在工業(yè)自動化技術(shù)中可以看到由工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）推動的數(shù)字化轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)車間正在發(fā)生變化。各個生產(chǎn)基地正在聯(lián)網(wǎng);他們彼此之間以及不同公司部門之間甚至跨越公司邊界進行通信。通過狀態(tài)監(jiān)測和優(yōu)化機械裝置和技術(shù)系統(tǒng)，可以顯著提高整體生產(chǎn)的效率。然而，這需要企業(yè)中所有參與者（無論是人還是機器）之間的持續(xù)通信，以交換無數(shù)量的數(shù)據(jù)和各種參數(shù)。

連接處理曾經(jīng)相對簡單——來自各種系統(tǒng)的模擬傳感器信號被傳輸?shù)街醒?a target="_blank">控制器并在那里數(shù)字化——在工業(yè) 4.0 時代，數(shù)字化正在向傳感器轉(zhuǎn)移。所謂的智能智能傳感器的實施可以集成到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的任何位置，允許它們通過網(wǎng)絡(luò)傳遞記錄的物理量的數(shù)字形式。如圖2所示，除了實際的測量參數(shù)檢測外，該智能傳感器還將信號調(diào)理和處理的主要部分集成在一個外殼中。

圖2.從簡單的模擬傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軅鞲衅?。智能模擬傳感器包括完整的信號鏈和處理單元。

此外，智能傳感器通常已經(jīng)配備了總線接口。通過測量參數(shù)的數(shù)字化，可以以更快的速度傳輸更多的數(shù)據(jù)。另一個優(yōu)點在于更強大的信號傳輸。通過數(shù)字信號傳輸，可以減少甚至完全防止信號變化和干擾。此外，在理想情況下，支持總線的傳感器可以通過即插即用連接到網(wǎng)絡(luò)，這意味著它們由控制單元自動檢測。如果一個傳感器發(fā)生故障，其他傳感器將繼續(xù)工作。

然而，所有這些都需要一個無處不在、高度可靠和實時的網(wǎng)絡(luò)，從單個傳感器和執(zhí)行器擴展到機器，最后延伸到整個系統(tǒng)。以太網(wǎng)（尤其是工業(yè)以太網(wǎng)）已成為一套關(guān)鍵的通信標準。與以前的現(xiàn)場總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)具有決定性的優(yōu)勢，例如在共享傳輸介質(zhì)上高效同步傳輸更大的數(shù)據(jù)量。此外，工業(yè)以太網(wǎng)提供了在統(tǒng)一的基礎(chǔ)上創(chuàng)建整個通信的可能性，這通過確定性的實時擴展補充了經(jīng)典以太網(wǎng)。

正是針對此類應(yīng)用，ADI公司去年向市場推出了實時以太網(wǎng)多協(xié)議（REM）開關(guān)芯片系列fido5000系列。該系列具有兩個支持 TSN 的以太網(wǎng)端口，可實現(xiàn)線形、環(huán)形、星形和冗余星形網(wǎng)絡(luò)拓撲等。此外，任何主機處理器都可以通過其可配置的內(nèi)存總線接口與交換機芯片連接。fido5000 REM 交換機的靈活性使開發(fā)人員能夠在標準不斷發(fā)展的情況下使其設(shè)計經(jīng)得起未來的考驗，因為它支持當前每種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。

其中，這些優(yōu)勢是由位于富爾達的德國家族企業(yè)JUMO集團實現(xiàn)的。JUMO開發(fā)和制造用于測量，控制和分析物理和化學量的產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，適用于各種行業(yè)，包括食品，空調(diào)，機械工程，化學和制藥，包裝以及水和廢水。在這些行業(yè)的任何地方，都必須通過大型網(wǎng)絡(luò)傳輸各種過程數(shù)據(jù)。這是fido5000的理想應(yīng)用，也是它被用于最新的JUMO設(shè)計之一DICON touch的原因。

The JUMO DICON Touch

DICON 觸摸是一個 2 通道過程和程序控制器，可以通過 TFT 彩色圖形屏幕可視化，并且可以通過觸摸直觀地操作。除了提供以前可用的RS-422 / RS-485 MODBUS RTU，以太網(wǎng)和PROFIBUS DP接口外，最新的DICON touch還可以與PROFINET控制器連接和通信。這是通過其集成的fido5000 2端換機實現(xiàn)的，該交換機允許建立簡單的網(wǎng)絡(luò)拓撲。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序具有集成功能，包括注冊數(shù)據(jù)評估、設(shè)置配置和用于在線可視化的 Web 服務(wù)器功能，這些功能與 PROFINET 實時數(shù)據(jù)交換一起提供。通過認證保證符合PROFINET標準并與不同制造商的應(yīng)用兼容。??

ADI和JUMO有著長期的合作關(guān)系。通過2016年收購Innovasic，ADI得以擴展其工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品組合。這使得ADI能夠為客戶提供一系列工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用——這一事實在與JUMO的合作中已經(jīng)得到證明，并對兩家公司之間的關(guān)系產(chǎn)生了積極影響。通過JUMO，ADI超越了單個元件的供應(yīng)商，成為真正的設(shè)計合作伙伴。“通過ADI公司，我們獲得了一個稱職的合作伙伴，該合作伙伴為我們的多通道過程和程序控制器JUMO DICON touch開發(fā)PROFINET接口提供了非常專業(yè)的支持，”JUMO GmbH產(chǎn)品經(jīng)理Klaus Otto說。

這種伙伴關(guān)系是ADI公司關(guān)注的主要焦點，未來將擴大。ADI在這些合作伙伴關(guān)系中的區(qū)別在于如何開展合作，以及如何利用各自的優(yōu)勢來促進合作。例如，ADI公司通過解決最新技術(shù)并在早期階段應(yīng)對嚴峻挑戰(zhàn)，為其合作伙伴提供工業(yè)4.0領(lǐng)域的全面專業(yè)知識。

因此，ADI已經(jīng)超越了人們所認為的傳統(tǒng)半導體公司——ADI突破了硅技術(shù)的界限，并在軟件、系統(tǒng)專業(yè)知識和專業(yè)知識方面進行了大量投資。這些知識與涵蓋從傳感器到云的整個信號鏈的無與倫比的功能選擇相結(jié)合。挑戰(zhàn)在系統(tǒng)層面得到解決。這加快了開發(fā)過程，縮短了產(chǎn)品的上市時間。因此，通過更早地啟動下一代產(chǎn)品來提高競爭力。ADI幫助其合作伙伴滿足他們的需求 - 無論是作為后臺的被動合作伙伴，還是作為主動合作伙伴，為協(xié)作貢獻其技術(shù)、經(jīng)驗和人才。

特別是在DICON touch的開發(fā)中，ADI公司提供了基于以太網(wǎng)協(xié)議PROFINET設(shè)計所有器件的解決方案。挑戰(zhàn)在于開發(fā)一種盡可能通用的設(shè)備，為客戶提供大量的可能性。DICON touch將作為一個模塊化的強大概念進行開發(fā)：帶有簡單的插入卡和用于標準以太網(wǎng)的集成PHY，或者使用具有PROFINET功能的擴展插件卡?！霸陂_發(fā)過程中，我們特別關(guān)注了市場上尚未推出的具有如此功能范圍的個性化PROFINET解決方案，”Klaus Otto說。

除了fido5000 REM開關(guān)芯片外，集成的RapID平臺還用于DICON Touch的開發(fā)。它演示了一個基于fido5000作為嵌入式設(shè)計的完整解決方案。它將fido5000開關(guān)芯片、通信處理器、JTAG接口和PHY以及閃存、SDRAM和EEPROM等不同存儲器全部集成在一個板上。下一代RapID平臺將包括一個功能更強大，更節(jié)能的ARM Cortex-M4處理器作為通信處理器，可以根據(jù)要求在其上實現(xiàn)其他過程。對于DICON touch的開發(fā)，現(xiàn)有RapID平臺的特性，如通用預(yù)認證工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議的可用性，非常符合JUMO的利益。在RapID平臺上下載所有相關(guān)信息，包括電路圖和布局數(shù)據(jù)，大大減少了開發(fā)時間。RapID平臺的另一個有趣功能（也是DICON touch）是動態(tài)的集成Web服務(wù)器，可用于以非常簡單的方式讀取或更改網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及輸入和輸出數(shù)據(jù)。此外，還可以通過 RMII 和 I 配置 PHY。???2C 接口。此外，PROFINET模塊可以在啟動時更新，因為固件在DICON Touch上鏡像。

因此，RapID平臺對DICON Touch的靈活配置還支持固件更新和網(wǎng)絡(luò)訪問。在開發(fā)DICON Touch的過程中，創(chuàng)造力也沒有限制。例如，標準閃爍的LED是PROFINET的一個重要功能，但沒有在電子設(shè)備上實現(xiàn)。相反，DICON Touch的完整LCD顯示屏將閃爍。

網(wǎng)絡(luò)安全在DICON touch的開發(fā)中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)安全不能通過一刀切的解決方案來解決。相反，必須根據(jù)對系統(tǒng)的風險評估采取影響深遠的方法。作為其安全戰(zhàn)略的一部分，ADI公司專注于使其所有以太網(wǎng)組件盡可能安全。因此，當前的工業(yè)以太網(wǎng)和TSN解決方案是公司安全發(fā)展的重點之一?；?fido5000 的 RapID 平臺補充了安全功能，提供密鑰管理、安全啟動、安全更新和安全內(nèi)存訪問，以防止網(wǎng)絡(luò)攻擊。

圖4.基于 fido5000 的 RapID 平臺可作為評估套件提供。

結(jié)論

憑借fido5000系列和RapID平臺，ADI為其合作伙伴提供了完美的應(yīng)用解決方案，使他們能夠滿足未來的要求，如實時功能、可靠性、安全性等。在這種情況下，ADI不僅為客戶提供純產(chǎn)品，還為客戶提供合作或支持其開發(fā)的可能性。這種合作的優(yōu)勢已經(jīng)通過新的JUMO DICON觸摸過程控制器的例子得到了證明。該項目的成功產(chǎn)生了一個安全、可靠和前瞻性的解決方案，該解決方案是在可管理的時間內(nèi)共同開發(fā)的。

審核編輯：郭婷