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傳感器

ADI公司:加速邁向工業4.0

  2020年04月07日  

工業物聯網(IIoT)的實現不是使現有系統和流程更快、更高效或更準確的問題:它需要采用全新且不同的技術。狀態監控(CbM)等功能以及自動駕駛汽車和協作機器人等系統以前從未在工廠中出現過,但它們是IIoT的核心元素。

ADI公司如何看待工業物聯網的新局面?
        工業物聯網(IIoT)的實現不是使現有系統和流程更快、更高效或更準確的問題:它需要采用全新且不同的技術。狀態監控(CbM)等功能以及自動駕駛汽車和協作機器人等系統以前從未在工廠中出現過,但它們是IIoT的核心元素。
        通過數字化并連接工廠操作,IIoT對安全設備和流程以及數據安全也提出了前所未有的新要求。
        自從1965年成立以來,ADI一直致力于發展模數功能:檢測、測量、解讀、連接、電源和安全。這些功能很好地滿足了實現IIoT的客戶的需求。
        在IIoT范式的啟發下,ADI如何為創建新一代工業自動化基礎設施做出貢獻?
        ADI不是典型的半導體公司:我們在主要市場不斷突破硅技術的界限,投入巨資,大力發展軟件、系統專業知識和領域知識。這使我們能夠站在系統層面應對客戶的挑戰,幫助客戶找到取得成功業務效果的好方法。
        這種能力反映在ADI不同尋常的結構上。ADI不是按照傳統產品線組織的。相反,每個與客戶打交道的人都屬于以下兩種部門類型之一:
● 技術部門,該部門在信號處理、傳感和電源管理等技術方面擁有先進的專業知識。
●市場部門,該部門站在系統層面滿足客戶的應用需求,如CbM或機器人,并幫助客戶將來自ADI和合作伙伴的產品和系統整合為一個有效的解決方案。
        這意味著ADI可以指引公司通過應用開發和實現來實現IIoT,如工業機器的狀態監控或自動駕駛車輛取代由司機操作的叉車。我們還可以幫助這些工業公司制定適當的工廠工人安全和網絡數據安全規定,這對引入新的IIoT技術息息相關。
 
該工業領域的愿景和戰略是什么?
        IIoT背后的理念是通過數字化整個工業運營鏈來提高生產率,并基于數字數據建立洞察力。新的技術能力也有助于制造商從對工廠自動化設備的投入中獲得更多的價值。
        微型高性能半導體傳感器的普及以及無處不在的聯網設備產生了大量的機器和工藝特性數據。現在,數據分析技術在豐富的新型應用中表現出前所未有的潛力,如設備健康監測、預防性維護等。與此同時,可編程硬件和軟件定義電子功能的普遍應用為工廠流程和工具的快速再配置創造了可能。
        這意味著未來的工廠將:
● 更高效,更趨自動化
● 更敏捷,更快響應需求
●更安全
●更可靠
        ADI將通過提供傳感、高速連接、軟件定義I/O、數據安全和安全系統等領域的技術來支持這些發展,并幫助客戶將這些技術整合為完整的系統解決方案。
哪種新智能可以達到工業以太網水平?
        隨著工廠和加工廠里傳感器的快速增多,結果會產生海量的實時數據。傳感器節點與可編程序邏輯控制器(PLC)之間的傳統通信協議(如4 mA至20 mA控制回路)將讓位于各種版本的超高速以太網協議,為工廠操作技術(OT)基礎設施與企業信息技術(IT)基礎設施的高度集成創造條件。
        為了滿足工廠對高速數據傳輸的這一新需求,OEM制造商需要部署具有未來升級能力的系統,不僅支持當前使用的工業以太網協議(如PROFINET?和EtherCAT),還能支持新興的以太網變體--時間敏感網絡(TSN)。
        我們期望工廠未來的連接骨干是一個TSN。盡管如今正在使用工業以太網協議的混合,但是對TSN以太網協議進行標準化,對工業有很大的好處。制造商應指定TSN就緒解決方案及其他增強功能路線圖,確保網絡投資是長期計劃的一部分。
        為了支持工業以太網過渡,最終實現TSN,ADI提供了一個以太網平臺,使系統能夠從一個以太網協議切換到另一個以太網協議,而不需要重新設計硬件,通過單平臺產品幫助工業設備制造商靈活地滿足不同客戶的需求。
        除此之外,ADI的產品已經包含TSN特性,并定期升級以支持引入的TSN標準草案中的新規定。
        除了在工廠中引入以太網網絡之外,工業公司還應該仔細考慮數據安全性。工業以太網的漏洞與傳統4 mA至20 mA系統大不相同:對4 mA至20 mA節點的攻擊只會暴露直接連接到該節點的設備。相比之下,對以太網節點的攻擊可能會使整個工廠網絡受到惡意軟件或入侵的威脅。可靠的數據安全技術可以確保工廠獲得高速連接的好處,而不會危及業務連續性或完整性。
        優化安全性需要站在系統層面思考問題,而不只是考慮任何特定設備或端點的要求。可以在整個系統中以各種方式提供安全性——在終端設備處,在控制器處,在網關處或在堆棧中。在關注如何在網絡中任何給定點做到之前,系統指定者應重點解決哪里和多少的問題。
        這應該同時考慮到每個點的威脅等級,以及對抗威脅的成本,以便通過盡量減少功耗、性能與延遲之間的權衡來增加有效的安全措施。分層安全模式會實現卓越的整體安全態勢。
        對制造商來說,明智的做法是,采用系統級安全模式,超越機器層面,擴大安全專業知識面,系統性地投入時間和資源,或是選擇如ADI這樣的合作伙伴。
狀態監控:使用什么技術可以保證不間斷運行?
        事實上,CbM的目標不僅僅是不間斷運行,而是以最大效率連續實現不間斷運行。

        因此,MEMS傳感器技術至關重要:該技術為新型傳感器的開發提供了可能,此類傳感器體積小巧、性能可靠且能精確測量振動和運動。例如,低噪聲、寬帶寬加速度計具有超高的精度和準確度,能識別機器振動特征的細微變化。與傳感器分析軟件相結合,這些器件能幫助設備操作員在發生故障之前,提前確定潛在故障的來源,及時采取預防性維護措施。
        設備健康監測并不局限于傳統工廠環境。移動或遠程工業設備可以使用無線連接來向中央控制器報告診斷信息和運行狀態。使用電池電源或太陽能等間歇性電源需要超低功耗的傳感解決方案,這正是ADI的長處。

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