ADI：工業(yè)4.0，將人，機器設備和信息連接在一起

       第四次工業(yè)革命是綠色工業(yè)革命,一系列生產(chǎn)函數發(fā)生從自然要素投入為特征，到以綠色要素投入為特征的躍遷，并普及至整個(gè)社會(huì )。ADI亞太區電機與電源控制行業(yè)市場(chǎng)部專(zhuān)員于常濤認為，其核心特征應該是高效節能，網(wǎng)絡(luò )化與模塊化。

　　工業(yè)4.0，將會(huì )通過(guò)自動(dòng)控制，網(wǎng)絡(luò )及計算將人，機器設備和信息連接在一起。就生產(chǎn)制造的流程而言，就是將這一切整合到一個(gè)數字化的企業(yè)平臺。通過(guò)數據采集，分析，優(yōu)化，得到最佳化的方式。從而實(shí)現更具效率的生產(chǎn)方式。

　　ADI亞太區電機與電源控制行業(yè)市場(chǎng)部專(zhuān)員于常濤

　　就未來(lái)的發(fā)展而言，有幾大特點(diǎn)：

　　第一：互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的革命性變化。

　　第二：其次，虛擬與實(shí)際的界限似被消除。所有生產(chǎn)程序均可提前在計算機中仿真模擬，可在虛擬世界中就完成生產(chǎn)的分析與優(yōu)化。

　　第三：人工將在很大程度上被機器智能取代。

　　于常濤指出，機器人是一個(gè)快速增長(cháng)的行業(yè)，據統計，安裝量保持了近30%年增長(cháng)率。同時(shí)，機器人所應用的行業(yè)，由之前用于汽車(chē)焊接、噴繪的產(chǎn)業(yè)，擴展到常規的工業(yè)應用場(chǎng)景，如搬運，碼垛，點(diǎn)焊等等。應用與汽車(chē)行業(yè)的機器人，是屬于技術(shù)高端的產(chǎn)品，一直由國外公司所壟斷，如ABB，FANUC等。常規工業(yè)所需要的，往往是小尺寸，緊湊型的機器人(或者說(shuō)機器手臂)，技術(shù)水平要求相對偏低，也是目前國內企業(yè)所主攻的市場(chǎng)。

　　從技術(shù)角度看，機器人是屬于伺服控制的系統級產(chǎn)品，伺服電機仍然是執行機構，運動(dòng)軌跡規劃和運動(dòng)控制是核心功能，再加上若干的安全保護功能以及機械加工，很顯然，比傳統的電機控制復雜很多。但不管是怎樣的架構，電機控制仍然是核心功能，這也是ADI所關(guān)注的重點(diǎn)。

　　ADI公司張鵬表示，智能系統包含若干關(guān)鍵技術(shù)，但電機控制一定是核心技術(shù)之一。針對電機控制，ADI有著(zhù)完整的系統方案，包括處理器，安全隔離相關(guān)的派生產(chǎn)品，位置檢測，以及模擬信號處理等，甚至延伸到軟件算法。

　　比如，ADI在電機控制應用領(lǐng)域有非常完整地信號鏈，無(wú)論是驅動(dòng)器、變頻器和伺服系統。在伺服控制中，高精度電流和電壓檢測可提高速度和扭矩控制性能，要求12位及以上的性能的多通道ADC;ADI具有業(yè)界領(lǐng)先的ADC技術(shù)，包括了隔離ADC產(chǎn)品，它們可以很好地滿(mǎn)足高精度控制的要求。位置檢測性能是伺服控制的關(guān)鍵，常常使用光學(xué)編碼器和旋轉變壓器作為位置傳感器，對于高污染及強震動(dòng)的工業(yè)及汽車(chē)應用環(huán)境，旋轉變壓器將會(huì )被越來(lái)越多采用;ADI可以提供高精度RDC來(lái)滿(mǎn)足使用旋轉變壓器的位置檢測場(chǎng)合。伺服控制技術(shù)從模擬向數字的轉換推動(dòng)了現代伺服系統的發(fā)展，也滿(mǎn)足了對于電機控制的性能和效率的高要求。從優(yōu)先考慮安全和保護的角度，信號采樣和功率器件驅動(dòng)應采用隔離技術(shù)，ADI公司的iCoupler數字隔離器產(chǎn)品可滿(mǎn)足高壓安全隔離要求。為實(shí)現矢量控制和無(wú)傳感器控制，對DSP等高性能處理器提出了更高的要求。在工業(yè)應用的設計中，IC產(chǎn)品需要更長(cháng)的生命周期和更高的可靠性。普通的交流感應電機向永磁同步電機轉變已是大勢所趨，要求系統設計師能提供更高效率和更靈活的算法。另外，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展也給電機應用帶來(lái)了一些新的變化，越來(lái)越多的電機控制系統考慮增加網(wǎng)絡(luò )功能，可作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)結點(diǎn)。

　　混合信號控制處理器ADSP-CM40x，這款處理器集成了精度高達13位的行業(yè)唯一一款嵌入式雙通道16位模數轉換器，搭載了一枚240-MHz浮點(diǎn)ARM® Cortex™-M4處理器內核。設備制造商要求高精度、伺服閉環(huán)控制、電機驅動(dòng)、太陽(yáng)能光伏(PV)逆變器和其他嵌入式工業(yè)應用，以提高其產(chǎn)品的能源效率和性能。ADSP-CM40x憑借較高的精度模擬轉換性能，很好地實(shí)現了這些目標。

　　ADSP-CM40x不但具有出色的模擬轉換性能和高達380納秒的轉換速度，同時(shí)具備多種其他特性，比如，全面的sinc濾波器實(shí)現模式，使其可以直接與用于采樣電阻式電流檢測系統架構中的隔離式Σ-Δ型調制器(AD7400A/AD7401A)接口。采用片內sinc濾波器可以節省以FPGA實(shí)現同一功能所需要的成本和工程資源。

　　除此以外，針對電機控制解決方案，ADI公司提供了門(mén)類(lèi)齊全的產(chǎn)品組合，其中包括了模數/數模轉換器、放大器、嵌入式處理器、iCoupler®數字隔離器和電源管理器件;這些高性能的器件和增加系統集成度有助于實(shí)現更新型的拓撲結構設計，為客戶(hù)實(shí)現系統的差異化設計帶來(lái)價(jià)值, 伺服驅動(dòng)系統的性能同用戶(hù)最終所構建的運動(dòng)控制系統的性能和所能提供的精度密切相關(guān)，多數情況下，最終的用途可以是一個(gè)高精度數控機床系統、運動(dòng)控制系統或機器人系統，這些系統要求能夠精確控制位置及電機的扭矩;ADI公司能夠提供涵蓋信號鏈中所有重要器件的完整解決方案。

　　于常濤補充，MEMS產(chǎn)品，如陀螺儀、加速度計，也是ADI針對電機控制應用的核心產(chǎn)品之一。目前，我們看到的一個(gè)應用就是設備的工作狀態(tài)監控，它是這樣的一個(gè)系統應用。

　　ADI提供如下的一些產(chǎn)品，

　　其中的產(chǎn)品ADXL1002測量范圍可以達到±50 to ±100g FSR，帶寬>10KHz，內部還集成了溫度傳感器，體積也非常小。

　　ADI針對物聯(lián)網(wǎng)新近推出了AD9361無(wú)線(xiàn)收發(fā)模擬前端。AD9361是一款高性能、高度集成的RF Agile Transceiver™捷變收發(fā)器。該器件的可編程性和寬帶能力使其成為多種收發(fā)器應用的理想選擇。該器件集RF前端與靈活的混合信號基帶部分為一體，集成頻率合成器，為處理器提供可配置數字接口，從而簡(jiǎn)化設計導入。AD9361工作頻率范圍為70 MHz至6.0 GHz，涵蓋大部分特許執照和免執照頻段，支持的通道帶寬范圍為不到200 kHz至56 MHz。該器件可以用于small cell/Femtocell等微基站的設計。便于安裝調試以實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化。

　　ADI對于智能化工廠(chǎng)的產(chǎn)品主要在工業(yè)組網(wǎng)上。ADI可提供從4~20mA、RS-232、RS-485、CAN、LVDS等多種工業(yè)通訊協(xié)議的芯片，可以支持隔離與非隔離、工業(yè)溫度范圍、含DC-DC隔離電源等技術(shù);還有一些支持短距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，提供高性能的、可涵蓋不同頻段的射頻芯片;另外對于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，ADI也在新的處理器中加以考慮。這些芯片都給工業(yè)組網(wǎng)帶來(lái)很大的便利。例如，ADM2582/2587—帶隔離電源的集成RS-485接口芯片，ADM3052/3053—帶隔離電源的CAN接口芯片，等可方便用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò )。

　　ADI的WSN(Wireless　Sensor　Node)方案主要面向于智能樓宇的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )解決方案。ADuCRF101　是一款集ARMCortrexM3處理器與RF為一體的單芯片解決?！≡摲桨钢С侄喾N無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，　包括ADI的ADRadioNet以及6LoWPAN，Wireless MBus及WiSun Alliance。除了SoC方案，ADI還提供一系列的RF 收發(fā)芯片，以ADF70xx, ADF72xx為代表的RF芯片支持從數百兆到2.4G的頻率范圍。