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如何以经济实惠的方式将 EtherNet/IP、EtherCAT 和 PROFINET 添加到自动化工厂

发布时间:2021-12-08 来源:德州仪器 责任编辑:lina

【导读】自主工厂依赖于各个组件(如运动控制器和机器人)之间的实时通信,而且这种通信必须实时进行。例如,100 英尺外的可编程逻辑控制器 (PLC) 向机器人发送的运动命令如果出现延迟,则可能会导致最终产品出现缺陷。


还记得科幻电影中曾有一个场景显示由人工智能管理的全自动工厂吗?现在就有这样的工厂!


自主工厂依赖于各个组件(如运动控制器和机器人)之间的实时通信,而且这种通信必须实时进行。例如,100 英尺外的可编程逻辑控制器 (PLC) 向机器人发送的运动命令如果出现延迟,则可能会导致最终产品出现缺陷。


基于以太网的实时通信协议的进步已经解决了这个问题。这些协议使工厂内连接大型设备的网络能够实时相互通信,同时还提供足够的带宽将诊断和控制数据发送到云端。


但有一个问题;尽管有很多实时以太网协议为这种通信提供便利,但不同的协议不能互相兼容。因此,即使两台设备都使用以太网连接,其中设置为通过一种实时以太网协议进行通信的设备也无法轻易接受另一台使用不同协议的设备。这里有两个问题:您的设备应该支持哪种协议?您是否可以启用多种协议?


观看我们的多协议演示:了解如何将 Sitara 评估模块连接到三个常见的工业网络


支持多协议系统的挑战


工业市场大多数采用三种主要的工业以太网协议:Profinet、EtherNet/IP 和 EtherCAT。选择这三个中的一个通常比较安全,但在传统的 ASIC 设置中,单协议和多协议支持各有优缺点,如表 1 所列。


表1:采用多个 ASIC 时单协议与多协议注意事项

单协议

多协议


优点

使用该协议的所有设备采用一种硬件设计

使用不同协议占据更多细分市场

使用多个 ASIC 的挑战

只能进入一个细分市场

  • 每个协议都需要不同且成本高昂的应用特定集成电路        (ASIC)

  • 每个协议都有单独的电路板设计

  • 更复杂的库存管理。


通过 Sitara™处理器减少您的硬件投资


很明显,从商业角度而言,支持多协议是正确的选择,但对于每个人来说,在从工程到采购的整个周期内实施多协议解决方案可能变得成本高昂且容易出现问题。图 1 显示了一家公司使用各种 ASIC 支持多种协议的流程。您可以看到,每个以太网解决方案都需要多个器件来制作通信模块,从而导致在创建各种库存单位 (SKU) 时更加复杂。


如何以经济实惠的方式将 EtherNet/IP、EtherCAT 和 PROFINET 添加到自动化工厂

图1:多协议支持的传统流程


此流程可能让许多工厂设备制造商难以在其产品上启用多种协议。而如今,可以使用支持多协议的器件(例如 Sitara 处理器)连接到多个协议。  Sitara 处理器(如 AMIC110)在单个设计中支持多种协议,克服了设计多协议环境的潜在挑战,提供了另一种方法来设计支持各种工业以太网协议的工厂设备。Sitara 器件凭借其优势,可简化创建各种 SKU 的流程,如图 2 所示。


如何以经济实惠的方式将 EtherNet/IP、EtherCAT 和 PROFINET 添加到自动化工厂

图2:通过 Sitara 处理器实现多协议流程


借助集成在每个处理器的工业通信子系统,您能够为多种 SKU 创建单一的硬件设计。您只需将新图像加载到处理器上,以便将电路板连接到新网络。这种方法不仅可以降低您的系统设计成本,还可以提供以下优势:


在几分钟内将库存从一种协议重新分配到另一种协议,以满足突然的需求变化。


硬件采购减少到一家供应商。


大幅降低仓库管理的复杂性。


单一硬件设计可满足多个市场的需求。


在本视频中,我们创建了一组演示,展示如何使用单个 Sitara AMIC110 工业通信引擎连接到 Profinet、EtherNet/IP 或 EtherCAT 网络。


立即下载软件并在我们的评估模块上运行这些演示。


结语


Sitara AMIC110 处理器是一款入门级器件,能够以低成本实现高度集成并简化开发和仓库管理流程,单件价格仅为 4 美元。借助一种通过了各种协议的符合性测试的工业级解决方案,Sitara 处理器实现了对 Profinet 等时实时 (IRT)、Profinet RT、EtherNet/IP 和 EtherCAT 的支持。

(来源:德州仪器)


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