今年政府將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為新基建的七大產(chǎn)業(yè)之一，正在引起一場(chǎng)工業(yè)升級(jí)的推動(dòng)潮流，而這場(chǎng)新基建的核心重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是數(shù)字化本身，它帶來(lái)的價(jià)值就是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)儀器儀表自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）在1995年頒布了一個(gè)第95項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，把整個(gè)工業(yè)做了簡(jiǎn)單的分層，包括三個(gè)層面：第一，設(shè)備制造；第二，工業(yè)控制系統(tǒng)；第三，工業(yè)軟件。我們通常把這個(gè)稱之為傳統(tǒng)工業(yè)，而當(dāng)前的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)則是圍繞傳統(tǒng)工業(yè)做了數(shù)字化的升級(jí)，其中的差異化就體現(xiàn)在數(shù)字化升級(jí)本身。今年政府將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為新基建的七大產(chǎn)業(yè)之一，正在引起一場(chǎng)工業(yè)升級(jí)的推動(dòng)潮流，而這場(chǎng)新基建的核心重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是數(shù)字化本身，它帶來(lái)的價(jià)值就是對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)換。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中它體現(xiàn)的也是數(shù)字化的過(guò)程，數(shù)字化是伴隨著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的整個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心。
伴隨著數(shù)字化進(jìn)程之后，可以帶來(lái)兩個(gè)方面的根本轉(zhuǎn)變，第一個(gè)就是傳統(tǒng)設(shè)備的數(shù)字化升級(jí)；第二在升級(jí)的過(guò)程當(dāng)中可以產(chǎn)生出一些新的產(chǎn)品和新的業(yè)務(wù)模式。這對(duì)于工業(yè)市場(chǎng)占據(jù)其營(yíng)收過(guò)半的業(yè)界領(lǐng)先的半導(dǎo)體技術(shù)提供商ADI來(lái)說(shuō)，是很好的范例——所謂傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，就是傳統(tǒng)大家所熟知的一些設(shè)備如控制系統(tǒng)、PAC、DCS、電機(jī)控制，這些技術(shù)本身的提升剛好跟ADI一貫的產(chǎn)品風(fēng)格、企業(yè)風(fēng)格、創(chuàng)新性一脈相承，客戶越來(lái)越需要一些高性能、高品質(zhì)的產(chǎn)品，特別是近年來(lái)隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的加速發(fā)展，世界快速向工業(yè)4.0演進(jìn)中，ADI在柔性系統(tǒng)解決方案上做出了很多努力和產(chǎn)品技術(shù)成就。ADI曾給出了五個(gè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的工業(yè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)，分別是軟件可配置系統(tǒng)、云端連接、機(jī)器健康監(jiān)測(cè)與管理、系統(tǒng)安全以及機(jī)器人，軟件可配置系統(tǒng)為智能制造提供了基礎(chǔ)。
工業(yè)自動(dòng)化軟件可配置工業(yè)IO，讓智造隨“芯”
工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)需要大量的輸入輸出（IO）接口，傳統(tǒng)方式采用固定模式接口，模擬輸出口只能用作模擬輸出功能，數(shù)字輸入口只能做數(shù)字輸入功能，這種處理初始成本最低，運(yùn)營(yíng)維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，但若生產(chǎn)計(jì)劃變化（比如一條馬達(dá)生產(chǎn)線，市場(chǎng)需求改變需要生產(chǎn)與之前產(chǎn)品有較大區(qū)別的另一種馬達(dá)），則不易改變，重新布置成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，甚至要推到重來(lái)。如今越來(lái)越多的行業(yè)更新?lián)Q代周期縮短，也就引發(fā)了對(duì)IO接口軟件可配置的需求，利用ADI的SoftwareIO產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)輸入輸出接口的軟件可配置，任何一個(gè)IO口都可以配置成模擬或數(shù)字模式的輸入或輸出口，這樣系統(tǒng)工作狀態(tài)切換只需要在軟件層面進(jìn)行配置，可以迅速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，減少設(shè)備重復(fù)投入，實(shí)現(xiàn)更高的投資回報(bào)比。
其中，前不久ADI新推出的AD74412R和AD74413R就具有可重構(gòu)的模塊通道，從而可以快速、輕松地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)靈活的控制系統(tǒng)，同時(shí)無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的重新布線。這極大地提高了制造商和工業(yè)運(yùn)營(yíng)商的實(shí)現(xiàn)速度和靈活性，并使其能夠在不大量增加成本和停機(jī)時(shí)間的情況下進(jìn)行更改。
在使用軟件可配置I/O時(shí)，制造商可開(kāi)發(fā)一個(gè)平臺(tái)來(lái)代替多個(gè)過(guò)時(shí)的固定功能I/O模塊，或用于I/O隨著每次安裝而動(dòng)態(tài)變化的多個(gè)客戶應(yīng)用中。對(duì)于傳統(tǒng)上依賴于帶多個(gè)I/O模塊的控制柜且每個(gè)通道類型需采用指定布線的系統(tǒng)，由于最終用戶現(xiàn)在可以安裝可在控制室編程的單個(gè)模塊類型，硬件的需求隨之減少，從而有助于降低物流、制造和支持成本。由于軟件可配置I/O可進(jìn)一步用于需要更新至10BASE-T1L工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的棕地裝置，所以可將其用作為基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)之間的連接橋梁。此外，它還支持開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的可配置現(xiàn)場(chǎng)I/O單元，此類單元能夠在已安裝的支持HART的4-20mA傳感器和執(zhí)行器與10BASE-T1L或100M光纖回程之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
隨著工業(yè)4.0的出現(xiàn)，消費(fèi)者的行為和需求也發(fā)生了變化，因此，制造商需要更靈活的系統(tǒng)來(lái)快速輕松地適應(yīng)不斷變化的要求。為此，制造商不能再依賴為批量市場(chǎng)產(chǎn)品和可預(yù)測(cè)的需求設(shè)計(jì)的固定的大規(guī)模系統(tǒng)。 相反，他們需要靈活的系統(tǒng)，此類系統(tǒng)支持快速重新配置，而且需要的停機(jī)時(shí)間和資本投入也非常低。利用ADI的軟件可配置I/O，制造商可更有效地實(shí)施新項(xiàng)目并實(shí)現(xiàn)更靈活的自動(dòng)化控制，從而降低設(shè)計(jì)和安裝成本，減少調(diào)試延遲。
滿足靈活傳感器類型的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)
傳感器的大量應(yīng)用是現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的一大特征，而AD4110-1 則是ADI發(fā)布的一款完整的單通道通用輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換前端，適用于需要靈活傳感器類型的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，這對(duì)于當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)下的工業(yè)傳感器配置來(lái)說(shuō)具有重要意義。AD4110-1是一款集成ADC的通用型輸入AFE，讓客戶能夠設(shè)計(jì)出可以針對(duì)多種功能進(jìn)行配置的“平臺(tái)”輸入模塊。這將大幅節(jié)省研發(fā)成本，縮短上市時(shí)間，且需要的設(shè)計(jì)資源更少。
利用該器件，高壓輸入完全可通過(guò)軟件針對(duì)電流或電壓信號(hào)進(jìn)行配置，從而直接與所有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)模擬信號(hào)源連接，如 ±20 mA、±4 mA 至 ±20 mA、±10 V 以及所有熱電偶類型。可為環(huán)路供電電流輸出傳感器提供現(xiàn)場(chǎng)電源。AD4110-1包括用于電阻溫度檢測(cè)器 (RTD) 傳感器和其他電阻傳感器的一系列激勵(lì)電流源。該產(chǎn)品適用于工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)。AD4110-1可通過(guò)軟件根據(jù)電流或電壓信號(hào)對(duì)高壓輸入進(jìn)行全面配置，一個(gè)參考設(shè)計(jì)可以取代其他多個(gè)參考設(shè)計(jì)，從而減小模塊尺寸，降低擁有成本。在實(shí)施工業(yè)4.0期間，通過(guò)軟件配置的I/O是關(guān)鍵因素。
自動(dòng)適應(yīng)多種以太網(wǎng)加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的智能制造
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云端連接是實(shí)現(xiàn)智能制造根本技術(shù)支撐，只有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，才有可能實(shí)現(xiàn)智能分析與控制。但工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)眾多，型號(hào)復(fù)雜，新老設(shè)備或不同連接標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)經(jīng)常遇到困難，工業(yè)系統(tǒng)之間的兼容性并不好。許多工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的供應(yīng)商和制造商都期待能采用獨(dú)立于特定提供商的開(kāi)放式通信平臺(tái)。制造商期望在系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的自動(dòng)化流程。因此，自動(dòng)化必須考慮到IT系統(tǒng)對(duì)于開(kāi)放數(shù)據(jù)訪問(wèn)的需求，以及工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)要求。
ADI針對(duì)工業(yè)互聯(lián)的解決方案是fido系列產(chǎn)品，通過(guò)一顆芯片可以支持不同的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同架構(gòu)之間設(shè)備的連接，該系列產(chǎn)品也將支持下一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。fido支持100Mbps的時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)（TSN），并計(jì)劃開(kāi)發(fā)1Gbps的TSN技術(shù)，以滿足工業(yè)應(yīng)用中大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)性需求。
其中fido5000是一款具有兩個(gè)以太網(wǎng)端口的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、多協(xié)議 (REM) 交換芯片。從此，兩個(gè)端口成為如今工業(yè)器件的標(biāo)配，而未來(lái)的工業(yè)4.0應(yīng)用必須支持各種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，如線狀和環(huán)狀拓?fù)湟约靶切瓮負(fù)?。另外，它可以連接任何主機(jī)處理器，這讓開(kāi)發(fā)人員可以使用自己的處理器和他們首選的開(kāi)發(fā)環(huán)境。上圖顯示了fido5000的所有這些可能性和功能。
（轉(zhuǎn)載）
