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近年来,很多企业在谈工业4.0,可是工业4.0能给它们带来哪些帮助?工业4.0对制造业意味着什么?对于这些问题很多人未能明白……工业4.0的理念是制造业只能通过智能化设备创造生产价值,它注重通过机器互联、软件及大数据分析技术,提升生产和制造的效率。工业4.0借助边缘到云计算、分析、软件可配置系统等方面的重大技术进步,有望极大地提高生产力、灵活性和安全性。

工业4.0的实现需要很多技术的融合,包括机器人、、物联网、大数据和云计算等技术,整个过程涉及诸多不同企业、部门和领域,因此跨界融合必然成为推动工业4.0发展的必经之路。如何实现工业4.0?如今应该在哪些领域投资,如何面向未来做好准备,帮助您和您的客户迈向工业4.0之路,全速前进等等这些问题,都是企业如今面临棘手的难题。近日,在“第八届年度中国电子ict媒体论坛暨2019产业和技术展望研讨会”上,adi亚太区工业自动化行业市场部经理于常涛给大家分享了最新的加速迈向工业4.0的解决方案,帮助客户实现更快、更智能、更安全的工业自动化。

adi亚太区工业自动化行业市场部经理于常涛

工业4.0的新趋势和典型困境

工业4.0的含义也就是人类的第四次工业革命,从机械化、水力发展到蒸汽动力和大规模生产,再到电力 计算机和自动化,到未来的物联网和智能化生产,每一次工业革命都会给社会和生产带来革命性变革。于常涛认为,工业4.0带来的机遇是巨大的,无论如今处于哪个程度,市场机会仍有很多,包括生态系统和伙伴关系们,工业4.0涉及物联网、大数据、机器学习、人工智能、增强现实、网络安全、可穿戴设备、自动驾驶车辆以及更先进的机器人和协作机器人等,这给adi带来一些额外的机会。

工业4.0给相关企业带来了发展机遇,但遇到的困难同样不可忽视。于常涛表示,工业4.0带来愈渐强大的分析能力以及生产效率、安全性极速提升的同时,工业4.0的典型困境也随之而来,包括实现工业4.0的路径和时间表不明确;许多正在发挥作用的业务基础因素带来不确定性;不能进行可能过时的投资;如果客户没有准备好,您也不能走得太快;但先行者会有极大的优势……adi不只是提供工业自动化相关的产品和解决方案,我们能为客户做的更多。我们的客户希望快速迈向工业4.0,但也需要确保其投资属于可行的长期计划。鉴于目前的创新速度,这可能非常难实现。adi专注于一系列解决方案,利用这些解决方案客户可以快速抓住机会让现有老旧基础设施走上工业4.0的快车道。adi的每个解决方案都是这些战略的关键构建模块,包括确定性以太网、安全性和状态监控。

adi工业4.0解决方案包括:

一、设备级安全性和时间敏感网络(tsn)交换功能

adi现提供基于硬件的新型身份识别解决方案,可在工厂控制环路内实现网络边缘的安全性,并改善现场设备的安全状况以满足安全标准和要求。这些新功能与具有tsn特性(包括时间同步(802.1as)抢占(802.1qbu/br))的实时以太网多协议交换芯片集成,以通过opc-ua控制工业应用。通过将安全功能与tsn特性相结合,adi在工业网络边缘实现了最先进的现场设备通信解决方案,以易于使用的模式加快客户产品上市和工业4.0的采用。

二、适用于状态监控(cbm)的adcmxl3021模块

adcmxl3021模块是基于adi屡获殊荣的微机电系统(mems)传感器技术的完整检测系统,其通过监控机械疲劳和故障的早期指标来提高生产效率并减少设备维修,适用于各种工业设备和运输车辆。这种三轴振动传感模块将mems传感器与多种信号处理功能结合在一个紧凑的外形中,可简化开发过程并节省cbm系统中智能传感器节点的大量物料成本。

三、适用于工业应用的高精度雷达传感器

symeo gmbh现为adi公司的一部分,最近推出了60ghz工业雷达传感器系列lpr?-1dhp-200。这些下一代定位系统提供高度精确且强大的一维距离测量,精度达到毫米级,适用于先进自动化、运输和生产过程。

adi新型解决方案如何应对新挑战?

传统机器人的核心只是让机器人动起来,其关键技术大多只涵盖了运动控制、软硬件基础以及功能安全三个方面,面对更快速更精准更智能化的工业4.0未免捉襟见肘。对此,于常涛向大家展示了adi的独特之处,能够将传统大型机器人的所有关键技术与快速增长的cobot领域结合起来,提供精确、同步的控制和通信解决方案,提高能源效率和机器人生产力。adi亚太区工业自动化行业市场部经理于常涛表示,在机器人的各关节处应用传感器技术,检测当前的角度,比如在大负载情况下,手臂的抖动情况,同时机器人在工作过程当中,特别是需要跟工作人员紧密配合的时候一定不能伤到人。

adi利用自身广泛的运动控制系统级知识,再结合不同的传感模式,最终通过云和边缘节点的处理,能够提供异常准确和低延迟的信息。使得机器人在配对时的安全运行,同时也能够通过人工智能快速学习和适应。这其中传感、tof、电源、连接、信号处理及安全技术,另外还有24ghz与77ghz雷达,几乎涵盖了adi在工业领域的所有核心技术。

目前,很多传统工业应用的现场,包括工业自动化或者过程控制系统,其物理层的实现拥有大量的io的接口,包括了模拟和数字的输入输出。然而一旦客户新增需求或者设备损坏的时候,生产数字或者系统发生变化,大量的io接口就需要整体的搬移和变化,重新调整之后才能恢复生产,整个过程耗时耗力。对此,于常涛隆重介绍了adi推出的软件定义io,这款产品大大降低对现场施工人员的要求,只用清楚地标明接口的数字型模拟型,正确地连接信号的正负,再结合现场的实施结构,即可通过软件的方式把系统完整地运行起来。adi新一代软件可配置技术,打造灵活的系统来支持快速重新配置,把停机时间和资本投入处于最低水平,以及轻松地适应不断变化的需求。使每一个io实现软件可配置,降低自己产品的复杂性,为客户创造了许多直接的机会,同时也为实现it/ot融合带来的规模优势奠定了基础。

adi打造面向未来的工业以太网

通向工业4.0的路上存在的许多关键挑战和机遇都与网络技术相关——泛在检测、不断增多的设备、云计算、机器间通信等,但是工业网络标准众多,型号复杂,新老设备和不同连接标准的设备之间实现联网经常遇到困难,工业系统之间的兼容性并不好。对此,于常涛详细介绍了adi推出的工业以太网技术。“大家可以想象一下,一个单一的硬件平台,通过调用或者编写部分的软件方式,你就可以直接实施不同的工业以太网协议。”

通过fido系列芯片支撑不同的协议栈(包括ethercat在内的各种主要工业以太网协议)、不同工业互联网的标准 。同时fido系列的产品也会面对下一代工业互联网的标准,慢慢地从多种标准向tsn(时间敏感网络)里收窄,进一步提高带宽,解决工业里十分急迫的延时问题和优先级问题。于常涛表示,adi在下一步的产品开发计划,会做出支持1g网络的tsn的网络的芯片,也包括fido的芯片,来帮助实现1ghz的tsn网络。此外,在运动控制方面,以 adi ethercat 从站 asic 芯片 fido5000 和高性能 arm 处理 adsp-cm40x 为平台的新一代方案,为客户的高性能运控系统,提供了实时工业以太网的解决方案。

工业4.0当前的实现形式是基于条件的监控。精确、实时的机器健康监测可以大大减少停机时间和维护成本。adi的低延迟、基于条件的监测工具(cbm)将精确感知与嵌入式算法结合起来,以最少的额外处理手段进行实时监测,以极其可靠的实时数据和通信来防止生产中断、提高安全性、提高吞吐量和降低成本。于常涛指出,利用mems技术,机器健康数据将被转化为实时的、可操作的洞察用以防止中断,提高安全性和降低成本。adi的工业级mems 加速度计产品,性能出色、产品系列全、稳定可靠 。对比传统的压电陶瓷传感器,在dc特性 、温漂、成本 等方面都有着突出的差异化。最后,通过smartmesh无线网络将数据上传到云端,客户可以在各类终端设备上监控到电机的状况,并进行综合性的数据分析。

对于工业4.0的发展,于常涛提到了合作伙伴的重要性。他认为,优秀的合作伙伴不光是现有的产品可以非常匹配彼此现在的发展,同时技术路线也需要跟今后的发展一脉相承,对每一个领域有深入的研究,并保持强劲的研发投入。大家保持非常一致的步调,便可以大大加快产品的上市时间,缩短研发的投入。

adi作为全球领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最艰巨的工程设计挑战。凭借杰出的检测、测量、电源、连接和解译技术,搭建连接现实世界和数字世界的智能化桥梁,帮助客户重新认识周围的世界,在工业领域更是如此。通过展示最新的adi工业4.0解决方案,增强了客户在制造升级上的信心,带我们加速迈进工业4.0时代。

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