工業(yè)4.0的難點(diǎn)和挑戰，他們的創(chuàng )新點(diǎn)

　　工業(yè)4.0，你理不理他，他都將席卷全球。索性，我們還是拿出萬(wàn)分的創(chuàng )新精神來(lái)迎接它。

Maxim：對新型控制IC的需求比以往都高得多

　　這是一個(gè)有趣的問(wèn)題，因為在存在了近半個(gè)世紀后，人們可能會(huì )有這樣的想法：PLC已經(jīng)非常成熟，因而沒(méi)有多少改進(jìn)的空間。然而，我們卻看到對新型控制IC的需求比以往都高得多。Maxim Integrated中小客戶(hù)市場(chǎng)產(chǎn)品線(xiàn)系統及應用總監Duc Ngo指出，除了提升分辨率、加快速度、縮小尺寸、降低功耗和成本等需求外，對安全和認證的需求也很大。

Maxim Integrated中小客戶(hù)市場(chǎng)產(chǎn)品線(xiàn)系統及應用總監Duc Ngo

　　對PLC供應商來(lái)說(shuō)，采用能夠應對未來(lái)更高分辨率、易于擴展的數據轉換器是個(gè)方向。16位分辨率在現階段幾乎成為必要條件，然而未來(lái)幾年內，可能會(huì )需要更高的分辨率，因此應當將引腳兼容的系列產(chǎn)品納入考慮范圍。盡可能多的在系統中進(jìn)行認證。如果您認為目前沒(méi)有安全功能的需求，則無(wú)需現在加入，但要做好準備，以便在未來(lái)某天需求陡增時(shí)能夠迅速應對。

　　工業(yè)4.0和智能工廠(chǎng)意味著(zhù)我們處于一個(gè)需要變革的階段，工廠(chǎng)互聯(lián)程度比以往更高，能夠適應最新的傳感器技術(shù)，并且在高度安全的環(huán)境中快速處理“大數據”。在此種環(huán)境下，不允許發(fā)生單點(diǎn)故障的情況。系統要能夠智能地進(jìn)行自調節，并在所有情況下保持高精度工作性能。因此，需要進(jìn)行大量的數據監測、電源跟蹤，以便降低發(fā)熱、提升整合度。

　　那么，在過(guò)去的5年多里，Maxim的PLC芯片特點(diǎn)發(fā)生了哪些改變?

　　許多人認為要想降低方案尺寸，需要依靠數字技術(shù)。這在PLC領(lǐng)域是不正確的，因為數字芯片在PLC模塊中只占據不到四分之一的電路板空間。問(wèn)題的根源是模擬IC和分立元件所占據的空間，這些器件并非像數字芯片那樣易于改變尺寸。在Maxim，我們對該問(wèn)題有很好的認識，并已經(jīng)著(zhù)手尋求將多種分立功能集成至單顆IC的方法，從而為系統設計人員提供尺寸、功耗和成本方面的顯著(zhù)優(yōu)勢。例如：Maxim的微型PLC技術(shù)演示平臺展示了模擬整合如何能夠實(shí)現PLC尺寸縮小10倍、功耗降低50%、數字I/O速度加快70倍。Maxim的智能整合方式以及自身專(zhuān)有的工業(yè)技術(shù)確保上述性能得以實(shí)現。

　　電源效率是關(guān)鍵特性之一。例如：眾所周知24V常用于PLC背板，12V多用于板上電源分配。如果我們能夠在板間使用48V，則可使電流降低4倍，從而使功耗降低16倍。為實(shí)現這一點(diǎn)，我們需要一款具有高壓負載點(diǎn)DC-DC轉換器的IC，從而省去中間的DC-DC轉換環(huán)節。

　　如前所述，高度模擬整合和提升電源效率是Maxim一直以來(lái)的關(guān)注重點(diǎn)。此外，由于工業(yè)4.0下的PLC高度互聯(lián)，工廠(chǎng)必須進(jìn)行安全保護，以應對各種威脅，包括：黑客、惡意軟件和病毒等。系統級軟件安全等級不夠，必須尋求基于硬件的安全措施，以應對上述威脅。Maxim在硬件安全領(lǐng)域擁有20余年的豐富經(jīng)驗，涉及ATM、POS系統和打印機墨盒等消耗品。我們的安全產(chǎn)品線(xiàn)十分豐富，從簡(jiǎn)單的認證引擎，到能夠實(shí)現基于高級標準加密算法的復雜安全微控制器。

　　為了適應未來(lái)需求，我們還有不少I(mǎi)O-Link方案，如：IO-Link光傳感器、IO-Link接近檢測傳感器、IO-Link 16通道數字輸入集線(xiàn)器。您可以在我們網(wǎng)站的參考設計中了解這些方案的更多信息：http://www.maximintegrated.com/cn/design/reference-design-center.html。

　　除了微型PLC的項目外，IO-Link和超聲流量計也是我們重點(diǎn)關(guān)注的。我們計劃打造更多采用超聲技術(shù)的計量方案，包括：氣表。此外，我們還有三個(gè)面向電能計量的設計，包括交流監測方案和電能測量方案。這些方案的更多信息，請參見(jiàn)我們的網(wǎng)站。

　　Maxim幫助系統供應商或者制造商集成PLC芯片，我們稱(chēng)之為Maxim智能整合方式。例如：我們知道I/O是PLC和工業(yè)4.0所需的大量傳感器和執行器之間的必備鏈路。當制造商在工廠(chǎng)車(chē)間內增設更多傳感器時(shí)，設備設計商必須做到使通道密度更高，即便在PLC尺寸持續縮減的情況下。

　　I/O隔離架構為顯著(zhù)降低空間提供了機會(huì )。傳統方法是每通道采用一個(gè)光耦，這種方法使用的器件數量多，占用較大的電路板空間以及需要使用數字I/O引腳。Maxim推出的多通道串行器(如MAX31911)能夠將傳感器和開(kāi)關(guān)的24V數字輸出轉換、調理、串行化至PLC微控制器所需的5V、CMOS兼容電平，從而將多路隔離通道數量減至三路。

　　英飛凌多元化身份推動(dòng)工業(yè)4.0發(fā)展

　　工業(yè)4.0旨在通過(guò)信息通訊技術(shù)和信息物理系統相結合，推動(dòng)制造業(yè)向智能化轉型。智能制造、智能工廠(chǎng)、智能產(chǎn)品都是其核心的應用熱點(diǎn)。

　　在工業(yè)4.0愿景中，不僅生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)設備更加智能化，被生產(chǎn)和加工的產(chǎn)品本身也將參與到被生產(chǎn)的制造的流程中，變得智能。處于如此高度智能化、自動(dòng)化的環(huán)境中，任何的惡意入侵、破壞、攻擊以及信息篡改都回給生產(chǎn)環(huán)境、設備、產(chǎn)品和人員帶來(lái)不可預估的損失。因此，工業(yè)環(huán)境下的安全和安防是工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵組成部分，也是其應用的難點(diǎn)。另外，大量的生產(chǎn)線(xiàn)、生產(chǎn)設備和生產(chǎn)部件實(shí)現互聯(lián)，如何實(shí)現彼此間高效地溝通，節省能耗，是另一大難點(diǎn)。

　　英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執行董事賴(lài)群鑫

　　英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執行董事賴(lài)群鑫坦言，對英飛凌來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢在于：

　　在工業(yè)4.0計劃中，英飛凌具有多元化的身份，從多重角度推動(dòng)工業(yè)4.0發(fā)展。首先，英飛凌是德國工業(yè)4.0的創(chuàng )始成員之一，參與討論制定相關(guān)的規則;其次，英飛凌也是工業(yè)4.0的使用者，位于奧地利菲拉赫的工業(yè)4.0試點(diǎn)基地擁有世界上最尖端的生產(chǎn)系統之一，包含高度現代化生產(chǎn)控制與自動(dòng)化系統。在數據安全與數據完整性水準達到最高等級的前提下，人機互動(dòng)在試點(diǎn)工廠(chǎng)中將提升至一新的層次;最后，面向工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)，我們提供大量領(lǐng)先的半導體解決方案。

　　高能效和安全性是英飛凌重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。其不僅是全球最大的功率半導體供應商，在工業(yè)4.0節能方面發(fā)揮著(zhù)重要作用;同時(shí)，作為25年來(lái)安全智能卡芯片的世界領(lǐng)導者，安全解決方案為工業(yè)4.0 中的設備溝通、生產(chǎn)數據、專(zhuān)利防偽等提供最高等級的安全保障。

　　英飛凌提供有創(chuàng )新的產(chǎn)品和技術(shù)：

　　- 安全解決方案，可以為聯(lián)網(wǎng)的系統和設備提供保護。

　　o 備件防偽解決方案有效地保護系統，可避免他人擅自更換部件。

　　o 提供軟件知識產(chǎn)權保護，支持激活和遠程軟件更新。

　　o 通過(guò)數據加密，幫助實(shí)現保密通信，從而保護工業(yè)專(zhuān)門(mén)知識。

　　o 比如，在2014德國 IT峰會(huì )上，與德國電信股份有限公司共同推出一款用于保護網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)的安全解決方案。英飛凌首席執行官Reinhard Ploss博士現場(chǎng)向德國總理默克爾演示了工業(yè)4.0代表的智能生產(chǎn)流程，涉及下單，生產(chǎn)，運輸方案和交貨，我們的安全芯片對下單的人、用于下單的平板電腦、連接一切信息的路由器和生產(chǎn)線(xiàn)本身等各個(gè)環(huán)節進(jìn)行身份認證，以確保整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性。

　　o 此外，為樓宇自控提供高能效和門(mén)禁控制安全解決方案。

　　- 作為IGBT的世界領(lǐng)導者，英飛凌的功率半導體具有極高的功率密度，能在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中最大限度地提高效率、降低損耗，實(shí)現高度自動(dòng)化。

　　- XMC系列微控制器可提供實(shí)時(shí)控制和保護開(kāi)關(guān)特性，在各種自動(dòng)化設備中發(fā)揮重要的控制和傳輸功能。

　　- 工業(yè)應用傳感器具有極佳的精準度和穩定的控制效果，能夠準確地捕捉工業(yè)生產(chǎn)設備的運動(dòng)、外形尺寸、壓力或電流，幫助提升工業(yè)生產(chǎn)的能效和安全。

　　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。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/270388.htm

　　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)。

　　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。

Littelfuse：保護系統的可靠性

　　許多消防和保安系統的檢測元件，諸如視頻攝像頭、溫度傳感器、門(mén)窗入侵傳感器等，都在一個(gè)以太網(wǎng)數據通信網(wǎng)絡(luò )中被聯(lián)系在一起。在商業(yè)/工業(yè)系統中，該網(wǎng)絡(luò )通常包含一個(gè)具有記錄功能的中央監控站?？梢酝ㄟ^(guò)選擇以太網(wǎng)供電(PoE)對該網(wǎng)絡(luò )上的設備進(jìn)行供電。選擇以太網(wǎng)供電，具體的以太網(wǎng)版本(100BaseT、千兆以太網(wǎng)等)以及是否涉及室內或室外應用，將決定所需要的電路保護器件。

　　從應用的角度看，要回答的基本問(wèn)題是用戶(hù)是不是唯一的威脅(即：靜電放電考慮)，還是以太網(wǎng)端口也會(huì )暴露于雷擊瞬態(tài)威脅之下。對于以太網(wǎng)端口連接到本地交換機或設施內攝像機的應用安裝，雷電耦合進(jìn)入到電路的可能性較小。在這種情況下，由于數據速率可能會(huì )大于或等于100Mbps，應使用電容約為4pF或更低的TVS二極管陣列進(jìn)行靜電放電保護。

　　杜志德 (Teddy To)，美國力特公司全球技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理

　　在電纜敷設距離很長(cháng)(>100m)且以太網(wǎng)硬件在機柜里與電氣硬件和電路混雜在一起，請參考GR-1089和其他相關(guān)標準來(lái)確定保護要求。適用該建筑內規范的應用所需要的保護應比在靜電放電是主要威脅的應用中的要更加強大。如果以太網(wǎng)電路包含一個(gè)能承受和限制雷擊瞬變的變壓器，可能只需要使用物理層側保護，相反，室外系統需要更多的保護。在室外系統中，直接耦合雷擊瞬變的可能性非常高。由于浪涌能量非常高，在以太網(wǎng)線(xiàn)路側需將需要使用SIDACtor器件。對于變壓器的物理層側，安裝一個(gè)TVS二極管陣列以“清理”線(xiàn)路側保護允許通過(guò)的任何能量。

　　以太網(wǎng)供電保護考慮因素

　　以太網(wǎng)供電大大地簡(jiǎn)化了以太網(wǎng)數據通信網(wǎng)絡(luò )的安裝。正如人們預料的一樣，視頻攝像頭和其他現場(chǎng)安裝的安全傳感器組合在一起增加了保護方案所需考慮的因素。而和純數據以太網(wǎng)系統相比，以太網(wǎng)供電系統具有一個(gè)連接于以太網(wǎng)線(xiàn)路上的電源供應器，通常在安裝的每端。在端點(diǎn)插入系統的一側是電源供應設備(PSE)。另一側是使用電能的用電設備(PD)，如IP攝像頭。

　　除了保護以太網(wǎng)數據線(xiàn)，以太網(wǎng)供電還需要對電源供應設備和用電設備進(jìn)行保護。在這兩種情況下，應安裝保護器件，以滿(mǎn)足特定應用的需求。

　　對于太網(wǎng)供電電路，常用的解決方案是使用TeleLink熔斷器進(jìn)行過(guò)電流保護，使用雙向TVS二極管為整個(gè)電源供應提供保護。無(wú)論極性如何，選擇雙向TVS二極管以避開(kāi)線(xiàn)路電壓。在必須符合安全標準(如UL60950-1)的應用中，會(huì )使用熔斷器。要得到更為強大的保護解決方案，可以使用力特SMB、SMC、或SMD版本來(lái)代替SMAJ58CA。

　　沒(méi)有系統的可靠性，智能工業(yè)系統將無(wú)法正常運作。那些不受保護的系統將不會(huì )以我們想要的方式智能地運轉。因此，工業(yè)市場(chǎng)的智能系統將給予系統設計師更多的機會(huì )來(lái)布署電路保護產(chǎn)品。由于智能系統的復雜性不斷增加，對于較小的尺寸的電路保護產(chǎn)品的需求非常大。力特公司已經(jīng)有投資于較小尺寸的電路保護產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和工業(yè)系統高功率元件的發(fā)展。例如，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些新的差異化產(chǎn)品如高功率SMT TVS二極管，與我們傳統的通孔TVS二極管產(chǎn)品進(jìn)行區分，以應對這種應用的新趨勢。我們的一些靜放電TVS二極管陣列可以從常見(jiàn)的0402縮小到01005的尺寸，這也是我們在市場(chǎng)上的主要領(lǐng)域之一。我們還將推出可以處理1200伏應用系統的可控硅/雙向可控硅產(chǎn)品和一些IGBT產(chǎn)品(1200伏，450安)。

　　新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是力特公司的關(guān)鍵舉措之一。今年我們已經(jīng)推出了許多針對智能工業(yè)市場(chǎng)的新產(chǎn)品，而且來(lái)年也會(huì )繼續推出新的產(chǎn)品。針對我們的TVS二極管陣列產(chǎn)品線(xiàn)，我們已經(jīng)推出了一系列高電壓產(chǎn)品SD和SDxxC系列用以保護工業(yè)控制輸入/輸出和工作電壓可高達36伏的靜電放電的傳輸接口。對于取代傳統的壓敏電阻方案，這將是一個(gè)很理想的解決方案。同時(shí)，新的SM712雙重TVS二極管陣列旨在保護具有不對稱(chēng)信號-7 / +12伏的RS485收發(fā)器接口。對于功率控制區域，我們在上面已經(jīng)提到，我們今年已經(jīng)推出了1200伏IGBT和可控硅/雙向可控硅用以應對工業(yè)市場(chǎng)上的高壓功率控制。此外，我們已經(jīng)在我們的產(chǎn)品線(xiàn)中增加了高可靠性TVS二極管產(chǎn)品的新系列，以利于我們在智能工業(yè)市場(chǎng)上占據更好的位置。

　　力特不再是一個(gè)純粹的電路保護產(chǎn)品供應商，如今已經(jīng)轉變?yōu)槿螂娐繁Ｗo產(chǎn)品、功率控制和傳感器的領(lǐng)先供應商。自動(dòng)化的調速技術(shù)，對于常規的交流異步電機的速度無(wú)機調節，變頻器幾乎無(wú)處不在，在以后只要電機的存在，變頻調速裝置也就應運而生，極大地節約了我們的能源，面對現在能源緊缺的狀況，這類(lèi)產(chǎn)品也擔負起了歷史的使命，需求數量跟隨市場(chǎng)的需求總量急劇增加。

　TI：提升機器的智能化程度

　　工業(yè)4.0即通過(guò)高級集成電路 (IC) 實(shí)現機器智能，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)變革進(jìn)程。而我們正處于這次革命的風(fēng)口浪尖，面臨著(zhù)許多挑戰與機遇。用戶(hù)希望通過(guò)提升機器的智能化程度，一方面可以提高質(zhì)量、可靠性和安全性，進(jìn)而改善整個(gè)制造流程;另一方面可以繼續保持低廉成本帶來(lái)的優(yōu)勢，對全球范圍內的商品需求作出靈活響應。

　　德州儀器(TI)馬達驅動(dòng)產(chǎn)品線(xiàn)應用工程師左巍

　　馬達作為在工業(yè)領(lǐng)域應用最為廣泛的產(chǎn)品之一，工業(yè)4.0時(shí)代對芯片的高集成度硬件和算法、高效率和低功耗、高可靠性的要求更為嚴苛，也是難點(diǎn)所在。德州儀器馬達驅動(dòng)產(chǎn)品持續向更智能，更節能，更可靠方向發(fā)展。借助于長(cháng)期積累的設計、算法和工藝優(yōu)勢，德州儀器的馬達驅動(dòng)產(chǎn)品均具備完備的保護、靈活的配置、低損耗和優(yōu)良的散熱性能。并且我們正在持續的改進(jìn)和優(yōu)化馬達驅動(dòng)的控制算法，實(shí)現更加智能、易用和可靠。

　　據德州儀器(TI)馬達驅動(dòng)產(chǎn)品線(xiàn)應用工程師左巍介紹，在工業(yè)4.0時(shí)代，德州儀器的DRV8x系列步進(jìn)電機和直流無(wú)刷電機(BLDC)驅動(dòng)器在智能飛行器、3D打印、機器人、電動(dòng)工具等領(lǐng)域都發(fā)展迅猛并取得了用戶(hù)的一致好評。

　　德州儀器全新開(kāi)辟了DRV5x系列霍爾傳感器產(chǎn)品系列，以?xún)?yōu)異的指標和性能滿(mǎn)足工業(yè)、汽車(chē)等領(lǐng)域智能化時(shí)代對傳感器的部分需求。

　　德州儀器的DRV10x系列，尤其是新推出的DRV10983，其無(wú)傳感器正弦波驅動(dòng)算法將智能化的BLDC電機的驅動(dòng)提升到新的高度。

　　因應需求，德州儀器馬達驅動(dòng)產(chǎn)品線(xiàn)新推出了多款創(chuàng )新性的電機產(chǎn)品。根據馬達和應用的不同主要有以下幾類(lèi)：

　　(1)步進(jìn)電機及直流有刷驅動(dòng)器產(chǎn)品：

　　最新推出的DRV8848，DRV8846具備最新優(yōu)化的電流衰減模式，實(shí)現對電流的精確控制，提高電機運行的平穩性和精確性。

　　DRV8711高細分步進(jìn)電機驅動(dòng)器，在片內集合了幾乎所有的步進(jìn)電機控制需求，內置高細分，高精度電流控制。采用外置MOSFETs方案，實(shí)現不同電流檔位的靈活配置。完善的保護措施大大提升了驅動(dòng)器系統的整體可靠性，在實(shí)現通用驅動(dòng)器功能的前提下，大幅縮減驅動(dòng)器系統的體積和成本。

　　(2)三相無(wú)刷電機驅動(dòng)器產(chǎn)品：

　　DRV8307，DRV8308涵蓋了帶霍爾(Hall)傳感器三相無(wú)刷電機驅動(dòng)器的大多數工業(yè)應用需求。DRV8303在繼承DRV8301/DRV8302的基礎上實(shí)現了更低的系統成本。DRV10983在無(wú)傳感三相無(wú)刷電機領(lǐng)域獨樹(shù)一幟，其可配置性和適應性，8V到24V寬電壓范圍，使其在各種風(fēng)扇、水泵以及常規工業(yè)領(lǐng)域應用廣泛。

　　(3)霍爾傳感器產(chǎn)品：

　　DRV5x霍爾傳感器產(chǎn)品是德州儀器2014推出的全新產(chǎn)品，其具備工業(yè)等級或更高的可靠性，寬電壓范圍和豐富的靈敏度選擇范圍。DRV5013，DRV5023，DRV5033，DRV5053涵蓋了霍爾傳感器的絕大多數應用范圍，包含了開(kāi)關(guān)量輸出，鎖存輸出，無(wú)極性檢測輸出，模擬輸出等多種檢測和輸出特性。

　　(4)線(xiàn)圈、繼電器驅動(dòng)產(chǎn)品：

　　大部分馬達驅動(dòng)芯片都可以用于線(xiàn)圈和繼電器驅動(dòng)，針對這一領(lǐng)域TI也推出了創(chuàng )新型的器件，包括DRV8803/DRV8804/DRV8806等，最具代表性的是DRV8860，八路帶串行控制接口的可級聯(lián)低邊驅動(dòng)器，內置自動(dòng)PWM發(fā)生器，在驅動(dòng)電磁鐵和繼電器時(shí)可以在不損失吸合力的前提下自動(dòng)節省保持電流，使得相比傳統方案最高可節省70%以上的電流消耗，節能意義巨大。

Xilinx：FPGA和SoC顛覆傳統控制

　　FPGA的特點(diǎn)是擅長(cháng)做信號的并行處理和硬件加速。Xilinx亞太區Zynq業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理羅霖認為，在電機方面，由于現在中高端的機器人、數控機床等會(huì )用到六軸及以上的電機，這方面基本是FPGA一統天下。而三軸、四軸方案有時(shí)會(huì )看到x86、DSP和FPGA方案并存。

　　機器人的智能控制示意圖

　　中國現在四軸方案多一些，但是未來(lái)會(huì )向中高端去做。因為現在中國的電子元器件加工，食品飲料生產(chǎn)線(xiàn)、汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)還主要靠采購國外設備，未來(lái)會(huì )逐漸國產(chǎn)化。

　　“針對工廠(chǎng)自動(dòng)化設備、高端數控機床、機器人等方面，Xilinx主推基于Zynq處理器的解決方案，” Xilinx亞太區Zynq業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理羅霖說(shuō)，“好處是可以把電機控制和工業(yè)以太網(wǎng)結合起來(lái)，即用戶(hù)可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)(例如EtherCAT, Profinet, Powerlink等)把電機作為伺服從機，工業(yè)電腦是主機來(lái)控制(圖1)。”對此，Xilinx有相應的參考設計，比如有Zynq開(kāi)發(fā)板，上面可帶4個(gè)步進(jìn)電機/BLDC(無(wú)刷電機)，并提供相應的算法，例如FOC(矢量控制)算法，另外，電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)等都可以在FPGA上進(jìn)行硬件實(shí)現。這樣的優(yōu)勢是性能會(huì )大大提高，像電流環(huán)控制只需要1.6μs，速度環(huán)3.2μs，位置環(huán)6.4μs，即用戶(hù)可以在6.4μs內就能完成4個(gè)馬達的實(shí)時(shí)控制。

　　機器視覺(jué)助力精確

　　為了執行器的路線(xiàn)走得準確，還需要機器視覺(jué)來(lái)判斷物體的位置和大小。傳統的做法是前端會(huì )用一個(gè)攝像頭，采集的圖像會(huì )通過(guò)視頻采集卡傳到工業(yè)電腦上，比如可以用x86的處理器做后面的圖像處理和分析，即把智能放到后端去了?，F在，新的趨勢是把智能移向前端，即把越來(lái)越多的圖像采集、處理、實(shí)時(shí)分析做到攝像頭端，為此，Xilinx專(zhuān)門(mén)推出了基于Zynq的開(kāi)發(fā)套件——Smart Vision Dev Kit。

　　PLC革命

　　PLC可以理解成主站。過(guò)去PLC可能在工業(yè)電腦上，工業(yè)電腦運行PLC的功能?，F在出現了嵌入式PLC，例如有一些ARM處理器做的PLC。而且一些較高端的PLC希望集成更多的功能，諸如HMI(人機界面)和一些運動(dòng)控制功能，這時(shí)，FPGA和Zynq也是非常好的選擇。因為今天的PLC上會(huì )集成工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，可以利用FPGA的硬件加速或者Zynq去運行一些協(xié)議棧。相比x86通用處理器，由于x86沒(méi)有針對具體的應用進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設計(例如多軸的運動(dòng)控制)，用FPGA做并行的處理、硬件加速更合適。另外，x86上可能會(huì )帶有一些標準的以太網(wǎng)口，但是這些并不一定是實(shí)時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)(因為實(shí)時(shí)的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議跟一般的以太網(wǎng)不同，需要做一些專(zhuān)門(mén)的定制和修改。)。因此借助FPGA和Zynq的靈活性和性能，可以實(shí)現業(yè)界主流的所有工業(yè)以太網(wǎng)的標準，還可以把網(wǎng)絡(luò )和處理這兩部分整合在一個(gè)單芯片的解決方案里。

XMOS：智能工業(yè)需要全新的系統架構

　　對于XMOS而言，工業(yè)4.0的應用熱點(diǎn)是智能制造和機器人;XMOS公司市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和業(yè)務(wù)拓展副總裁Paul Neil博士認為，在這些領(lǐng)域中，為迎接工業(yè)4.0動(dòng)議的挑戰，將會(huì )需要全新的系統架構。XMOS的多核微控制器將迎來(lái)機會(huì )。

　　XMOS的xCORE多核微控制器系列擁有8到32個(gè)總頻率高達500 MHz 的、并行運行的32位RISC內核。xCORE器件還帶有Hardware ResponseTM I/O接口，它們可提供卓越的硬件實(shí)時(shí)I/O性能，同時(shí)伴隨很低的延遲。

　　XMOS公司市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和業(yè)務(wù)拓展副總裁Paul Neil博士

　　這種多核解決方案支持完全獨立地執行系統控制與通信任務(wù)，不產(chǎn)生任何實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)開(kāi)銷(xiāo)。xCORE微控制器的硬件實(shí)時(shí)性能使得我們的客戶(hù)能夠實(shí)現非常精確的控制算法，同時(shí)在系統內無(wú)抖動(dòng)。

　　這支持了分布式控制架構的快速、輕松實(shí)現，同時(shí)也使機器人制造系統能夠被快速重構。XMOS與一位重要的合作伙伴Synapticon 合作來(lái)提供這些應用。Synapticon在提供用于信息物理網(wǎng)絡(luò )(cyber-physical)系統的分布式控制架構等方面擁有多年經(jīng)驗。

　　XMOS也渴望在這個(gè)市場(chǎng)中與正在尋找伙伴的創(chuàng )新型中國公司的合作。

　　他介紹，XMOS擁有多樣化的、可適用于工業(yè)4.0應用的多核微控制器，包括8到32核xCORE General Purpose通用產(chǎn)品系列，以及將我們獨特的多核架構與模數轉換器(ADC)與電源管理電路集成在一起的xCORE Analog系列。

　　“我們也提供免費的xTIMEcomposer開(kāi)發(fā)工具和xSOFTip庫，以支持我們的客戶(hù)去快速實(shí)現其應用。”

Molex：智能工業(yè)為創(chuàng )新性的互連方案帶來(lái)大量機會(huì )

　　工業(yè) 4.0 的特點(diǎn)在于物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的形成，其中網(wǎng)絡(luò )化的傳感器陣列將監控生產(chǎn)環(huán)境中的無(wú)數因素。例如，除了庫存水平、能耗以及資產(chǎn)跟蹤和資產(chǎn)管理之外，對于倉庫還將監控其溫度、濕度和照明條件。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/270390.htm

　　工業(yè)流程優(yōu)化帶來(lái)的復雜挑戰將推動(dòng)高效人機界面 (HMI) 中的眾多應用，而 Molex 在這方面可以為結合并使用了多開(kāi)關(guān)格式和布局的設計提供電容式觸摸傳感器。

　　工業(yè) 4.0 將部署使用極低功率無(wú)線(xiàn)技術(shù)的、具有移動(dòng)、微型化和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)的“智能”設備，而 Molex 則供應一系列多種標準天線(xiàn)，適用于各種 IoT 和 M2M 應用。這些產(chǎn)品可以極快的部署，加快上市速度。當前選用的 Molex 標準天線(xiàn)設計用于 ISM 和蜂窩基帶上的 M2M 通信，以及運行 Wi-Fi® 和移動(dòng)電視的應用。

　　Molex中國區域銷(xiāo)售經(jīng)理JuiGoy Eng

　　Molex中國區域銷(xiāo)售經(jīng)理JuiGoy Eng說(shuō)，智能工業(yè)應用可以為創(chuàng )新性的互連解決方案帶來(lái)大量機會(huì )，尤其在于，Molex 還為分布式控制系統提供解決方案。值得注意的是，Molex 在現場(chǎng)總線(xiàn)的供貨方面扮演著(zhù)積極的角色，這是一種設計用于實(shí)時(shí)分布式控制、采用各種協(xié)議的計算機網(wǎng)絡(luò )。Molex 為現場(chǎng)總線(xiàn)的四種技術(shù)提供互連解決方案：DeviceNet 和 PROFIBUS，這兩種一般視為是工業(yè)自動(dòng)化中較為傳統的現場(chǎng)總線(xiàn)，以及基于以太網(wǎng)的 PROFINET 和 EtherNet/IP。

　　Molex 現場(chǎng)總線(xiàn)互連解決方案的設計可承受各種惡劣、侵蝕性的工業(yè)條件，并且各組件的密封可以耐受灰塵與液體影響，符合 IP67 之類(lèi)的標準。

　　Molex 的Micro Change M12 Cat6a 連接器系統能達到每秒10GB 以太網(wǎng)速度, 是在嚴苛環(huán)境下高速數據傳輸應用的理想選擇。

　　工業(yè)互連解決方案領(lǐng)域的另一趨勢是激光直接成型 (LDS)，可以實(shí)現模塑互連器件 (MID)，將印刷電路板和連接器集成為一個(gè)整體的組件。LDS 化合物采用多種低溫和高溫塑料開(kāi)發(fā)而成，可以成型為所需的結構，然后在三維方向上接受激光束的加工。所產(chǎn)生的結構可以為復雜的三維形狀組件提供電氣連接，同時(shí)可以忽略一塊或多塊印刷電路板的因素影響。

　　工業(yè) 4.0 還將需要光纖互連產(chǎn)品，而 Molex 現已開(kāi)發(fā)出全球第一種全集成的 4x28Gbps 光學(xué)引擎，可以實(shí)現 100 Gbps 的以太網(wǎng)互連與 EDR InfiniBand 互連以及嵌入式光端機。

　　Molex 還開(kāi)發(fā)出了圓形透鏡 MT 擴束互連解決方案，能夠滿(mǎn)足數據密集型行業(yè)中對光纖的特定要求。

　　對于工業(yè) 4.0 所需要的高帶寬通信，Molex 也提供緊湊式的 zCD™ 互連系統，可以支持電信與數據網(wǎng)絡(luò )中的下一代應用。Molex 的 zCD 互連解決方案能夠在 400 Gbps 的數據速率下進(jìn)行數據傳輸(16 條通道下各 25 Gbps)，同時(shí)具有絕佳的信號完整性。

　　基于單模硅光子學(xué)技術(shù)，Molex 為 zCD 連接器提供的有源光纜 (AOC) 組件可以在高達 28 Gbps 的速率下提供 16 條雙向信道，即 400 Gbps 的聚合帶寬，而所采用的標準接口極為緊湊。zCD AOC 組件的傳輸距離可達 4 公里，所需成本與功率僅為長(cháng)距離光學(xué)模塊的幾分之一，主要用于400 Gbps 的以太網(wǎng)應用。