意法半導體2022工業(yè)峰會(huì )｜三個(gè)精彩demo揭秘ST如何打造智能工廠(chǎng)

意法半導體2022工業(yè)峰會(huì )于11月3日在中國深圳圓滿(mǎn)閉幕。本屆峰會(huì )由線(xiàn)上線(xiàn)下同步舉行，共舉辦35場(chǎng)技術(shù)分論壇，展出150多個(gè)展品。意法半導體總裁兼首席執行官 Jean-Marc Chery 以及 Jerome Roux、Francesco Muggeri 等公司高管都發(fā)表了前瞻性的演講。此外，與會(huì )者還親眼目睹了客戶(hù)為應對世界當前面臨的挑戰以及行業(yè)新趨勢而開(kāi)發(fā)的解決方案，并與意法半導體專(zhuān)家深入交流，觀(guān)看精彩的展品demo。了解峰會(huì )現場(chǎng)盛況，請參看： 意法半導體第四屆工業(yè)峰會(huì )：激發(fā)智能設計靈感，賦能可持續技術(shù)創(chuàng )新。

本篇文章我們想深入探討一下與智能工廠(chǎng)相關(guān)的應用場(chǎng)景及創(chuàng )新解決方案，通過(guò)三個(gè)展品揭秘意法半導體開(kāi)發(fā)者社區如何從智能工廠(chǎng)的發(fā)展趨勢中受益。

業(yè)內首款雙電機伺服驅動(dòng)器

ST 在今年工業(yè)峰會(huì )上展示了業(yè)內首款雙電機伺服驅動(dòng)器。以前，電機驅動(dòng)的典型架構是一個(gè)驅動(dòng)器控制一個(gè)電機。因此，當設備廠(chǎng)商需要控制多個(gè)電機時(shí)，必須增加伺服驅動(dòng)器，結果元器件數量翻倍，物料成本(BOM)上升，故障點(diǎn)增加。ST全新雙電機伺服驅動(dòng)器可以簡(jiǎn)化設計，把物料成本降低40%。唯一不變的是柵極驅動(dòng)器的數量，因為一個(gè)柵極驅動(dòng)器只能控制一個(gè)電機。

ST的雙電機伺服驅動(dòng)器可實(shí)現兩個(gè)電機用一個(gè)電子采樣電流檢測元件。為了做到這一點(diǎn)，ST 開(kāi)發(fā)出了多個(gè)獨創(chuàng )的新產(chǎn)品，并申請了專(zhuān)利，其中之一就是單電阻采樣電流檢測元件。以前，每個(gè)電機都需要一個(gè)電流檢測元件，收集有關(guān)電機電流變化的重要信息，這對優(yōu)化控制操作和保護電機至關(guān)重要。ST的技術(shù)突破之處是設計了一種能夠同時(shí)處理兩個(gè)電機的電阻采樣電流檢測系統。專(zhuān)用算法可以解碼電流傳感器收集的信息，確定信息屬于哪個(gè)電機的，從而實(shí)現用一個(gè)電阻采樣分流電阻檢測兩個(gè)電機。

這款雙電機伺服驅動(dòng)器演示板搭載了STM32G4微控制器、STSPIN32G4電機控制器、STDRIVE101柵極驅動(dòng)器和 STripFET F7 低壓功率 MOSFET產(chǎn)品。其中，STM32G4微控制器集成的數學(xué)加速器可以?xún)?yōu)化電機控制功能。參觀(guān)者在工業(yè)峰會(huì )上可以看到演示板驅動(dòng)兩個(gè)電機同時(shí)旋轉的場(chǎng)景。 如果系統對電機的同步控制正確，則會(huì )產(chǎn)生視覺(jué)錯覺(jué)，與會(huì )者會(huì )看到STSPIN 以及STM32的徽標圖像。因此它成為業(yè)界首個(gè)雙電機伺服驅動(dòng)器，也是一個(gè)符合 SIL3標準的精準運動(dòng)控制系統。ST未來(lái)還將推出雙電機伺服驅動(dòng)器的參考設計。

30 kW SiC 電車(chē)充電器PFC

在本屆工業(yè)峰會(huì )上，我們還展示了ST 的首款 30 kW Vienna PFC 整流器，在先進(jìn)的碳化硅技術(shù)加持下，能實(shí)現高達 98.55%的能效。這款產(chǎn)品專(zhuān)為電動(dòng)汽車(chē)充電器設計，ST還為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)參考設計，有助于用戶(hù)加快項目開(kāi)發(fā)速度。峰會(huì )上展出了STDES-30KWVRECT開(kāi)發(fā)板，它配有支持板載STM32G4的固件STSW-30KWVRECT。MCU 的高分辨率定時(shí)器使其能夠輕松驅動(dòng)SiC器件。ST提供原理圖和BOM清單，用戶(hù)從ST提供的代碼中可以獲取軟啟動(dòng)程序或控制算法等軟件功能，在硬件開(kāi)發(fā)方面實(shí)現飛躍。

這款新的 Vienna PFC 整流器完美展示了SiC器件帶來(lái)的巨大性能優(yōu)勢。演示板包括SCTW90N65G2V 功率 MOSFET、STPSC40H12C 肖特基二極管和 STGAP2SiC 磁隔離柵極驅動(dòng)器等幾個(gè)重要的元器件?？蛻?hù)經(jīng)常會(huì )忽視一個(gè)穩健耐變的整體解決方案的重要性。許多工程師不重視貨源，只挑選最便宜的芯片，盡可能降低BOM成本，而這種做法恰恰會(huì )犧牲性能和可靠性。盡管驅動(dòng) SiC晶體管是有難度的，而使用SiC 的人越來(lái)越多。采用ST 的SiC 器件可以為廠(chǎng)商帶來(lái)更高的能效和可靠性，并將電源模塊更快地推向市場(chǎng)。

智能工廠(chǎng)自動(dòng)化系統

?   PLC和人機界面

本屆工業(yè)峰會(huì )充分展示出工業(yè)通信給工廠(chǎng)自動(dòng)化應用帶來(lái)的強大驅動(dòng)力，例如人機交互。ST展示了帶有人機界面屏幕的 STEVAL-SILPLC01 工業(yè)可編程邏輯控制 (PLC) 評估板。PLC邏輯本身運行在 STM32MP1微處理器上，客戶(hù)非常青睞該微處理器的性能和運行 Linux 環(huán)境的能力。顯示器可以使用 STM32H7微控制器或STM32MP1。如果想要降低成本，可以選擇這款微控制器及其免費的 TouchGFX開(kāi)發(fā)環(huán)境，或選用以眾多 UI 框架著(zhù)稱(chēng)的 Linux 操作系統。

?   IO-Link 主站和設備解決方案

IO-Link 是另一種重要的通信方式。該工業(yè)通信協(xié)議有助于遠程配置和監控設備，非常適合智能工廠(chǎng)環(huán)境。ST 展示了由 ST 自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng )新中心開(kāi)發(fā)的各種工業(yè) IO-Link 系統，包括IO-Link RFID 讀取器STSYS-ACCFA006和 IO-Link 時(shí)間飛行傳感器STSYS-ACCFA007。兩個(gè)系統的主控芯片都是STM32G0，并附帶原理圖、GUI軟件和代碼示例。我們還展出兩個(gè)工業(yè)執行器：STSYS-ACCFA005燈塔警示燈和STSYS-ACCFA008氣動(dòng)電磁閥驅動(dòng)器。兩個(gè)展品都使用了可以適應不同的設備解決方案的ST L6364 IO-Link收發(fā)器平臺。