Kesalinghubungan komunikasi yang boleh dipercayai dan stabil adalah nadi automasi industri. Memandangkan bilangan penderia dan penggerak yang banyak dalam peralatan industri, dan pelbagai sistem dan protokol yang lazim dalam-senario industri dunia sebenar, banyak gerbang tradisional digunakan untuk menghantar dan menukar data sepanjang keseluruhan proses. Automasi industri mesti mengambil kira keperluan sistem IT untuk akses data terbuka dan-kawalan masa sebenar.
Ethernet Industri telah memainkan peranan penting dalam hal ini, dengan ketara meningkatkan kecekapan dan penyegerakan penghantaran data-berskala besar berbanding sistem bas medan. Dari segi perkakasan-, peralatan pensuisan Ethernet terdiri daripada cip suis Ethernet, CPU, PHY, PCB dan subsistem antara muka/port, dengan cip suis Ethernet merupakan komponen kritikal. Cip ini khusus untuk menukar dan memproses volum besar data dan pemajuan mesej, berfungsi sebagai-litar bersepadu yang dioptimumkan aplikasi untuk rangkaian. Pembekal cip suis utama biasanya menawarkan produk gred-komersial dengan sokongan protokol yang komprehensif dan kefungsian yang mantap.
Penyepaduan Cip Suis
Fungsi penukaran rangkaian biasanya dilaksanakan pada MAC Layer 2 Ethernet. Cip suis Ethernet awal biasanya hanya mengandungi lapisan MAC, bergantung pada cip PHY pada Lapisan 1 untuk mewujudkan sambungan Ethernet sebenar. Dengan kemajuan teknologi dan permintaan pengguna yang semakin meningkat untuk seni bina sistem yang dipermudahkan, cip suis rangkaian yang menyepadukan lapisan fizikal (PHY) dan lapisan pautan (MAC) muncul dan mendapat penerimaan yang meluas.
Pada masa ini, banyak cip suis 10M/100M telah mencapai penyepaduan ini. Walau bagaimanapun, cip suis 10G dan port Gigabit pada suis standard biasanya masih memerlukan cip PHY khusus. Apabila membincangkan sambungan Ethernet, Broadcom ialah pemain utama. Broadcom telah lama menjadi peneraju dalam sektor cip suis Ethernet, menawarkan rangkaian peralatan dan cip Ethernet yang paling komprehensif dalam industri.
Mengenai penyepaduan, penyelesaian penukaran Ethernet seni bina Roboswitch Broadcom menampilkan 5-konfigurasi 24 port yang menyokong Fast Ethernet dan Gigabit Ethernet (GbE). Dalam-penyelesaian pensuisan berkelajuan tinggi dan Gigabit Ethernet ini, semua fungsi-sistem pensuisan berkelajuan tinggi-termasuk penimbal paket, transceiver lapisan fizikal, pengawal capaian media (MAC), pengurusan alamat, kawalan kadar berasaskan port-dan fabrik pensuisan bukan-yang disepadukan ke dalam satu cip CMOS tunggal. Tahap integrasi ini sangat tinggi untuk aplikasi industri.
Untuk memastikan kapasiti pemprosesan data yang tinggi semasa operasi kolaboratif, laluan logik dalaman cip suis adalah sangat kompleks. Seni bina terkemuka-industri daripada pengeluar utama menyokong berbilang kelajuan termasuk 100M/1GE/2.5GE dan 10GE, menggunakan kelajuan 2.5GbE/10GbE untuk mencapai-sambungan pautan naik berkelajuan tinggi. Cip suis bersepadu juga menggabungkan CPU secara langsung di dalamnya, membolehkan reka bentuk satu-CPU-platform pensuisan terurus yang menyokong mod lata tanpa memerlukan pemproses luaran.
Dalam senario pusat data dan aplikasi rangkaian pembelajaran mendalam, cip suis mencapai tahap penyepaduan yang lebih tinggi. Contohnya, siri StrataXGS-tertinggi, lebar jalur lebar{2}}tertinggi pasaran mempunyai penyelesaian cip tunggal-sepadu yang mampu menskalakan daripada beberapa gigabit kepada beberapa terabit.
Sokongan Berbilang-Protokol
Kelaziman protokol komunikasi industri diiktiraf secara meluas, dan cip suis berbilang-protokol sudah pasti mempunyai daya tarikan yang lebih besar dalam aplikasi industri, dengan ketara mengurangkan kerumitan reka bentuk. Cip suis berbilang-protokol FIDO5100 dan FIDO5200 ADI mencapai sokongan protokol melalui tetapan yang boleh disesuaikan, menggunakan perisian tegar yang dimuat turun daripada pemproses hos. Perisian tegar ini disepadukan ke dalam pemacu suis -berbilang Ethernet{7}}masa sebenar dan dimuat turun semasa kuasa-dihidupkan.
(Sokongan protokol penuh, ADI)
Konfigurasi berskala dan fleksibel membolehkan cip suis antara muka dengan lancar dengan mana-mana pemproses hos. Dengan memanfaatkan pemacu peranti untuk protokol tertentu, ia memudahkan pembahagian sistem yang fleksibel sambil menawarkan kebebasan yang lebih besar untuk menggunakan susunan protokol daripada mana-mana vendor-hanya menyepadukan tindanan protokol dengan pemacu cip suis berbilang-protokol. Sokongan berbilang-protokol cip suis meningkatkan kecekapan dengan ketara dalam senario automasi industri.
Mengejar Penghantaran Data yang Cekap dan{0}}Permintaan Masa Sebenar yang Tidak Berhenti
Tanpa mengira arah aliran teknologi, keperluan teras untuk penghantaran yang cekap dan kependaman rendah kekal malar untuk cip suis. Ini amat kritikal dalam aplikasi perindustrian di mana kawalan pergerakan menuntut prestasi masa sebenar-yang ketat. Siri FIDO yang disebutkan di atas menggunakan Unit Kawalan Pemasa (TCU) untuk melaksanakan mekanisme penyegerakan untuk pelbagai protokol Ethernet industri, menyokong masa kitaran EtherCAT serendah 12.5μs dan masa kitaran PROFINET serendah 31.25μs.
Siri tunggal-cip VSC75XTSN Microchip menyepadukan sokongan perkakasan penuh untuk IEEE 1588v2 Precision Time Protocol (PTP), termasuk cap masa perkakasan untuk semua antara muka PHY-MAC dan jam PTP perkakasan{5}}resolusi tinggi. Ini menyampaikan penyegerakan sub-mikrosaat untuk pelbagai aplikasi Ethernet industri. Permintaan untuk sambungan-masa sebenar,{10}}bercekapan tinggi terus memacu cip suis ke arah penghantaran yang lebih cekap dan{11}}penyegerakan kependaman yang lebih rendah.
Ringkasan
Apabila rangkaian beralih daripada sambungan bas medan tradisional dan 4mA kepada 20mA kepada Ethernet Industri, pelbagai cabaran timbul semasa fasa reka bentuk dan pelaksanaan sambungan rangkaian. Ini telah memacu evolusi cip suis Ethernet. Cip suis yang berkuasa dan fleksibel membawa aplikasi perindustrian lebih dekat untuk mencapai sambungan Ethernet Industri yang ideal.