智能化升级低成本传感器与IO融合的网络智慧
在现代智能化趋势中,工厂生产过程中的多个连接点被集成到一个统一的网络体系中。面对成本、安装和可靠性的挑战,制造商不断寻求降低利润率并减少现场故障,从而提升消费者信心。传感器与I/O之间的模拟连接往往复杂且昂贵,而现有的控制网络技术未必针对低成本传感器进行优化,这导致了使用便宜但无法满足联网要求的传感器或依赖于高级网络工具和系统集成商。
为了解决这一问题,在机器或小区域内嵌入式控制网络逐渐取代传感器与执行器之间的模拟链接(图1)。嵌入式控制网络具备以下关键特性:
自组织:能够自我配置为全功能状态,无需专业人员即可应用。
动力链接:为同一线路上的小型传感器和执行器提供有限但充足的供电电流。
灵活布线:适应星形、环形或混台布线结构等多种本地布线需求。
可靠通信:克服工厂恶劣环境下的通信困难,如RF系统需要考虑移动设备、无效区及电池寿命影响。
低成本
与外部网络连通性:实现远程监控与控制。
这些特征带来了诸多优势,如更有效操作、简化产品设计、降低生命周期成本以及提高消费者满意度。此外,通过提供本地和远程数据路径,可以获得过程效率和能源消耗信息,为以前不可能分析的情报开辟新领域。
Pyxos平台是专为嵌入式控制网络设计的一套耐用且广泛接受的技术。它基于双绞线自由拓扑网,以32个节点主从架构工作,其中每个节点都可以融合到传感器或执行器中,并通过LonWorks接口与外界相连(图2)。该系统采用312.5Kbps确定性信号速率,每25毫秒扫描一次所有节点。当节点数量较少时,扫描速度会相应加快。
Pyxos通信IC具有极小尺寸(5mm×5mm),易于将其整合至任何传感器或执行器之中。它包括内置通信协议,可直接连接数字输入输出端口,同时也能通过SPI端口连接任意微型设备,使其成为一种经济实用的智能元件。此外,它还可以直接与现有微处理单元连接,无需额外硬件支持(图4)。
尽管其他如CAN、AS-i、LIN、私人RS-485等总线也有各自应用,但它们通常只适用于特定行业或者不能完全适应大范围嵌入式控制网络需求。在照明管理、高楼层梯及出租车自动驾驶系统、大规模工业自动化以及玩具和自动售货机等领域,都有着广泛应用潜力。
总结来说,Pyxos平台是一项从头开始设计的解决方案,它跨越行业界限并提供了跨厂商兼容性,即使在一些特定行业已经普遍应用的情况下,也仍然存在空间以进一步改进当前低水平总线技术。