作者：德州仪器 （TI） 工业自动化业务经理Srik Gurrapu
概要
在当今竞赛日益剧烈的全球商场中，高效的工业出产才能一般取决于每间工厂自动化体系的速度、精度和牢靠度。即使是在一些低劳动力本钱的区域，制作厂商们也巴望进步其自动化体系的精密度，因为他们知道，假如不这么做就会危及其在全球经济中的方位。
工业自动化的心脏是新一代高档智能传感器，它让产品出产线持续运转，经过低推迟和实时网络，衔接至高功用可编程逻辑操控器（PLC）以及人机界面（HMI）体系。当然，对制作厂商而言，时刻便是金钱。只需制作的产品可以到达规则质量水平，高效的出产线就会尽可能快地持续运转。高速、牢靠的传感器有必要十分敏捷（数毫秒乃至更快）地监控或许丈量出产线的各种状况。之后，网络有必要以最小时刻的推迟、且不中止出产的情况下，传输这种信息。咱们需求很多的工业通讯协议来完成所要求的要害通讯功用，例如：PROFIBUS®/PROFINET®、Ethernet/IP™、EtherCAT®、POWERLINK、SERCOS® III等。别的，如PLC等处理元件有必要正确地实时呼应，否则会影响出产率，形成丢失赢利（拜见下面图1）。
德州仪器公司（TI）在向工业自动化供给全面高功用、高效、可扩展技能方面，具有丰厚的经历。德州仪器广泛的模仿和嵌入式处理器产品系列可助力广大客户规划完好的体系级解决计划。本文要点介绍的TI的创新式高差异化解决计划，它让工业通讯本钱更低、接入更便利，并推动自动化和出产功率的进步。
图1 HMI+PLC+传感器+马达操控的工业自动化体系
工业自动化介绍
典型的工业自动化体系一般由四大部分组成，它们之间可以施行低推迟和实时高速的通讯。这四大组成部分分别为：传感器、人机界面、PLC和马达驱动器。
传感器
现代工厂自动化体系的信息和数据传输越来越依赖于智能传感器。早年，传感器只担任监控和丈量，却不剖析。而现在，跟着传感器变得愈加智能，它们可以更好地对其所检测的作业进行评价，并能实时地完成任务。传感器的许多功用包含检测温度、运动、光学目标和方位、分量、加速度、化学成分、气体、气压或许其他压力、液体活动以及物理国际的其它方面。
人机界面（HMI）
人机界面是与操控者进行通讯的某个单元或许子体系。运用当时一流的技能，大多数工业自动化体系的人机界面都集成了图形显现子体系，例如：触摸屏等，因为这类体系直观、简略易学。
可编程逻辑操控器（PLC）
一般来说，PLC均为依据微操控器或许处理器的体系，它们所接纳的信息来自于散布在工厂内的各种传感器以及体系操作员。依据这两种信息源所供给的信息，PLC建议动作来操控出产线的进程。
马达驱动器
马达驱动器是对PLC指令做出实践呼应的一些机器零件。例如，在轿车拼装工厂，传感器向PLC供给轿车车身方位的相关信息。PLC便会对这种信息做出呼应，向马达操控单元宣布指令，让其操控机械臂对轿车进行点焊。
在工业自动化体系中，这四大部分的衔接是经过高速、低推迟网络完成的。这个网络保证对PLC对传感器或许操作员信息输入做出快速呼应。总的来说，当今的工业自动化体系是实时、具有决议计划才能的高精密体系，可以准确操控高速出产进程。
未来面对的应战
工业自动化将面对的根本应战与咱们现已战胜了的一些应战相同。为了获得更好的成果，操控体系有必要持续进步其实时呼应才能、牢靠性、准确性、精密性和全体成熟度。要想满意这些要求，一个必不可少的条件是不断发展组网和其它联网技能。
在工业自动化商场上，有超越120种串行通讯规范和25种依据以太网的协议，它们都可以布置于咱们今日的工厂里。问题是，咱们短少的并不是解决计划，而是它们的多样性，以及布置它们的办法。
每一种盛行的工业通讯协议，例如：PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT、Ethernet/IP等，均有一个或许多个重要的传感器、PLC、HMI和马达驱动器供货商在背面供给支撑。运用多家厂商的组件来完成工业自动化体系，一般会要求布置多家厂商支撑的数种通讯协议。这便增加了全体体系的复杂度，而且拉高了本钱。例如，当今的许多自动化体系一般都运用一种中央处理器（CPU）来运转运用程序，然后再运用另一种离散组件，例如：运用程序专用集成电路（ASIC）或许现场可编程门阵列（FPGA），专门用于通讯协议处理。在一些被通讯协议视作从设备的自动化组件中，更是如此。
大多数工业自动化通讯协议均运用了分级主/从构架。主设备一般为PLC，要不便是一些智能操控单元。从设备一般为马达驱动器以及一些不建议动作或许操控进程的传感器。为了完成自动化体系承载网络所需的高速、低推迟通讯，许多协议增强了与这些从设备有关的媒体拜访（MAC）层功用。这给从设备带来更大的本地协议处理担负，终究导致在散布式从设备中运用协议处理专用ASIC或许FPGA。而因为工业自动化体系中的从设备一般多于主设备，极大增加了全体体系的本钱。
TI与您一起应对应战
打败工业自动化面对的这些应战需求先进技能，以完成通讯联网和合理化。TI一向致力于为工业自动化体系制作商供给嵌入式处理器、传感器、软件建立模块和支撑东西的完好解决计划。这种技能有必要简略、具有高本钱效益，以满意这类体系中重要组件的需求（PLC、HMI、传感器和马达驱动器），并一起支撑主从设备的分级要求。此外，TI要点供给高效的支撑计划，针对客户各异的需求，简化其工厂自动化体系的布置。
依据Sitara™ ARM®的处理器在工业自动化运用中的杰出成绩，证明了TI解决计划的成功。Sitara AM18x ARM9™（以及最新的AM335x ARM Cortex™-A8片上体系（SoC）），集成了多个处理内核、实时通讯加速器，用于多协议处理、实时和高档操作体系、图形处理和很多其它资源的处理作业，以战胜未来几年工业自动化所面对的应战。
特别是AM335x ARM Cortex-A8 SoC，它是TI的工业自动化发展战略的例子。运用275GHz到1GHz的处理速度，AM335x SoC可以满意智能传感器到PLC以及两者之间其它自动化组件的处理要求。别的，低功耗特色让AM335x处理器可以应对最为严厉的功耗预算。
图2 Sitara ARM AM335x处理器结构图
