作为工业4.0运动的一部分，工厂工程师越来越多地采用某种形式的工业以太网来连接机器和其他实现生产过程的设备。以太网已经以多种形式存在了40多年。它主要通过将个人电脑和其他设备连接到公司的局域网来为it界服务。
由于其灵活性，以太网已被应用于许多工业用途。甚至还有一个汽车版本。工业以太网正在逐渐取代现场总线和其他网络方案。在这种情况下，如何选择和启用工业以太网标准，并将其嵌入工厂机器和计算机中?
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工业以太网
工业以太网是标准以太网的变体，它已适用于工厂自动化和过程控制应用。它是一种灵活的网络解决方案，用于互连PLC，机床，机器人，驱动器，传感器和执行器。但是，使用标准IEEE 802.3以太网时会意识到两个主要问题。
首先，网络接线需要比Office级接线更强大。它仍然是扭曲的对，但受到更好的保护。苛刻的工业环境需要较重的电缆和更强大的连接器。工业级CAT5和CAT6电缆可用，多种不同类型的连接器。
数据以10mb /s、100mb /s或1gb /s的半双工方式发送。大多数系统使用100 Mb/s。可能有多种网络拓扑，包括总线、星形和一些特殊的组合，包括环。所有这些灵活的特性使工业以太网成为各种工业系统的首选。
将以太网调整为工厂的第二个主要问题是时间。许多如果不是大多数工业应用都需要确定性 - 保证抵达时间和执行命令或数据传递。像TCP / IP一样的协议，它广泛用于以太网，确实提供了保证的交付，但不是对工业应用如此重要的时间。工业功能需要实时传输和接收，以确保在所需的时间执行特定操作(请参阅本文末尾的“时间敏感网络(TSN)”)．
要在以太网平台上实现确定性功能，您需要使用几种工业以太网协议之一。现代工厂中的生产系统通常使用实时以太网连接。时间敏感的协议是实时连接各种控制系统的网络的关键特征。最受欢迎的协议，以确保这是EtherCAT，以太网/ IP，PROFINET，PowerLink和Sercos III。所有都是对标准以太网协议的增强功能，以确保确定性。选择一个并实施这是一项挑战。
选择正确的工业以太网标准
超过20种不同的工业以太网协议可用，毫无疑问，其中的一个将适合您的情况。很多都是特定于供应商的。但还有一些更流行和广泛使用的协议，如上面提到的那些。每种方法都使用不同的方法来实现决定论函数。一个主要的问题是不同的工业产品使用不同的协议。如何将它们连接起来，使它们能够相互交流?
显然，一个好的解决方案是只使用您选择的协议来获取产品。然而，这可能是不可能的。但是如果您坚持使用上面提到的一个比较流行的协议，您可以找到一些变通方法来促进互操作性。
如果您正在设计用于工厂自动化的产品，则希望它尽可能多地运行。实现这一目标的一种方法是使用Texas Instruments'Sitara处理器设计和构建产品。
这种强大的处理器的版本包含可编程的实时单元和工业通信子系统（PRU-ICSS），处理器中的硬件块。此固件附件允许主机产品检测其连接的以太网协议类型。然后，它在运行时将工业应用加载到SITARA。由于1-GB / s，32位臂处理器具有此功能，因此它可以代替通常用于实现不可变化的固定协议的ASIC或FPGA。
理解PRU-ICSS
通过Sitara处理器的PRU-ICS促进与最受欢迎的工业协议的通信。PRU-ICS是一个共同处理器子系统，包含PRU核心和以太网媒体访问控制器（EMAC），通过固件实现工业以太网和现场总线协议。因此，使用PRU-ICSS使主臂核心可用于其他控制和数据处理功能。
一些支持PRU-ICSS的Sitara处理器包括AM335x、AM4x、AM5x和AM6x。它们是基于Arm Cortex-A系列的。前两款型号提供2个标准以太网端口，AM5x提供4个端口，AM6x提供6个端口。这些处理器运行Linux、TI-RTOS和Android操作系统。这些处理器的软件开发工具包(sdk)是可用的。
的数字如图1所示，解释了很多，因为它显示了Sitara处理器中的软件部署。TI提供几个评估产品和参考设计让您开始使用Sitara处理器的PRU-ICSS。
如果您需要培训，请观看TI视频，系统工程师Thomas Mauer介绍了基于处理器SDK的顶部构建的PRU-ICSS协议，为TI Sitara嵌入式处理器启用实时工业通信。
其他视频可以帮助您了解有关TI参考设计的更多信息具有多协议工业以太网检测固件，如PRU-ICSS。该固件支持顶级工业以太网协议的检测，包括EtherCAT、Ethernet /IP、PROFINET、SERCOS III和PowerLink。
对时间敏感的网络(听)
TSN是在工业以太网网络中实现确定性能力的特征．它基本上是由电气和电子工程师协会（IEEE）定义的一组软件扩展。这些增强功能由802.1前缀指定。补充剂基于IEEE的1588精确定时标准，特别是802.1AS-REV，为时间敏感应用提供基本的定时和同步。
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