符合PROFINET標(biāo)準(zhǔn)并與不同制造商的應(yīng)用兼容。??

ADI和JUMO有著長(zhǎng)期的合作關(guān)系。通過(guò)2016年收購(gòu)Innovasic，ADI得以擴(kuò)展其工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品組合。這使得ADI能夠?yàn)榭蛻籼峁┮幌盗泄I(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用——這一事實(shí)在與JUMO的合作中已經(jīng)得到證明，并對(duì)兩家公司之間的關(guān)系產(chǎn)生了積極影響。通過(guò)JUMO，ADI超越了單個(gè)元件的供應(yīng)商，成為真正的設(shè)計(jì)合作伙伴。“通過(guò)ADI公司，我們獲得了一個(gè)稱職的合作伙伴，該合作伙伴為我們的多通道過(guò)程和程序控制器JUMO DICON touch開(kāi)發(fā)PROFINET接口提供了非常專業(yè)的支持，”JUMO GmbH產(chǎn)品經(jīng)理Klaus Otto說(shuō)。

這種伙伴關(guān)系是ADI公司關(guān)注的主要焦點(diǎn)，未來(lái)將擴(kuò)大。ADI在這些合作伙伴關(guān)系中的區(qū)別在于如何開(kāi)展合作，以及如何利用各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)促進(jìn)合作。例如，ADI公司通過(guò)解決最新技術(shù)并在早期階段應(yīng)對(duì)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為其合作伙伴提供工業(yè)4.0領(lǐng)域的全面專業(yè)知識(shí)。

因此，ADI已經(jīng)超越了人們所認(rèn)為的傳統(tǒng)半導(dǎo)體公司——ADI突破了硅技術(shù)的界限，并在軟件、系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)方面進(jìn)行了大量投資。這些知識(shí)與涵蓋從傳感器到云的整個(gè)信號(hào)鏈的無(wú)與倫比的功能選擇相結(jié)合。挑戰(zhàn)在系統(tǒng)層面得到解決。這加快了開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短了產(chǎn)品的上市時(shí)間。因此，通過(guò)更早地啟動(dòng)下一代產(chǎn)品來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力。ADI幫助其合作伙伴滿足他們的需求 - 無(wú)論是作為后臺(tái)的被動(dòng)合作伙伴，還是作為主動(dòng)合作伙伴，為協(xié)作貢獻(xiàn)其技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和人才。

特別是在DICON touch的開(kāi)發(fā)中，ADI公司提供了基于以太網(wǎng)協(xié)議PROFINET設(shè)計(jì)所有器件的解決方案。挑戰(zhàn)在于開(kāi)發(fā)一種盡可能通用的設(shè)備，為客戶提供大量的可能性。DICON touch將作為一個(gè)模塊化的強(qiáng)大概念進(jìn)行開(kāi)發(fā)：帶有簡(jiǎn)單的插入卡和用于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的集成PHY，或者使用具有PROFINET功能的擴(kuò)展插件卡?！霸陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們特別關(guān)注了市場(chǎng)上尚未推出的具有如此功能范圍的個(gè)性化PROFINET解決方案，”Klaus Otto說(shuō)。

除了fido5000 REM開(kāi)關(guān)芯片外，集成的RapID平臺(tái)還用于DICON Touch的開(kāi)發(fā)。它演示了一個(gè)基于fido5000作為嵌入式設(shè)計(jì)的完整解決方案。它將fido5000開(kāi)關(guān)芯片、通信處理器、JTAG接口和PHY以及閃存、SDRAM和EEPROM等不同存儲(chǔ)器全部集成在一個(gè)板上。下一代RapID平臺(tái)將包括一個(gè)功能更強(qiáng)大，更節(jié)能的ARM Cortex-M4處理器作為通信處理器，可以根據(jù)要求在其上實(shí)現(xiàn)其他過(guò)程。對(duì)于DICON touch的開(kāi)發(fā)，現(xiàn)有RapID平臺(tái)的特性，如通用預(yù)認(rèn)證工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的可用性，非常符合JUMO的利益。在RapID平臺(tái)上下載所有相關(guān)信息，包括電路圖和布局?jǐn)?shù)據(jù)，大大減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間。RapID平臺(tái)的另一個(gè)有趣功能（也是DICON touch）是動(dòng)態(tài)的集成Web服務(wù)器，可用于以非常簡(jiǎn)單的方式讀取或更改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及輸入和輸出數(shù)據(jù)。此外，還可以通過(guò) RMII 和 I 配置 PHY。???2C 接口。此外，PROFINET模塊可以在啟動(dòng)時(shí)更新，因?yàn)楣碳贒ICON Touch上鏡像。

因此，RapID平臺(tái)對(duì)DICON Touch的靈活配置還支持固件更新和網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。在開(kāi)發(fā)DICON Touch的過(guò)程中，創(chuàng)造力也沒(méi)有限制。例如，標(biāo)準(zhǔn)閃爍的LED是PROFINET的一個(gè)重要功能，但沒(méi)有在電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。相反，DICON Touch的完整LCD顯示屏將閃爍。

網(wǎng)絡(luò)安全在DICON touch的開(kāi)發(fā)中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)安全不能通過(guò)一刀切的解決方案來(lái)解決。相反，必須根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采取影響深遠(yuǎn)的方法。作為其安全戰(zhàn)略的一部分，ADI公司專注于使其所有以太網(wǎng)組件盡可能安全。因此，當(dāng)前的工業(yè)以太網(wǎng)和TSN解決方案是公司安全發(fā)展的重點(diǎn)之一?；?fido5000 的 RapID 平臺(tái)補(bǔ)充了安全功能，提供密鑰管理、安全啟動(dòng)、安全更新和安全內(nèi)存訪問(wèn)，以防止網(wǎng)絡(luò)攻擊。

圖4.基于 fido5000 的 RapID 平臺(tái)可作為評(píng)估套件提供。

結(jié)論

憑借fido5000系列和RapID平臺(tái)，ADI為其合作伙伴提供了完美的應(yīng)用解決方案，使他們能夠滿足未來(lái)的要求，如實(shí)時(shí)功能、可靠性、安全性等。在這種情況下，ADI不僅為客戶提供純產(chǎn)品，還為客戶提供合作或支持其開(kāi)發(fā)的可能性。這種合作的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)通過(guò)新的JUMO DICON觸摸過(guò)程控制器的例子得到了證明。該項(xiàng)目的成功產(chǎn)生了一個(gè)安全、可靠和前瞻性的解決方案，該解決方案是在可管理的時(shí)間內(nèi)共同開(kāi)發(fā)的。

審核編輯：郭婷