在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球市場(chǎng)中，先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)是必要的，以確保生產(chǎn)效率，同時(shí)保持最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。即使是勞動(dòng)力成本低的地區(qū)的制造商也渴望提高其自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性，因?yàn)樗麄冎啦贿@樣做將危及他們?cè)谌蚪?jīng)濟(jì)中的地位。??

最新工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心是新一代高級(jí)智能傳感器，通過低延遲實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接到可編程邏輯控制器 (PLC) 和人機(jī)界面 (HMI)。當(dāng)然，對(duì)于制造商來說，時(shí)間就是金錢，只要制造的產(chǎn)品達(dá)到可接受的質(zhì)量水平，一條高效的生產(chǎn)線就會(huì)盡可能快地運(yùn)行。為了提高效率，可靠的傳感器必須非常快速地監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線上的狀況——在幾毫秒或更短的時(shí)間內(nèi)。不使用典型的以太網(wǎng)，而是使用專門的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議將傳感器鏈接到 PLC 或其他設(shè)備。雖然典型的以太網(wǎng)沒有保證傳遞時(shí)間或設(shè)置消息的循環(huán)時(shí)間，但這些協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)所需的低延遲確定性響應(yīng)。

工業(yè)自動(dòng)化面臨的基本挑戰(zhàn)沒有改變：可靠性、準(zhǔn)確性和易用性。網(wǎng)絡(luò)和其他連接技術(shù)的發(fā)展對(duì)于應(yīng)對(duì)持續(xù)改進(jìn)的挑戰(zhàn)至關(guān)重要。在工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)中，目前有超過 120 種串行通信標(biāo)準(zhǔn)和超過 50 種基于以太網(wǎng)的協(xié)議可以部署。問題不在于缺乏解決方案，而是有很多解決方案選項(xiàng)并決定如何部署它們。

保持盡可能簡(jiǎn)單

使用來自多個(gè)供應(yīng)商的元件實(shí)施工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)可能需要部署多種不同的通信協(xié)議。工廠中的設(shè)備只使用一個(gè)供應(yīng)商或確保為工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)選擇的所有設(shè)備都使用相同的通信協(xié)議似乎是合乎邏輯的，但這在實(shí)踐中是極難實(shí)現(xiàn)的。工廠自動(dòng)化架構(gòu)可能非常復(fù)雜，并且由于不同設(shè)備的更換或更新需求在不同時(shí)間出現(xiàn)，因此可能無法在支持特定協(xié)議的情況下進(jìn)行更換，或者預(yù)算內(nèi)的最佳解決方案可能會(huì)迫使自動(dòng)化系統(tǒng)包含另一個(gè)新的協(xié)議。

由于這些原因，工廠自動(dòng)化系統(tǒng)通常需要支持多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這增加了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，并可能顯著提高成本?？朔@些挑戰(zhàn)將需要先進(jìn)的靈活技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多協(xié)議通信，并通過動(dòng)態(tài)協(xié)議感應(yīng)來檢測(cè)正在使用的協(xié)議，然后在運(yùn)行時(shí)切換到該協(xié)議。這種自動(dòng)檢測(cè)功能將消除工廠工程師當(dāng)今普遍面臨的一些復(fù)雜架構(gòu)問題。

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為了滿足全球?qū)χ瞥善泛图庸げ牧系男枨?，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)必須不斷提高速度、準(zhǔn)確性、可靠性和精度。這些動(dòng)機(jī)導(dǎo)致了工業(yè) 4.0 等趨勢(shì)，這將使工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中的連接性挑戰(zhàn)進(jìn)一步復(fù)雜化。工業(yè) 4.0 趨勢(shì)推動(dòng)制造商整合更多傳感器，并將這些傳感器無縫連接到工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)和云端。

各種規(guī)模的制造公司都努力將其生產(chǎn)系統(tǒng)與其他企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密結(jié)合，包括供應(yīng)鏈和需求監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)果，通信協(xié)議環(huán)境將變得更加異構(gòu)，強(qiáng)調(diào)多協(xié)議支持對(duì)工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性，而與企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連接將為通信系統(tǒng)引入另一層復(fù)雜性。

網(wǎng)關(guān)幫助連接

通信網(wǎng)關(guān)將變得更加重要，因?yàn)樗鼈儗⒛軌騾R總來自大量傳感器的數(shù)據(jù)并將其饋送到云端和企業(yè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠狀態(tài)的可視化。諸如 OPC UA 之類的通信協(xié)議已經(jīng)在嵌入式系統(tǒng)（例如這些通信網(wǎng)關(guān)）中采用，以便將控制級(jí)工廠設(shè)備與運(yùn)行企業(yè)系統(tǒng)的服務(wù)器無縫連接。這一切都增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。具有多協(xié)議支持和協(xié)議自動(dòng)檢測(cè)的自動(dòng)化設(shè)備可以緩解一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。 ?

為了滿足這些需求，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員正在為嵌入式處理器、模擬組件、軟件構(gòu)建模塊和支持工具尋找完整、經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。此類設(shè)計(jì)包的一個(gè)示例可以使用TI 基于 ARM Cortex-A8 和 -A9 內(nèi)核的 Sitara 處理器，以及用于多協(xié)議處理的實(shí)時(shí)通信加速器 — 可編程實(shí)時(shí)單元 (PRU)。該解決方案集提供實(shí)時(shí)和高級(jí)操作系統(tǒng)、圖形處理和其他資源。

各種規(guī)模的制造商的目標(biāo)是成為靈活、敏捷和極其高效的產(chǎn)品和加工材料生產(chǎn)商。領(lǐng)先的多協(xié)議技術(shù)有助于確保工業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商具備滿足市場(chǎng)需求所需的能力。

　　審核編輯：湯梓紅