Für die industrielle Kommunikation Prozessor-Plattform-Konzept mit Multiprotokoll-Support

Karim Jamal, Texas Instruments: »Die richtige Plattform für die Produktentwicklung zu finden, ist von großer Bedeutung.«
Karim Jamal, Texas Instruments: »Die richtige Plattform für die Produktentwicklung zu finden, ist von großer Bedeutung.«

Im Zeitalter von Industrie 4.0 und IIoT müssen Automatisierungsfirmen die Connectivity ihrer Geräte so schnell wie möglich entwickeln können. Plattform-Konzepte auf Basis von Multiprotokoll-Controllern und -Prozessoren wie »SimpleLink« und »Sitara« von Texas Instruments kommen ihnen dabei entgegen.

Die zunehmende Globalisierung beflügelt den internationalen Wettbewerb und birgt große Herausforderungen für Unternehmen in der Automatisierungsbranche. Um am Markt zu bestehen, müssen Unternehmen ihre neuen Produkte in immer kürzeren Entwicklungszyklen zur Marktreife entwickeln - der Faktor Time-to-Market wird für den Erfolg des Produkts immer wichtiger.

Mehr und mehr Unternehmen entscheiden sich daher, vom klassischen Projekt-Design hin zum Plattform-Design zu wechseln. »Die richtige Plattform für die Produktentwicklung zu finden, ist von großer Bedeutung, weil dies sich über Jahre hinweg massiv auf die Produktentwicklung auswirkt und über den Erfolg oder Misserfolg des zukünftigen Produktportfolios des Unternehmens entscheiden kann«, erläutert Karim Jamal, Member Group Technical Staff und Principal Field Application Engineer Embedded Processing bei Texas Instruments. »Neben Skalierbarkeit, Qualität und Langzeitverfügbarkeit sollte die Plattform auch so flexibel und offen sein, dass neue Standards und Produktmerkmale künftig eingebunden werden können. Eine breite Connectivity bei gleichzeitiger Mobilität ist in der heutigen Entwicklung mehr denn je ein wichtiger Faktor.«

Die Mikrocontroller-Serie „SimpleLink“ und die Prozessor-Familie „Sitara“ von Texas Instruments bilden zwei Plattformen, die »den heutigen Herausforderungen gerecht werden«, wie Karim Jamal betont. »Die Embedded-Processing-Plattformen ermöglichen Unternehmen eine hundertprozentige Portierung und eine hohe Flexibilität für die Zukunft. Durch die Nähe zur Industrie und ein umfassendes Verständnis für diverse Applikationen kann Texas Instruments mit seinem vielfältigen Analog- und Embeddded-Processing-Portfolio verschiedene digitale und analoge Systemlösungen für unterschiedliche Anwendungsfälle bereitstellen.« Die Mikrocontroller und Mikroprozessoren beruhen auf ARM, unterscheiden sich aber durch zusätzliche programmierbare Real-Time-Kerne für die parallele Ausführung von Tasks sowie bei der Integration differenzierter Analog- und Funk-Subsysteme für diverse Applikationen.

Die Fähigkeiten der SimpleLink-Controller und Sitara-Prozessoren lassen sich an einem Beispiel aus der Fabrikautomatisierung zeigen: Ein übliches Stand-alone-Remote-I/O-Gerät besteht heutzutage aus zwei Mikrocontrollern für acht IO-Link-Kanäle und hat zusätzlich noch ein FPGA/ASIC für die industrielle Kommunikation. Wenn das Gerät weitere oder neue Standards wie IO-Link Safety, IO-Link Wireless oder Gigabit TSN unterstützt, kommen zusätzliche Hardware-Bausteine dazu. »Die Lösung von Texas Instruments deckt all das mit einem Chip ab«, betont Karim Jamal. »Zudem ermöglicht die interne Sitara-SoC-Implementierung besseres Timing mit weniger Latenz für IO-Link-Ports und ausgewählte Feldbus-Schnittstellen.«

Die Sitara-Prozessor-Familie ist voll skalierbar, und die Real-Time-Subsysteme (ICSS: Industrial Communication Sub-System) der Bausteine sind untereinander kompatibel, so dass Kunden je nach Anwendung den passenden Prozessor aus der Sitara-Familie nutzen können. Dank Multiprotokollfähigkeit ist die Integration in unterschiedliche industrielle Netzwerke wie etwa Profinet, EtherCAT oder EtherNet/IP ohne Hardware-Änderung möglich. Zudem bieten die Sitara-Prozessoren Safety und Security on Chip, so dass sich alle oben genannten System-Tasks vollständig in einem einzigen SoC implementieren lassen.

Entsprechendes gilt auch für Anwendungen in der Sensorik. Der Anwender kann den gleichen SimpleLink-Mikrocontroller für Bluetooth Low Energy mit 2,4 GHz ebenso wie für IO-Link Wireless verwenden. Die SimpleLink-Familie geht noch einen Schritt weiter und ermöglicht die Koexistenz zwischen verschiedenen Funkprotokollen wie etwa Bluetooth Low Energy, Sub 1 GHz, ZigBee und WLAN. Ein integriertes Sensor-Subsystem mit geringem Stromverbrauch lässt sich für direkte Messungen oder für externe Analog-Steuerungen verwenden. Abhängig von der Applikation kann beispielsweise ausschließlich das Sensor-Subsystem aktiviert werden, während das Funk-Subsystem nur bei Bedarf für kurze Zeit aktiviert/geweckt wird. Die SimpleLink-Plattform mit einem Sensor-Subsystem, einem Applikationsprozessor sowie einer flexiblen drahtgebunden und drahtlosen Connectivity bietet laut Karim Jamal eine Lösung für Predictive Maintenance und legt den Grundstein zu Batterie-betriebener Funk-Sensorik.