Startseite > Automation > M2M > Der richtige Kommunikationsstandard für Sensoren

Konnektivität

Der richtige Kommunikationsstandard für Sensoren

7. November 2018, 14:00 Uhr | Von Thomas Leyrer und Miro Adzan

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

TI-Technologie für die intelligente Fabrikkommunikation

Unter den konkurrierenden Ethernet-Protokollen gibt es zahlreiche Möglichkeiten des Einsatzes für Kameras, Motoren, Roboter, SPS und weitere komplexe Systeme, und selbst einfache Sensoren und Aktoren müssen in einer größeren Industrial-Ethernet-Umgebung effektiv arbeiten. Angesichts der Optionsvielfalt für die Kommunikation unter automatisierten Anlagen sind die Designer industrieller Systeme auf Lösungen angewiesen, die sowohl flexibel als auch einfach anzuwenden sind. TI-Technologie adressiert diese Anforderungen mit integrierten Lösungen für die industrielle Kommunikation, die auf einer ganzen Palette von Standards basieren – darunter IO-Link und die populärsten Industrial-Ethernet-Protokolle.

Die Transceiverfamilie TIOL111x von TI deckt die komplette IO-Link-Funktionalität sowie den Schutz von Sensoren und Aktoren in automatisierten Systemen vor elektrostatischen Entladungen (ESD), elektrisch schnellen Transienten (EFT) und Spannungsspitzen ab. Mit einem Evaluation Module lassen sich die Bauelemente im Betrieb erproben, und Referenzdesigns beschleunigen die Entwicklung von Transmitter, Näherungsschaltern, Magnetventil-Treibern sowie Ultraschall- und anderen Anwendungen.

Applikationsentwickler, die mehr Bandbreite und deterministisches Timing benötigen, müssen darüber entscheiden, wie viele Industrial-Ethernet-Protokolle sie unterstützen wollen, um ihre Systeme kompatibel zu mehreren Feldbus-Umgebungen zu machen. In der Vergangenheit erforderte das Hinzufügen von Protokollen die Implementierung zusätzlicher Schnittstellen oder austauschbarer Module zum Einstecken in das Motherboard. Beide Varianten verlangen nach zusätzlichem Hardwaredesign, erhöhen den Bauteileaufwand und verlängern den Prüf- und Zertifizierungszyklus.

Anstelle zusätzlicher Hardware sind die ARM-Prozessoren der Sitara-Familie von TI mit einer integrierten PRU-ICSS-Einheit (Programmable Real-Time Unit and Industrial Communication Subsystem) ausgestattet, die mehrere Industrial-Ethernet-Protokolle unterstützt.

Die PRU lädt zur Laufzeit Industrieprotokoll-Firmware, wobei die Optionen EtherCAT, Profinet, Sercos III, Ethernet/IP und Ethernet PowerLink bestehen. Die PRU-ICSS führt echtzeitkritische Tasks aus, die man sonst in ein ASIC oder FPGA auslagern würde, und bietet damit eine upgradefähige, softwarebasierte Lösung für den Fall, dass neue Features oder Protokolle hinzugefügt werden müssen. Auf der Basis eines skalierbaren ARM-Cores (je nach Prozessor ein Cortex-A8, A9 oder A15) ermöglichen die Sitara-Prozessoren die Realisierung von Single-Chip-Lösungen für Fabrikautomations-Anwendungen, in denen mehrere Industrial-Ethernet-Protokolle genutzt werden.

TI bietet eine breite Palette von Schnittstellen für Industrial Ethernet und weitere Standards wie etwa CAN – und zwar sowohl als eigenständige Lösung als auch in Form von Technik-Modulen im Rahmen anderer integrierter Lösungen. Viele Netzwerk-Produkte von TI sind zum Schutz von Schaltungen und Personen mit verstärkter Isolation ausgestattet, und mit anderen Bauelementen lassen sich Designs durch verstärkte Isolation ergänzen. Die fundierte Entwicklungs-Unterstützung umfasst Software, Tools, EVMs und Referenzdesigns für eine Vielzahl von Anwendungen in automatisierten industriellen Anlagen.

Technologie für die Zukunft der intelligenten Fabrik

Das Wachstum der intelligenten Fabriken hängt von einer vielseitigen Vernetzung ab, die die Anforderungen der einzelnen Anlagenteile mit den übergeordneten Kommunikations-Anforderungen der gesamten Fabrik in Einklang bringt. Industrial-Ethernet-Protokolle bieten eine große Bandbreite und ein schnelles, garantiertes Timing für Feldbus-Verbindungen zu SPS, Kameras, Robotern und anderen komplexen automatisierten Systemen.

IO-Link wiederum stellt eine unkomplizierte Alternative für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen einem Feldbus-Master und einem Sensor oder Aktor dar und unterstützt damit die Konfiguration und Instandhaltung.