讓工業物聯網在工廠車間之外發揮更大作用
發布時間:2020-08-20 責任編輯:wenwei
【導讀】物聯網(IoT)和工業物聯網(IIoT)已(yi)成(cheng)為(wei)互(hu)聯(lian)工(gong)廠(chang)的(de)代(dai)名(ming)詞(ci),它(ta)們(men)使(shi)傳(chuan)統(tong)工(gong)廠(chang)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)化(hua),以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)高(gao)效(xiao)率(lv)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)收(shou)益(yi)。如(ru)今(jin),工(gong)廠(chang)監(jian)控(kong)設(she)備(bei)配(pei)置(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)普(pu)遍(bian),諸(zhu)如(ru)化(hua)學(xue)品(pin)儲(chu)罐(guan)、泵設備、檢漏設備或火災防控設備等。IIoT的下一階段會涉及工廠連接,並擴展到工廠範圍之外。
將(jiang)傳(chuan)統(tong)工(gong)廠(chang)車(che)間(jian)之(zhi)外(wai)的(de)資(zi)產(chan)經(jing)濟(ji)有(you)效(xiao)地(di)集(ji)成(cheng)到(dao)工(gong)廠(chang)控(kong)製(zhi)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)中(zhong),無(wu)線(xian)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)感(gan)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)起(qi)著(zhe)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。當(dang)超(chao)出(chu)工(gong)廠(chang)原(yuan)有(you)範(fan)圍(wei)時(shi),為(wei)何(he)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)感(gan)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)?答(da)案(an)很(hen)簡(jian)單(dan):工廠通常會隨時間(有時甚至是幾十年)的(de)推(tui)移(yi)而(er)發(fa)展(zhan),電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)感(gan)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)則(ze)可(ke)將(jiang)節(jie)點(dian)不(bu)受(shou)限(xian)製(zhi)地(di)置(zhi)於(yu)工(gong)廠(chang)最(zui)初(chu)設(she)計(ji)中(zhong)可(ke)能(neng)從(cong)未(wei)想(xiang)到(dao)的(de)位(wei)置(zhi)。電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)感(gan)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)節(jie)點(dian)無(wu)需(xu)專(zhuan)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)和(he)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu),而(er)傳(chuan)統(tong)情(qing)況(kuang)下(xia),擴(kuo)展(zhan)到(dao)原(yuan)有(you)工(gong)廠(chang)車(che)間(jian)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)之(zhi)外(wai),需(xu)要(yao)電(dian)源(yuan)和(he)通(tong)信(xin)線(xian)材(cai),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)部(bu)署(shu)困(kun)難(nan)和(he)成(cheng)本(ben)高(gao)昂(ang)。
為wei使shi電dian池chi供gong電dian的de感gan測ce和he控kong製zhi切qie實shi可ke行xing地di集ji成cheng到dao工gong廠chang環huan境jing中zhong,感gan測ce和he控kong製zhi節jie點dian必bi須xu能neng夠gou在zai更geng長chang的de時shi間jian範fan圍wei內nei可ke靠kao運yun行xing,且qie無wu需xu更geng換huan電dian池chi或huo為wei電dian池chi充chong電dian。電dian池chi供gong電dian的de感gan測ce和he控kong製zhi實shi現xian通tong常chang在zai其qi內nei核he處chu具ju有you諸zhu如ru傳感器、低壓處理器和無線通信模塊之類的元素,而所有這些元素都需要以極節能的方式進行操作。
這些內核組件通常需要選擇可能不易於互相操作的器件。例如,在低壓器件及其不同的工作模式中,不同的輸入/輸出(I/O)電壓電平普通存在。低功耗傳感器I/O處於有源狀態時可在1.8 V下工作,但是在深度睡眠模式下,I/O可降至1 V以下,以節省電池壽命。類似地,處理器和通信模塊的I/O電壓電平可在有源操作期間以2.5 V的電壓運行,然後在低功耗模式下降至更低的電壓。
如何才能將感測和控製設計的內核組件整合,並仍然實現其低功耗功能呢?答案很簡單:使用TI的AXC電平轉換器係列之類的低功耗電平轉換器器件。該器件不僅支持低功耗操作,還支持將I/O電平降至0.65 V(從3.3 V降至0.65 V)。AXC電平轉換器器件能夠在接口的內核組件之間實現低功耗電平轉換,如串行外設接口、通用異步接收器發送器、通用I/O及任何其他推挽接口,也可以在這些器件超低功耗模式相關的低電壓I/O電平間實現轉換。AXC係列支持低至0.65 V電壓電平的能力使無線電池供電的感測和控製應用進入可將I/O電平限製在1 V以下的省電模式。
AXC器件的位計數範圍從1到8位不等,低位計數的單通道(SN74AXC1T45) 和雙通道 (SN74AXC2T45、SN74AXC2T245) 器件采用極小型微型四方扁平無鉛封裝,有利於電路板IIoT感測和控製中常見的有限空間設計。圖1所示為處於有源模式和睡眠模式的微控製器和傳感器鏈路的示例,以及每種操作模式的示例I/O電平。

圖1:有源和睡眠模式下的微控製器到傳感器鏈路
圖1所示的鏈路類型在許多工業傳感應用中已經實現,如工廠自動化中使用的通信模塊係統。SN74AXC2T245之類的器件可使傳感器和微控製器在有源模式下高效運行,同時優化睡眠或低功率模式下的電源效率。在有源模式和靜態模式下,SN74AXC2T245自身功耗也非常低。
AXC電平轉換器係列可實現低電壓和低功耗IIoT感測和控製節點。這些節點可擴展到工廠車間原始麵積之外。
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