可編程邏輯控制器(PLC)

一般而言，PLC均為基于微控制器或者處理器的系統，它們所接收的信息來自于分布在工廠內的各種傳感器以及系統操作員。根據這兩種信息源所提供的信息，PLC發起動作來控制生產線的過程。

馬達驅動器

馬達驅動器是對PLC指令做出實際響應的一些機器零件。例如，在汽車組裝工廠，傳感器向PLC提供汽車車身位置的相關信息。PLC便會對這種信息做出響應，向馬達控制單元發出指令，讓其控制機械臂對汽車進行點焊。

在工業自動化系統中，這四大部分的連接是通過高速、低延遲網絡實現的。這個網絡確保對PLC對傳感器或者操作員信息輸入做出快速響應?？偟膩碚f，當今的工業自動化系統是實時、具有決策能力的高精密系統，能夠精確控制高速生產過程。

未來面臨的挑戰

工業自動化將面臨的基本挑戰與我們已經克服了的一些挑戰一樣。為了取得更好的結果，控制系統必須繼續提高其實時響應能力、可靠性、精確性、精密性和整體成熟度。要想滿足這些要求，一個必不可少的條件是不斷發展組網和其它聯網技術。

在工業自動化市場上，有超過120種串行通信標準和25種基于以太網的協議，它們都可以部署于我們今天的工廠里。問題是，我們缺少的并不是解決方案，而是它們的多樣性，以及部署它們的方法。

每一種流行的工業通信協議，例如：PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT、Ethernet/IP等，均有一個或者多個重要的傳感器、PLC、HMI和馬達驅動器供應商在背后提供支持。使用多家廠商的組件來實現工業自動化系統，通常會要求部署多家廠商支持的數種通信協議。這便增加了整體系統的復雜度，并且拉高了成本。例如，當今的許多自動化系統一般都使用一種中央處理器(CPU)來運行應用程序，然后再使用另一種離散組件，例如：應用程序專用集成電路(ASIC)或者現場可編程門陣列(FPGA)，專門用于通信協議處理。在一些被通信協議視作從設備的自動化組件中，更是如此。

大多數工業自動化通信協議均使用了分級主/從構架。主設備一般為PLC，要不就是一些智能控制單元。從設備一般為馬達驅動器以及一些不發起動作或者控制過程的傳感器。為了實現自動化系統承載網絡所需的高速、低延遲通信，許多協議增強了與這些從設備有關的媒體訪問(MAC)層功能。這給從設備帶來更大的本地協議處理負擔，最終導致在分布式從設備中使用協議處理專用ASIC或者FPGA。而由于工業自動化系統中的從設備通常多于主設備，極大增加了整體系統的成本。

TI與您一同應對挑戰

戰勝工業自動化面臨的這些挑戰需要先進技術，以實現通信聯網和合理化。TI一直致力于為工業自動化系統制造商提供嵌入式處理器、傳感器、軟件搭建模塊和支持工具的完整解決方案。這種技術必須簡單、具有高成本效益，以滿足這類系統中重要組件的需求(PLC、HMI、傳感器和馬達驅動器)，并同時支持主從設備的分級要求。此外，TI重點提供高效的支持方案，針對客戶各異的需求，簡化其工廠自動化系統的部署。

基于Sitara? ARM?的處理器在工業自動化應用中的良好業績，證明了TI解決方案的成功。Sitara AM18x ARM9?(以及最新的AM335x ARM Cortex?-A8片上系統(SoC))，集成了多個處理內核、實時通信加速器，用于多協議處理、實時和高級操作系統、圖形處理和大量其它資源的處理工作，以克服未來幾年工業自動化所面臨的挑戰。

特別是AM335x ARM Cortex-A8 SoC，它是TI的工業自動化發展戰略的例證。使用275GHz到1GHz的處理速度，AM335x SoC可以滿足智能傳感器到PLC以及兩者之間其它自動化組件的處理要求。另外，低功耗特點讓AM335x處理器能夠應對最為嚴格的功耗預算。

圖2 Sitara ARM AM335x處理器結構圖

AM335x解決方案擁有多協議通信能力，無需協議處理專用離散式ASIC或者FPGA。這從本質上讓從設備的材料清單成本降低40%。把對許多流行協議(例如：PROFIBUS和EtherCAT)的支持集成到AM335x處理器中，可大大簡化AM335x處理器型器件聯網的工作量。例如，把AM335x處理器型傳感器連接至工廠自動化系統，通常只需對一個典型PHY或者UART界面進行編程，這是大多數工業編程人員都已經非常熟悉的工作。由于無需再進行艱苦的學習，因此縮短了部署時間，降低了成本。