如今的生產(chǎn)商整日與成本、裝配以及可靠性做斗爭,因為它們會降低利潤率導(dǎo)致現(xiàn)場故障并損害消費者的信心。許多事件都是由于復(fù)雜線束的使用或RS-485等過分簡化的總線技術(shù)導(dǎo)致的。大多數(shù)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并不是針對低成本傳感器設(shè)計的,因此要么很便宜,要么無法滿足將其聯(lián)網(wǎng)所需的特性。相同的傳感器既不能依賴于更復(fù)雜的、昂貴的網(wǎng)絡(luò)試運行工具,也不能依賴于系統(tǒng)集成商。傳感器通常通過一個線束和控制器相聯(lián),如獨立的摸擬I/O。目前控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將工廠地面上的多個控制器連接起來。反之,在機器或某一小塊區(qū)域中,嵌入的控制網(wǎng)絡(luò)伺機取代控制器和傳感器之間的模擬連接(圖1)。
嵌入式控制網(wǎng)絡(luò)的期望特征
嵌人式控制網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵特征包括:
•自組織——將自身設(shè)定到全功能狀態(tài);即插即用。
•動力鏈接——為相同線路上用于控制通信的小傳感器和執(zhí)行器提供有限但充足的供電電流。
•靈活的布線——使布線滿足機器進(jìn)行星形總線、環(huán)形或混臺布線結(jié)構(gòu)等大多數(shù)本地布線的要求。
•可靠的通信——工廠中惡劣的環(huán)境條件使可靠的通信變得十分困難。如果利用基于RF的系統(tǒng)你需要考慮系統(tǒng)會受到來自移動設(shè)備和人、無效區(qū)和電池壽命的影響。
•低成本
•與外部網(wǎng)絡(luò)的連通性——實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。
嵌入式控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢
嵌人式控制網(wǎng)絡(luò)的這些特征帶來了一系列好處包括更有效的操作和簡化的產(chǎn)品、安裝授權(quán)以及生命周期成本。
•將產(chǎn)品的生命周期成本降至最低 使用自組織網(wǎng)絡(luò),無需雇傭有經(jīng)驗的勞動力或技工來現(xiàn)場安裝設(shè)備,并降低了裝配和維護成本。改善的可靠性減少了故障的發(fā)生和更低的保障成本。
•實現(xiàn)的新功能——通過提供到傳感器和執(zhí)行器產(chǎn)生的低水平數(shù)據(jù)的本地和遠(yuǎn)程通路,你可以獲得過程效率和能源消耗信息,支持以前不可能進(jìn)行的分析和特征描繪。
•更高的消費者滿意度——可以從傳感器獲得更多的信息實現(xiàn)利用遠(yuǎn)程或本地診斷機器進(jìn)行預(yù)防性維護。減少了機器故障率,提高了用戶滿意度。
•保障了消費者的生意——帶有嵌入式控制網(wǎng)絡(luò)的傳感器可以將預(yù)先維護的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給制造商,使他們能夠提前通知客戶,并保障生意的順利進(jìn)行。
從頭開始設(shè)計
Pyxos平臺為嵌入式控制網(wǎng)絡(luò)提供了一個耐用的、被廣泛接受的平臺。Pyxos的自由拓?fù)潆p絞線網(wǎng)絡(luò)擁有一個包含32個節(jié)點的主從構(gòu)架,這些節(jié)點被嵌入到傳感器和執(zhí)行器中,還有一個引導(dǎo)(控制)節(jié)點通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)與外界相連(圖2)。該網(wǎng)絡(luò)利用一個確定性信號傳輸方法以312.5Kbps的速度運行,每25ms就會對32個節(jié)點進(jìn)行一次掃描。如果系統(tǒng)中節(jié)點數(shù)較少,掃描速度會相應(yīng)提高。
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Pyxos通信IC大小為5mm×5mm(圖3),適用于任何傳感器或執(zhí)行器。Pyxos IC包括通信協(xié)議,可以和數(shù)字輸入或輸出端口直接連接,成為一個超小型智能設(shè)備。此外,它還可以通過SPI端口和任意低成本微控制器連接,Pyxos IC的靈活性——使用時無需微控制器來進(jìn)行簡單設(shè)計,與傳感器中現(xiàn)有的微控制器直接連接(圖4)——使它成為一種可以嵌入到任何傳感器中的經(jīng)濟型元件。
將Pyxos和其它目前普遍應(yīng)用的I/O總線進(jìn)行了對比,如CAN、AS-i、LIN、私人用RS-485。絕大多數(shù)或者不適合大范圍嵌入式控制網(wǎng)絡(luò),或者只是針對某個特殊行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計。
多種應(yīng)用
Pyxos可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域,包括照明控制(商用和民用都可以)、電梯和出租車控制、工業(yè)控制(將控制器/PLC和傳感器及其它I/O相連),以及放置在玩具和自動販賣機中。
最后的思考
Pyxos平臺是一個從頭設(shè)計的嵌入式控制網(wǎng)絡(luò),可以被應(yīng)用到多個領(lǐng)域中,在這些領(lǐng)域中現(xiàn)存的低水平總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不具備跨行業(yè)、多廠商兼容性(盡管已經(jīng)滲透到一些特定行業(yè)中),而這些正是嵌入式控制同絡(luò)解決方案所應(yīng)該提供的。
Kevcharacteristics of embedded control networks inculude:
a..Self-Organizing-configure themselves into a fully functional state;plug-and-play
b..Link Powered-supply a limited but sufficient amount of current to power small sensors and actuators on the same wires used for control communication
c..Flexible Wiring-let the wiring fit the most logical lay out of the machine allowing a star,bus,ring,or mixed wiring configuration
d..Reliable Communication-factory floor have harsh environmental conditions that make reliable communications difficult.If using RF-based systems,you should ask questions about how the systems are affected by reflections from moving equipment and people,null zones and battery life
e..Low-Cost
f..Connectivity with Extemal Networks and Internetenables remote monitoring and control