工業(yè)4.0:打造面向未來的工業(yè)以太網(wǎng) 加速邊緣到云端

第八屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會在深圳順利召開，一場產(chǎn)業(yè)與媒體的盛宴吸引了近50家行業(yè)資深媒體以及百名專業(yè)工程師的參加。會上的“硬菜”便是6位來自全球知名廠商的大咖演講

美國錫安市場研究公司調(diào)查報告指出2017年全球工業(yè)4.0市場價值約為6610億美元，并預(yù)計到2024年將達到約1550.3億美元，而在2018年至2024年間的復(fù)合年增長率將高于14.9％。工業(yè)4.0的市場正在逐漸爆發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、人工智能網(wǎng)絡(luò)安全、可穿戴.....等新趨勢風(fēng)起云涌，但是ADI亞太區(qū)工業(yè)自動化行業(yè)市場部經(jīng)理于常濤卻認(rèn)為，其帶來愈漸強大的分析能力以及生產(chǎn)效率、安全性極速提升的同時，工業(yè)4.0的典型困境也隨之而來：

實現(xiàn)工業(yè)4.0的路徑和時間表不明確

許多正在發(fā)揮作用的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)因素帶來不確定性

不能進行可能過時的投資

如果客戶沒有準(zhǔn)備好，您也不能走得太快

但先行者會有極大的優(yōu)勢

對此，于常濤在本次論壇上發(fā)表了“加速邁向工業(yè)4.0——實現(xiàn)更快、更智能、更安全的工業(yè)自動化方案”主題演講。向業(yè)界媒體和工程師們展示了作為全球領(lǐng)先的解決方案提供商ADI在工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)家底以及如何幫助客戶盡早達成工業(yè)4.0的愿景。

應(yīng)對精密運動控制新挑戰(zhàn)

加速機器人集成

傳統(tǒng)機器人的核心只是讓機器人動起來，其關(guān)鍵技術(shù)大多只涵蓋了運動控制、軟硬件基礎(chǔ)以及功能安全三個方面，面對更快速更精準(zhǔn)更智能化的工業(yè)4.0未免捉襟見肘。對此，于常濤向大家展示了ADI的獨特之處，能夠?qū)鹘y(tǒng)大型機器人的所有關(guān)鍵技術(shù)與快速增長的Cobot領(lǐng)域結(jié)合起來，提供精確、同步的控制和通信解決方案，提高能源效率和機器人生產(chǎn)力。

“在機器人的各關(guān)節(jié)處應(yīng)用傳感器技術(shù)，檢測當(dāng)前的角度，比如在大負(fù)載情況下，手臂的抖動情況，同時機器人在工作過程當(dāng)中，特別是需要跟工作人員緊密配合的時候一定不能傷到人?！庇诔e例說道。

ADI利用自身廣泛的運動控制系統(tǒng)級知識，再結(jié)合不同的傳感模式，最終通過云和邊緣節(jié)點的處理，能夠提供異常準(zhǔn)確和低延遲的信息。使得機器人在配對時的安全運行，同時也能夠通過人工智能快速學(xué)習(xí)和適應(yīng)。這其中傳感、ToF、電源、連接、信號處理及安全技術(shù)，另外還有24Ghz與77GHz雷達，幾乎涵蓋了ADI在工業(yè)領(lǐng)域的所有核心技術(shù)。

加速軟件可配置I/O

推動系統(tǒng)靈活性

工業(yè)I/O“隨需應(yīng)變”=終端用戶靈活性

目前，很多傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)場，包括工業(yè)自動化或者過程控制系統(tǒng)，其物理層的實現(xiàn)擁有大量的IO的接口，包括了模擬和數(shù)字的輸入輸出。然而一旦客戶新增需求或者設(shè)備損壞的時候，生產(chǎn)數(shù)字或者系統(tǒng)發(fā)生變化，大量的IO接口就需要整體的搬移和變化，重新調(diào)整之后才能恢復(fù)生產(chǎn)，整個過程耗時耗力。對此，于常濤隆重介紹了ADI推出的軟件定義IO，“這款產(chǎn)品大大降低對現(xiàn)場施工人員的要求，只用清楚地標(biāo)明接口的數(shù)字型模擬型，正確地連接信號的正負(fù)，再結(jié)合現(xiàn)場的實施結(jié)構(gòu)，即可通過軟件的方式把系統(tǒng)完整地運行起來?！?/p>

ADI新一代軟件可配置技術(shù)，打造靈活的系統(tǒng)來支持快速重新配置，把停機時間和資本投入處于最低水平，以及輕松地適應(yīng)不斷變化的需求。使每一個IO實現(xiàn)軟件可配置，降低自己產(chǎn)品的復(fù)雜性，為客戶創(chuàng)造了許多直接的機會，同時也為實現(xiàn)IT/OT融合帶來的規(guī)模優(yōu)勢奠定了基礎(chǔ)。

打造面向未來的工業(yè)以太網(wǎng)

加速邊緣到云端

通向工業(yè)4.0的路上存在的許多關(guān)鍵挑戰(zhàn)和機遇都與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)——泛在檢測、不斷增多的設(shè)備、云計算、機器間通信等，但是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)眾多，型號復(fù)雜，新老設(shè)備和不同連接標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間實現(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。對此，于常濤詳細(xì)介紹了ADI推出的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。“大家可以想象一下，一個單一的硬件平臺，通過調(diào)用或者編寫部分的軟件方式，你就可以直接實施不同的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議?！?/p>

通過fido系列芯片支撐不同的協(xié)議棧（包括EtherCAT在內(nèi)的各種主要工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議）、不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時fido系列的產(chǎn)品也會面對下一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，慢慢地從多種標(biāo)準(zhǔn)向TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）里收窄，進一步提高帶寬，解決工業(yè)里十分急迫的延時問題和優(yōu)先級問題。于常濤表示，ADI在下一步的產(chǎn)品開發(fā)計劃，會做出支持1G網(wǎng)絡(luò)的TSN的網(wǎng)絡(luò)的芯片，也包括fido的芯片，來幫助實現(xiàn)1GHz的TSN網(wǎng)絡(luò)。

此外，在運動控制方面，以ADIEtherCAT從站ASIC芯片fido5000和高性能ARM處理ADSP-CM40x為平臺的新一代方案，為客戶的高性能運控系統(tǒng)，提供了實時工業(yè)以太網(wǎng)的解決方案。

結(jié)合先進MEMS振動傳感器

加速設(shè)備健康監(jiān)測

工業(yè)4.0當(dāng)前的實現(xiàn)形式是基于條件的監(jiān)控。精確、實時的機器健康監(jiān)測可以大大減少停機時間和維護成本。ADI的低延遲、基于條件的監(jiān)測工具(CbM)將精確感知與嵌入式算法結(jié)合起來，以最少的額外處理手段進行實時監(jiān)測，以極其可靠的實時數(shù)據(jù)和通信來防止生產(chǎn)中斷、提高安全性、提高吞吐量和降低成本。

“利用MEMS技術(shù)，機器健康數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)化為實時的、可操作的洞察用以防止中斷，提高安全性和降低成本。”于常濤表示，“ADI的工業(yè)級MEMS加速度計產(chǎn)品，性能出色、產(chǎn)品系列全、穩(wěn)定可靠。對比傳統(tǒng)的壓電陶瓷傳感器，在DC特性、溫漂、成本等方面都有著突出的差異化。”

最后，通過SmartMesh無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到云端，客戶可以在各類終端設(shè)備上監(jiān)控到電機的狀況，并進行綜合性的數(shù)據(jù)分析。

結(jié) 語

在本次主題分享中，于常濤縱觀ADI發(fā)展歷程，還提出了合作伙伴的重要性。他認(rèn)為：“優(yōu)秀的合作伙伴不光是現(xiàn)有的產(chǎn)品可以非常匹配彼此現(xiàn)在的發(fā)展，同時技術(shù)路線也需要跟今后的發(fā)展一脈相承，對每一個領(lǐng)域有深入的研究，并保持強勁的研發(fā)投入。大家保持非常一致的步調(diào)，便可以大大加快產(chǎn)品的上市時間，縮短研發(fā)的投入?！?/p>

ADI作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)廠商長期耕耘整個模擬器件領(lǐng)域，尤其是工業(yè)部分，對技術(shù)、產(chǎn)品、品質(zhì)具有相當(dāng)高的要求，完全符合優(yōu)秀合作伙伴的要求，能夠幫助工業(yè)設(shè)備OEM加速邁向工業(yè)4.0。