ADI：工業(yè)4.0，將人，機(jī)器設(shè)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(shù)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(qū)電機(jī)與電源控制行業(yè)市場(chǎng)部專員于常濤認(rèn)為，其核心特征應(yīng)該是高效節(jié)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(jì)算將人，機(jī)器設(shè)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(shù)字化的企業(yè)平臺(tái)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，分析，優(yōu)化，得到最佳化的方式。從而實(shí)現(xiàn)更具效率的生產(chǎn)方式。

　　ADI亞太區(qū)電機(jī)與電源控制行業(yè)市場(chǎng)部專員于常濤

　　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(shù)據(jù)、云計(jì)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(jì)算機(jī)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(jī)器智能取代。

　　于常濤指出，機(jī)器人是一個(gè)快速增長(zhǎng)的行業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，安裝量保持了近30%年增長(zhǎng)率。同時(shí)，機(jī)器人所應(yīng)用的行業(yè)，由之前用于汽車焊接、噴繪的產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)展到常規(guī)的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，如搬運(yùn)，碼垛，點(diǎn)焊等等。應(yīng)用與汽車行業(yè)的機(jī)器人，是屬于技術(shù)高端的產(chǎn)品，一直由國(guó)外公司所壟斷，如ABB，F(xiàn)ANUC等。常規(guī)工業(yè)所需要的，往往是小尺寸，緊湊型的機(jī)器人(或者說(shuō)機(jī)器手臂)，技術(shù)水平要求相對(duì)偏低，也是目前國(guó)內(nèi)企業(yè)所主攻的市場(chǎng)。

　　從技術(shù)角度看，機(jī)器人是屬于伺服控制的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，伺服電機(jī)仍然是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制是核心功能，再加上若干的安全保護(hù)功能以及機(jī)械加工，很顯然，比傳統(tǒng)的電機(jī)控制復(fù)雜很多。但不管是怎樣的架構(gòu)，電機(jī)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(tǒng)包含若干關(guān)鍵技術(shù)，但電機(jī)控制一定是核心技術(shù)之一。針對(duì)電機(jī)控制，ADI有著完整的系統(tǒng)方案，包括處理器，安全隔離相關(guān)的派生產(chǎn)品，位置檢測(cè)，以及模擬信號(hào)處理等，甚至延伸到軟件算法。

　　比如，ADI在電機(jī)控制應(yīng)用領(lǐng)域有非常完整地信號(hào)鏈，無(wú)論是驅(qū)動(dòng)器、變頻器和伺服系統(tǒng)。在伺服控制中，高精度電流和電壓檢測(cè)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，它們可以很好地滿足高精度控制的要求。位置檢測(cè)性能是伺服控制的關(guān)鍵，常常使用光學(xué)編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置傳感器，對(duì)于高污染及強(qiáng)震動(dòng)的工業(yè)及汽車應(yīng)用環(huán)境，旋轉(zhuǎn)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)滿足使用旋轉(zhuǎn)變壓器的位置檢測(cè)場(chǎng)合。伺服控制技術(shù)從模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換推動(dòng)了現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的發(fā)展，也滿足了對(duì)于電機(jī)控制的性能和效率的高要求。從優(yōu)先考慮安全和保護(hù)的角度，信號(hào)采樣和功率器件驅(qū)動(dòng)應(yīng)采用隔離技術(shù)，ADI公司的iCoupler數(shù)字隔離器產(chǎn)品可滿足高壓安全隔離要求。為實(shí)現(xiàn)矢量控制和無(wú)傳感器控制，對(duì)DSP等高性能處理器提出了更高的要求。在工業(yè)應(yīng)用的設(shè)計(jì)中，IC產(chǎn)品需要更長(zhǎng)的生命周期和更高的可靠性。普通的交流感應(yīng)電機(jī)向永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)變已是大勢(shì)所趨，要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)應(yīng)用帶來(lái)了一些新的變化，越來(lái)越多的電機(jī)控制系統(tǒng)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(jié)點(diǎn)。

　　混合信號(hào)控制處理器ADSP-CM40x，這款處理器集成了精度高達(dá)13位的行業(yè)唯一一款嵌入式雙通道16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，搭載了一枚240-MHz浮點(diǎn)ARM® Cortex™-M4處理器內(nèi)核。設(shè)備制造商要求高精度、伺服閉環(huán)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、太陽(yáng)能光伏(PV)逆變器和其他嵌入式工業(yè)應(yīng)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(zhuǎn)換性能，很好地實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。

　　ADSP-CM40x不但具有出色的模擬轉(zhuǎn)換性能和高達(dá)380納秒的轉(zhuǎn)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(xiàn)模式，使其可以直接與用于采樣電阻式電流檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)中的隔離式Σ-Δ型調(diào)制器(AD7400A/AD7401A)接口。采用片內(nèi)sinc濾波器可以節(jié)省以FPGA實(shí)現(xiàn)同一功能所需要的成本和工程資源。

　　除此以外，針對(duì)電機(jī)控制解決方案，ADI公司提供了門類齊全的產(chǎn)品組合，其中包括了模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器、嵌入式處理器、iCoupler®數(shù)字隔離器和電源管理器件;這些高性能的器件和增加系統(tǒng)集成度有助于實(shí)現(xiàn)更新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為客戶實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的差異化設(shè)計(jì)帶來(lái)價(jià)值, 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能同用戶最終所構(gòu)建的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能和所能提供的精度密切相關(guān)，多數(shù)情況下，最終的用途可以是一個(gè)高精度數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)或機(jī)器人系統(tǒng)，這些系統(tǒng)要求能夠精確控制位置及電機(jī)的扭矩;ADI公司能夠提供涵蓋信號(hào)鏈中所有重要器件的完整解決方案。

　　于常濤補(bǔ)充，MEMS產(chǎn)品，如陀螺儀、加速度計(jì)，也是ADI針對(duì)電機(jī)控制應(yīng)用的核心產(chǎn)品之一。目前，我們看到的一個(gè)應(yīng)用就是設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)控，它是這樣的一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用。

　　ADI提供如下的一些產(chǎn)品，

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

　　ADI針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)新近推出了AD9361無(wú)線收發(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(yīng)用的理想選擇。該器件集RF前端與靈活的混合信號(hào)基帶部分為一體，集成頻率合成器，為處理器提供可配置數(shù)字接口，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)導(dǎo)入。AD9361工作頻率范圍為70 MHz至6.0 GHz，涵蓋大部分特許執(zhí)照和免執(zhí)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(shè)計(jì)。便于安裝調(diào)試以實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。

　　ADI對(duì)于智能化工廠的產(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(duì)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。　該方案支持多種無(wú)線網(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(shù)百兆到2.4G的頻率范圍。