Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 19 июня
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

МИКРОСХЕМЫ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОВ CAN-ИНТЕРФЕЙСА

Шина CAN получила широкое распространение в автомобильной электронике и других приложениях. Сегодня CAN является промышленным стандартом, а в производственную линейку многих компаний-производителей входят CAN-компоненты. Компания ЗАО «ПКК Миландр» заканчивает разработку CAN-приемопередатчика с приемкой 5. В статье проводится краткий сравнительный анализ с зарубежными аналогами и рассказывается об основных параметрах микросхемы.

PYXOS FT – ПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ С НОВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Статья знакомит читателя с новой перспективной шинной технологией Pyxos, разработанной фирмой Echelon, предназначенной для решения широкого круга задач автоматизации. Подключение различных устройств к шине осуществляется с помощью небольшого чипа Pyxos FT, который аппаратно реализует весь протокол обмена. Применение этой технологии во многих случаях является весьма привлекательным как по ценовому, так и по технологическому критериям. Применение Pyxos может составить конкуренцию решениям на базе CAN, LIN и другим.

Применение интерфейса RS-485 в системах управления сварочным оборудованием

Последовательные интерфейсы в промышленных системах управления окончательно вытеснили параллельные шины. При очевидных преимуществах (минимум проводов и соединений) есть и недостаток - ошибки при передаче данных, особенно при наиболее распространённой асинхронной пережаче. В статье обобщён пыт применения интерфейса RS-485 в автоматическом сварочном оборудовании

 

25 мая

Индустриальные интерфейсы - вчера, сегодня... А завтра?

В статье описывается и обсуждается современное состояние дел в сфере [[промышленных интерфейсов]], а также прогнозируются тенденции их развития.



В

настоящее время в сфере промышленных интерфейсов происходит нечто вроде тихой промышленной революции. Ее истоки заключаются в появлении IBM PC — первых персональных компьютеров с открытой архитектурой, однако явные признаки революции стали особенно заметны в начале этого века. В статье будет предпринята попытка выявить основные причины этой революции и спрогнозировать ее ближайшие последствия. Чтобы проверить правильность (или неправильность) этого анализа, я попросил оценить его нескольких специалистов, представляющих либо компании-производители интерфейсных микросхем, либо компании, являющиеся лидерами на рынке встроенных компьютерных систем и промышленной автоматизации. В целом они согласились с выдвинутыми утверждениями, сделав, однако, несколько существенных уточнений.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННОЙ СИТУАЦИИ В СФЕРЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ

В отличие от ситуации, имевшей место 10—20 лет назад, современное положение дел можно охарактеризовать следующим образом.

1. Современные технологии автоматизации в промышленности и на транспорте практически на 100% основаны на цифровой обработке данных и численных алгоритмах управления.

2. Вычислительная мощность массовых микропроцессоров достаточна для реализации очень сложных алгоритмов, причем в случае недостаточной производительности можно использовать хорошо отработанные алгоритмы распределенных вычислений на базе нескольких компьютеров, объединенных локальной сетью. Кроме того, появились высокоскоростные последовательные внутриплатные интерфейсы (PCIExpress), позволяющие создавать мощные управляющие системы.

Последнее утверждение требует некоторого уточнения, по мнению А.Н. Рыбакова — технического директора компании «РТСофт».

«Следует упомянуть не только PCIExpress, но и иные конкурирующие технологии последовательного ввода/вывода. Имеются в виду иные SwitchFabric, такие как GigabitEternet, Infiniband и ряд других. Безусловно, они позволяют создавать мощные малогабаритные встраиваемые управляющие системы, в том числе распределенные».

В том же духе высказался А.М. Цивилев — руководитель лаборатории цифровой обработки сигналов ЗАО «Инструментальные системы»:

«Сам по себе современный интерфейс PCIExpress решает довольно узкую задачу подключения компьютерной периферии. Однако в ближайшее время начнется массовое внедрение решений на его основе в промышленные системы. (Следует уточнить, что промышленные решения на основе PCIExpress уже появились — например, в линейке продукции изготовителя промышленных компьютеров Kontron. — Э. Машурян.) Вместе с тем в области организации многопроцессорных вычислений имеются и иные решения.

В последние годы для организации многопроцессорных вычислений внедряются высокоскоростные последовательные интерфейсы, такие как PCIExpress, RapidIO, FibreChannel, GigabitEthernet и т.д. Последовательная шина работает в качестве соединения «точка – точка», когда устройства не разделяют общую шину. Обмен между раздельными соединениями обеспечивается коммутатором (SwitchFabric). Коммутатор обеспечивает одноранговую связь между различными конечными устройствами и предотвращает попадание излишнего трафика в «чужие» сегменты.

Каждый из высокоскоростных последовательных интерфейсов наилучшим образом применяется на своем уровне. Соединение между контроллерами и процессорами внутри платы выполняется с помощью PCIExpress, RapidIO. Межплатные обмены внутри крейта выполняются с использованием технологии PCIExpress, RapidIO, GigabitEthernet. Межблочные обмены лучше реализуются на основе FibreChannel и GigabitEthernet. Современные промышленные системы выполняются в соответствии с рекомендациями PICMG 2.20, AdvancedTCA, CompactTCA».

3. Широкое распространение в сфере офисных и домашних компьютеров получили высокоскоростные и надежные интерфейсы, рассчитанные на подключение самых различных периферийных устройств, а также сетевые контроллеры, рассчитанные на легкое объединение этих компьютеров в локальную сеть (обычно использующую одну из версий Ethernet), а также устройства для подключения к глобальным сетям.

Этот пункт, по мнению А.М. Цивилева, требует следующих уточнений:

«Для подсоединения устройств хранения данных служат последовательные интерфейсы SATA. В домашних (офисных) системах также используются интерфейсы USB и IEEE1394 (FireWire, iLink). Большие системы хранения данных используют интерфейс FibreChannel, Ethernet.

В качестве абонентов коммутируемой вычислительной сети выступают не только процессорные элементы, но и периферийные устройства, такие как контроллеры ввода/вывода данных и системы хранения данных.

Реализовать в изделии спецификацию высокоскоростных последовательных интерфейсов достаточно сложно. Однако в настоящее время предлагается несколько IP-ядер, предназначенных для встраивания в специализированные микросхемы либо FPGA, и реализующих PCIExpress, RapidIO, USB, Ethernet».

4. Все современные технологии, рассчитанные на применение в офисных и домашних компьютерах, поддерживаются современным программным обеспечением.

5. Микроконтроллеры, используемые в современных системах промавтоматики, оснащаются либо интерфейсами, допускающими их прямое подключение к стандартным интерфейсам офисных компьютеров (например, USB), либо допускают подключение дешевых интерфейсных ИС, поддерживающих такие интерфейсы.

А.Н. Рыбаков прокомментировал это утверждение следующим образом:

«В общем-то, верное утверждение, если расценивать его как общую тенденцию развития промышленных контроллеров, микроконтроллеров и т.д. В сущности, этот тезис, как и последующие, соответствует глобальному принципу, который можно сформулировать следующим образом: «Все современные технологии отлажены, адаптированы для рынка общепромышленных и SOHO-приложений и, безусловно, приходят на рынок встраиваемых, в том числе и компьютерных, приложений, а также систем управления как наиболее капиталоемкие и освоенные».

Комментарий А.М. Цивилева:

«Подсоединение датчика, контроллера к офисному компьютеру не превращает его в систему промышленной автоматики. Другое дело, что заимствуются офисные технологии, удешевляющие построение системы промавтоматики».

6. Все большее распространение получают интеллектуальные датчики и исполнительные устройства, содержащие в едином корпусе схемы первичной обработки сигнала (или схемы управления силовыми элементами) и интерфейсные блоки.

7. В последние 2—3 года получили широкое распространение дешевые контроллеры

беспроводных интерфейсов, использующие технологии Ethernet, а с осени прошлого года, после принятия стандарта IEEE 802.15.4, — дешевые контроллеры беспроводных сетей передачи данных, хорошо приспособленные для построения систем опроса датчиков и управления устройствами.

По мнению Д.И. Панфилова, менеджера по развитию рынка компании Freescale Semiconductor, этот список следует дополнить еще одним пунктом:

«В настоящее время становится очевидным, что современные промышленные сети будут включать в себя проводные и беспроводные технологии. Реализация их на одном иерархическом уровне может осуществляться на унифицированной элементной базе различных производителей».

СЛЕДСТВИЯ И ПРОГНОЗЫ

Таким образом, описанная ситуация вкупе с необходимостью обеспечения минимальной стоимости систем промышленной автоматизации и уменьшения стоимости ее эксплуатации приводит к следующему.

1. Происходит значительное уменьшение рыночной доли множества фирменных интерфейсных стандартов, которые в большом количестве разрабатывались 10—20 лет назад.

2. В современных системах промышленной автоматизации на всех уровнях все шире используются технические решения, отработанные на офисных и домашних компьютерах (Ethernet, USB, PCI и PCIExpress) и дополненные весьма ограниченным количеством специфических промышленных интерфейсов (например, CAN).

3. Все большая часть проводных интерфейсов (особенно низкого уровня — для опроса датчиков и управления исполнительными устройствами) становится беспроводной.

4. Повышение степени интеграции современных микросхем позволило создать дешевые устройства преобразования интерфейсов, что облегчает интеграцию существующего оборудования в модернизируемые или вновь создаваемые сети управления предприятиями.

Можно ожидать, что в самое ближайшее время все перечисленные тенденции усилятся и ситуация придет к своему логическому завершению, когда число реально используемых в промышленности интерфейсов сведется к абсолютному минимуму.

Последнее утверждение вызвало следующий комментарий со стороны Анатолия Андрусевича, инженера техподдержки Maxim/Dallas:

«Это слишком категоричное высказывание. Толкотня на рынке интерфейсов была всегда и будет еще долго. Как правило, ко времени, когда развитие какого-нибудь интерфейса завершается, оказывается, что он уже не такой быстрый, как хотелось бы. Кроме этого, на рынок проводных сетей с очень высоким уровнем помех (PLC) и беспроводных сетей еще не пришли OFDM и подобные технологии (они только начали приходить, например Home Plug, WLAN, WiMAX). Много еще будет интерфейсов. Вспомните, ведь старая добрая токовая петля 4ѕ20 мА еще не собирается сходить с арены».

В заключение хотелось бы поблагодарить всех участников обсуждения и выразить надежду, что высказанные соображения помогут разработчикам в принятии правильных решений при создании систем промышленной автоматизации.

 

Оцените материал:

Автор: Эрмин Машурян



Комментарии

0 / 0
0 / 0
 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты