工業解決方案可以從消費類技術中學到什麼
發布時間:2021-07-09 來源:Dialog半導體公司市場營銷經理Edel Griffith 責任編輯:wenwei
【導讀】近兩個世紀前,工業革命開啟了前所未有的發展時期,其基本原則對於當今的工業技術仍然適用:係統和產品采用尖端設計,在惡劣環境中經過測試,使用壽命可長達數年。長使用壽命已深入工業技術的 DNA 中,1821 年如此,2021年也如此。
而消費類技術則利用最新最好的技術。消費者每天都在要求最快、最小和最便宜的產品。例如,電源管理領域的重要發展是由消費者需求推動的。設計人員和開發人員願意在新技術上冒險,以將最小、最快和能效最高的產品推向市場,即使這些產品無法做到經久耐用。事實上,情況就是這樣:技術迭代和每隔一兩年發布一次新品的需求,已經融入了消費類技術的發展和文化。
工業係統的要求沒有改變,市場也沒有將其與消費類技術一樣對待的期望或需要。但隨著工業物聯網(IIoT)的發展,越來越多的工業客戶希望將消費市場相關的技術添加到其工業產品中。例如,廣受歡迎的附加功能,如無線連接、觸摸屏和智能聯網傳感器等。用戶希望將這些技術集成到他們的係統中,同時仍然提供和傳統工業係統一樣的可靠性和使用壽命標準。

將消費類技術實踐到工業領域的挑戰
將消費類技術應用到工業產品並不總是那麼簡單。工業解決方案的要求很高,係統通常需要24小xiao時shi不bu間jian斷duan運yun行xing。工gong業ye係xi統tong設she計ji工gong程cheng師shi和he我wo們men所suo有you人ren一yi樣yang,每mei天tian都dou在zai個ge人ren生sheng活huo中zhong接jie觸chu最zui新xin的de消xiao費fei類lei技ji術shu。因yin此ci,很hen自zi然ran地di期qi望wang將jiang這zhe些xie技ji術shu延yan續xu到dao他ta們men的de工gong作zuo生sheng活huo中zhong。例li如ru用yong觸chu控kong顯xian示shi器qi取qu代dai舊jiu式shi顯xian示shi器qi和he鍵jian盤pan係xi統tong,利li用yong最zui新xin和he最zui好hao的de通tong信xin協xie議yi,以yi便bian將jiang數shu據ju即ji時shi傳chuan輸shu回hui中zhong央yang樞shu紐niu以yi進jin行xing全quan工gong廠chang範fan圍wei的de監jian控kong,並bing且qie能neng夠gou利li用yong工gong廠chang車che間jian無wu延yan遲chi傳chuan輸shu的de數shu據ju,以yi了le解jie特te定ding機ji器qi的de性xing能neng隨sui著zhe時shi間jian的de變bian化hua。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia,還hai可ke以yi擁yong有you便bian攜xie式shi係xi統tong,從cong而er利li用yong最zui新xin的de電dian源yuan管guan理li係xi統tong,這zhe樣yang就jiu不bu必bi擔dan心xin機ji器qi在zai使shi用yong時shi會hui斷duan電dian。雖sui然ran添tian加jia這zhe些xie功gong能neng都dou很hen不bu錯cuo,但dan工gong業ye係xi統tong設she計ji人ren員yuan必bi須xu平ping衡heng這zhe些xie消xiao費fei類lei需xu求qiu與yu工gong業ye係xi統tong已yi有you的de要yao求qiu:耐用性、可靠性、以及可能長時間暴露在極端溫度和惡劣環境中。
雖(sui)然(ran)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)和(he)消(xiao)費(fei)類(lei)市(shi)場(chang)的(de)電(dian)子(zi)元(yuan)件(jian)本(ben)身(shen)非(fei)常(chang)可(ke)靠(kao),但(dan)它(ta)們(men)所(suo)處(chu)的(de)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)會(hui)給(gei)元(yuan)件(jian)帶(dai)來(lai)額(e)外(wai)的(de)壓(ya)力(li)。對(dui)工(gong)業(ye)產(chan)品(pin)來(lai)說(shuo),可(ke)能(neng)會(hui)受(shou)到(dao)高(gao)溫(wen)、振動或電磁幹擾(EMI)的影響。因此,在決定將消費類技術添加到工業產品時需要深思熟慮,確保靈活性,同時注意不要影響最終產品的質量。
將觸摸屏、電源管理係統、藍牙和 Wi-Fi 等額外功能添加到已經很龐大的物料清單中,給這些產品的成本結構帶來了額外壓力。工業OEM正(zheng)在(zai)尋(xun)找(zhao)標(biao)準(zhun)產(chan)品(pin)的(de)替(ti)代(dai)選(xuan)擇(ze),以(yi)滿(man)足(zu)他(ta)們(men)對(dui)成(cheng)本(ben)和(he)功(gong)能(neng)預(yu)算(suan)的(de)要(yao)求(qiu)。通(tong)過(guo)隻(zhi)包(bao)含(han)所(suo)需(xu)的(de)功(gong)能(neng),並(bing)將(jiang)多(duo)個(ge)功(gong)能(neng)整(zheng)合(he)到(dao)單(dan)顆(ke)芯(xin)片(pian)上(shang),定(ding)製(zhi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben),同(tong)時(shi)需(xu)要(yao)的(de)占(zhan)位(wei)麵(mian)積(ji)和(he)功(gong)率(lv)比(bi)現(xian)成(cheng)的(de)設(she)備(bei)更(geng)少(shao)。
智能的解決方案
最(zui)初(chu)提(ti)出(chu)工(gong)業(ye)物(wu)聯(lian)網(wang)概(gai)念(nian)時(shi),設(she)想(xiang)的(de)是(shi)收(shou)集(ji)到(dao)的(de)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)都(dou)可(ke)以(yi)傳(chuan)輸(shu)到(dao)雲(yun)端(duan),存(cun)儲(chu)在(zai)那(na)裏(li),並(bing)在(zai)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)智(zhi)慧(hui)工(gong)廠(chang)需(xu)要(yao)時(shi)進(jin)行(xing)檢(jian)索(suo)。人(ren)們(men)已(yi)經(jing)習(xi)慣(guan)於(yu)在(zai)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)上(shang)即(ji)時(shi)訪(fang)問(wen)多(duo)年(nian)前(qian)的(de)圖(tu)片(pian)或(huo)消(xiao)息(xi),因(yin)為(wei)它(ta)們(men)已(yi)存(cun)儲(chu)在(zai)雲(yun)中(zhong)並(bing)可(ke)以(yi)立(li)即(ji)下(xia)載(zai)。但(dan)是(shi),當(dang)你(ni)搜(sou)索(suo)照(zhao)片(pian),而(er)你(ni)的(de)雲(yun)連(lian)接(jie)因(yin)你(ni)的(de)位(wei)置(zhi)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)時(shi),這(zhe)會(hui)使(shi)檢(jian)索(suo)變(bian)得(de)困(kun)難(nan)且(qie)麻(ma)煩(fan)。
工業 4.0 的成功依賴於數據,而要支持這一點需要大量傳感器,這些傳感器旨在測量工廠設備資產的各種狀況。目的是立即感知、測(ce)量(liang)和(he)處(chu)理(li)來(lai)自(zi)這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)所(suo)有(you)數(shu)據(ju),並(bing)根(gen)據(ju)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)做(zuo)出(chu)明(ming)智(zhi)的(de)決(jue)策(ce)。與(yu)消(xiao)費(fei)者(zhe)需(xu)求(qiu)一(yi)樣(yang),要(yao)求(qiu)是(shi)能(neng)夠(gou)完(wan)全(quan)訪(fang)問(wen)在(zai)任(ren)何(he)特(te)定(ding)時(shi)間(jian)收(shou)集(ji)的(de)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)。然(ran)而(er),在(zai)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)中(zhong),如(ru)果(guo)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)雲(yun)通(tong)信(xin)失(shi)敗(bai),那(na)帶(dai)來(lai)的(de)後(hou)果(guo)可(ke)能(neng)要(yao)比(bi)單(dan)純(chun)的(de)麻(ma)煩(fan)嚴(yan)重(zhong)得(de)多(duo)。
工gong業ye市shi場chang正zheng在zai從cong消xiao費fei市shi場chang所suo麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan中zhong學xue習xi,將jiang數shu據ju處chu理li帶dai到dao傳chuan感gan器qi邊bian緣yuan。這zhe樣yang一yi來lai可ke以yi立li即ji測ce量liang和he分fen析xi數shu據ju並bing做zuo出chu本ben地di決jue策ce。哪na些xie數shu據ju需xu要yao存cun儲chu,可ke以yi存cun儲chu在zai本ben地di,也ye可ke以yi傳chuan輸shu到dao雲yun端duan以yi備bei將jiang來lai檢jian索suo,其qi餘yu的de丟diu棄qi。這zhe意yi味wei著zhe雖sui然ran每mei秒miao都dou測ce得de大da量liang數shu據ju,但dan僅jin存cun儲chu與yu工gong廠chang運yun行xing相xiang關guan的de數shu據ju。
從(cong)傳(chuan)感(gan)器(qi)邊(bian)緣(yuan)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)也(ye)帶(dai)來(lai)一(yi)定(ding)挑(tiao)戰(zhan)。這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)並(bing)不(bu)總(zong)是(shi)位(wei)於(yu)最(zui)容(rong)易(yi)接(jie)近(jin)的(de)位(wei)置(zhi)。在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia),傳(chuan)感(gan)器(qi)使(shi)用(yong)有(you)限(xian)的(de)電(dian)源(yuan)運(yun)行(xing),因(yin)此(ci)在(zai)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)中(zhong)采(cai)用(yong)最(zui)新(xin)的(de)高(gao)效(xiao)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。將(jiang)所(suo)需(xu)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)到(dao)中(zhong)央(yang)樞(shu)紐(niu)或(huo)雲(yun)端(duan)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)。像(xiang)Wi-Fi或藍牙等消費市場熟悉的協議或許足夠了,但通常需要更強大的工業協議,如HART或Foundation Fieldbus。隨著傳感器變得越來越智能,數據變得越來越複雜,IO-Link和10Base-T1L/S等現代協議正在取代這些傳統協議。
IO-Link是用於與執行器和傳感器進行通信的首個實現全球標準化的IO技術。這使其成為工業物聯網的理想選擇。它通過標準的非屏蔽3線IO電纜連接,並提供電源和最長20米的雙向通信。雙向屬性允許將參數設置存儲在主機自動化係統中,並在更換傳感器時自動下載。它還支持傳感器級別的診斷信息;隻需最少的硬件和軟件工作即可獲得額外的傳感器信息。通信速度快,高達230.4 kBaud,並且可以通過標準化或製造商特定的映射連接到幾乎任何現場總線。
同時,10Base-T1(也稱為雙絞線以太網)是一項新興的網絡技術,目前正在被國際電工委員會(IEC)標準化。10Base-T1S支持最長15米的多點拓撲,而 10Base-T1L使用最長1000米的點對點拓撲。它們都可以是最高10Mbit/s的de全quan雙shuang工gong或huo半ban雙shuang工gong,同tong時shi也ye可ke以yi提ti供gong電dian力li傳chuan輸shu。鑒jian於yu此ci標biao準zhun可ke用yong的de大da帶dai寬kuan,以yi及ji它ta可ke與yu現xian有you以yi太tai網wang基ji礎chu設she施shi無wu縫feng連lian接jie,收shou集ji豐feng富fu數shu據ju的de可ke能neng性xing以yi及ji由you此ci帶dai來lai的de生sheng產chan力li和he效xiao率lv收shou益yi是shi巨ju大da的de。這zhe兩liang種zhong協xie議yi都dou提ti供gong快kuai速su、雙向、穩健的通信,並且可以更輕鬆地連接到測量和控製係統。
既滿足工業產品標準又融合消費類技術的解決方案的一個很好例子是Dialog半導體公司的SmartEdge™平台。這種實時控製係統 IC 將模擬前端(AFE)和傳感器數據處理校準、控製、數據通信、用於數據保護的嵌入式安全功能等全部集成到定製的單顆矽芯片ASIC中。如果你的傳感器在有限的電源上運行,還可集成高效的電源管理。
您可能需要專家的幫助和建議,最好與合作夥伴合作創建滿足您具體需求的定製 IC,而(er)不(bu)是(shi)嚐(chang)試(shi)將(jiang)標(biao)準(zhun)部(bu)件(jian)硬(ying)塞(sai)進(jin)您(nin)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)。了(le)解(jie)並(bing)非(fei)所(suo)有(you)消(xiao)費(fei)類(lei)技(ji)術(shu)都(dou)適(shi)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao),因(yin)此(ci)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban),以(yi)滿(man)足(zu)您(nin)的(de)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)對(dui)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)、處理器、內存和通信的要求,同時這個合作夥伴還要熟悉消費類技術以及哪些技術適合工業市場,這一點很重要。
Dialog為一級消費類公司設計此類ASIC解決方案已有30多年的積累。定製ASIC已經深入我們的DNA。通過我們最近的收購獲得的與工業客戶的深厚關係,Dialog能將工業和消費領域的技術優勢結合在一起,通過定製芯片解決方案滿足工業市場不斷變化的需求。
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