ADI:工業4.0,將人,機器設備和信息連接在一起
第四次工業革命是綠色工業革命,一系列生產函數發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,并普及至整個社會。ADI亞太區電機與電源控制行業市場部專員于常濤認為,其核心特征應該是高效節能,網絡化與模塊化。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/270388.htm工業4.0,將會通過自動控制,網絡及計算將人,機器設備和信息連接在一起。就生產制造的流程而言,就是將這一切整合到一個數字化的企業平臺。通過數據采集,分析,優化,得到最佳化的方式。從而實現更具效率的生產方式。
ADI亞太區電機與電源控制行業市場部專員于常濤
就未來的發展而言,有幾大特點:
第一:互聯網、大數據、云計算、物聯網等新技術給工業生產帶來的革命性變化。
第二:其次,虛擬與實際的界限似被消除。所有生產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的分析與優化。
第三:人工將在很大程度上被機器智能取代。
于常濤指出,機器人是一個快速增長的行業,據統計,安裝量保持了近30%年增長率。同時,機器人所應用的行業,由之前用于汽車焊接、噴繪的產業,擴展到常規的工業應用場景,如搬運,碼垛,點焊等等。應用與汽車行業的機器人,是屬于技術高端的產品,一直由國外公司所壟斷,如ABB,FANUC等。常規工業所需要的,往往是小尺寸,緊湊型的機器人(或者說機器手臂),技術水平要求相對偏低,也是目前國內企業所主攻的市場。
從技術角度看,機器人是屬于伺服控制的系統級產品,伺服電機仍然是執行機構,運動軌跡規劃和運動控制是核心功能,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所關注的重點。
ADI公司張鵬表示,智能系統包含若干關鍵技術,但電機控制一定是核心技術之一。針對電機控制,ADI有著完整的系統方案,包括處理器,安全隔離相關的派生產品,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在電機控制應用領域有非常完整地信號鏈,無論是驅動器、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具有業界領先的ADC技術,包括了隔離ADC產品,它們可以很好地滿足高精度控制的要求。位置檢測性能是伺服控制的關鍵,常常使用光學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的工業及汽車應用環境,旋轉變壓器將會被越來越多采用;ADI可以提供高精度RDC來滿足使用旋轉變壓器的位置檢測場合。伺服控制技術從模擬向數字的轉換推動了現代伺服系統的發展,也滿足了對于電機控制的性能和效率的高要求。從優先考慮安全和保護的角度,信號采樣和功率器件驅動應采用隔離技術,ADI公司的iCoupler數字隔離器產品可滿足高壓安全隔離要求。為實現矢量控制和無傳感器控制,對DSP等高性能處理器提出了更高的要求。在工業應用的設計中,IC產品需要更長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,網絡技術的發展也給電機應用帶來了一些新的變化,越來越多的電機控制系統考慮增加網絡功能,可作為工業網絡中的一個結點。
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ARM® Cortex™-M4處理器內核。設備制造商要求高精度、伺服閉環控制、電機驅動、太陽能光伏(PV)逆變器和其他嵌入式工業應用,以提高其產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,同時具備多種其他特性,比如,全面的sinc濾波器實現模式,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公司提供了門類齊全的產品組合,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現更新型的拓撲結構設計,為客戶實現系統的差異化設計帶來價值, 伺服驅動系統的性能同用戶最終所構建的運動控制系統的性能和所能提供的精度密切相關,多數情況下,最終的用途可以是一個高精度數控機床系統、運動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產品,如陀螺儀、加速度計,也是ADI針對電機控制應用的核心產品之一。目前,我們看到的一個應用就是設備的工作狀態監控,它是這樣的一個系統應用。
ADI提供如下的一些產品,
其中的產品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針對物聯網新近推出了AD9361無線收發模擬前端。AD9361是一款高性能、高度集成的RF Agile Transceiver™捷變收發器。該器件的可編程性和寬帶能力使其成為多種收發器應用的理想選擇。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。便于安裝調試以實現工廠自動化。
ADI對于智能化工廠的產品主要在工業組網上。ADI可提供從4~20mA、RS-232、RS-485、CAN、LVDS等多種工業通訊協議的芯片,可以支持隔離與非隔離、工業溫度范圍、含DC-DC隔離電源等技術;還有一些支持短距離無線通訊技術,提供高性能的、可涵蓋不同頻段的射頻芯片;另外對于工業以太網技術,ADI也在新的處理器中加以考慮。這些芯片都給工業組網帶來很大的便利。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,等可方便用于工業網絡。
ADI的WSN(Wireless Sensor Node)方案主要面向于智能樓宇的無線網絡解決方案。ADuCRF101 是一款集ARMCortrexM3處理器與RF為一體的單芯片解決。 該方案支持多種無線網絡協議, 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。
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