毫無(wú)疑問(wèn)，當前“新基建”熱潮將是促成中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要動(dòng)能。“有專(zhuān)家將“新基建”七大領(lǐng)域進(jìn)一步解讀分類(lèi)為信息網(wǎng)、交通網(wǎng)和能源網(wǎng)，但無(wú)論從何種角度來(lái)看，在‘新基建’的布局建設中數字化是核心關(guān)鍵要素，必將帶動(dòng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的新一輪發(fā)展，尤其工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIOT）的加速發(fā)展使其成為工業(yè)制造數字化轉型中心舞臺的重要角色，連接了設備層和網(wǎng)絡(luò )層，為平臺層、軟件層和應用層奠定了堅實(shí)的基礎，將全面打通整個(gè)工業(yè)體系中的關(guān)鍵數據流。” ADI中國區工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理于常濤（Roger）近日在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示。

 

以數字化為導向，加速推動(dòng)傳統工業(yè)向新型工業(yè)過(guò)渡升級

 

工業(yè)領(lǐng)域也一直被認為是物聯(lián)網(wǎng)最大的應用場(chǎng)景之一。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)工業(yè)資源的網(wǎng)絡(luò )互連、數據互通和系統互操作，能夠實(shí)現制造原料的靈活配置、制造過(guò)程的按需執行、制造工藝的合理優(yōu)化和制造環(huán)境的快速適應，達到資源的高效利用，從而構建服務(wù)驅動(dòng)型的新工業(yè)生態(tài)體系，其本身則是緊緊圍繞數字化來(lái)進(jìn)行的。伴隨著(zhù)數字化進(jìn)程推進(jìn)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也可以為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)兩個(gè)方面的根本轉變，包括傳統設備的數字化升級以及在升級的過(guò)程中產(chǎn)生出的新產(chǎn)品和新業(yè)務(wù)模式。

 

 

“事實(shí)上，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在傳統工業(yè)的基礎上進(jìn)行了數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化升級，其中最核心的仍然是數字化，網(wǎng)絡(luò )化和智能化則是作為數字化的提升。”于常濤強調道，“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)背后的產(chǎn)業(yè)邏輯也是日趨成熟的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)三大技術(shù)的整合應用，我們可以很好的將其層面結構與ADI產(chǎn)品做關(guān)聯(lián)，將囊括ADI豐富全面的傳感器系列、有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及基于云端軟件算法的研究。”

 

部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò )，從有線(xiàn)逐漸走向多元結合

 

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢是能夠充分利用傳感器采集的不斷增加的數據做出更好的決策，而在整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統中，能否及時(shí)獲取和傳輸數據取決于網(wǎng)絡(luò )連接。為應對日益增長(cháng)的數據量，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)以及制造工藝流程和方法都必須不斷改進(jìn)。智能、互聯(lián)的自動(dòng)化環(huán)境需要數字連接控制系統、工業(yè)設備、產(chǎn)線(xiàn)機器人等，以創(chuàng )建和共享信息。這些機器采用的通信方式以及部署的工廠(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )是企業(yè)的核心，也是推動(dòng)實(shí)現工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。

 

從傳輸網(wǎng)絡(luò )角度來(lái)看，通信方式無(wú)非是分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)，到目前為止工業(yè)現場(chǎng)還是以有線(xiàn)通信為主，無(wú)線(xiàn)通信方式在某些應用場(chǎng)景作為補充，工業(yè)以太網(wǎng)開(kāi)始發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。幾十年的發(fā)展歷程導致工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和拓撲形式眾多，越來(lái)越多的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)供應商和制造商都希望能獲得獨立于制造商的開(kāi)放式通信平臺。因此，未來(lái)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用必須支持各種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò )拓撲，如PROFINET、EtherNet/IP®、EtherCAT®、POWERLINK®等常用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以及線(xiàn)狀和環(huán)狀拓撲和星形拓撲。于常濤詳細介紹道，ADI打造的fido5000系列產(chǎn)品是具有兩個(gè)以太網(wǎng)端口的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、多協(xié)議 (REM) 交換芯片，是可編程的 IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps 以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 6 (IPv6) 和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本 4 (IPv4) 交換機，可虛擬支持任意 2 層或 3 層協(xié)議。另外，它可以連接任何主機處理器，這讓開(kāi)發(fā)人員可以使用自己的處理器和他們首選的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

 

值得一提的是，fido5000還支持時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò ) (TSN)，未來(lái)基于TSN的工業(yè)以太網(wǎng)應用的需求將能夠滿(mǎn)足運動(dòng)控制或安全等應用非?？量痰膶?shí)時(shí)要求。在工業(yè)環(huán)境中，即使一毫秒的通信延遲也可能會(huì )對制造商的產(chǎn)品質(zhì)量、吞吐量和效率產(chǎn)生負面、成本高昂的影響。而ADI推出的新型ChronousTM系列工業(yè)以太網(wǎng)解決方案當中的ADIN1300，進(jìn)一步致力于解決部署具有低延遲和較小封裝尺寸的工業(yè)以太網(wǎng)連接方面的重要挑戰，以確保實(shí)時(shí)可靠的工業(yè)通信，從而縮短工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )周期時(shí)間。這是一款工業(yè)以太網(wǎng)物理層(PHY)產(chǎn)品，以幫助制造商應對關(guān)鍵的工業(yè)4.0和智能工廠(chǎng)在通信上的挑戰，包括數據集成、同步、終端連接和系統互操作性。

 

 

有線(xiàn)通信領(lǐng)域，包括RS-485在內的典型現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與傳統過(guò)程控制和電機控制網(wǎng)絡(luò )，ADI基于領(lǐng)先的模擬技術(shù)、隔離產(chǎn)品以及處理器等的開(kāi)發(fā)，提供了廣泛的軟件可配置IO、現場(chǎng)儀器儀表、高效伺服驅動(dòng)系統等方案。“例如ADI最新推出的四通道、軟件可配置輸入/輸出套件AD74413R與AD74412R，將有助于開(kāi)發(fā)現場(chǎng)可配置遠程I/O單元，將傳統的現場(chǎng)設備與網(wǎng)絡(luò )連接，實(shí)現傳統儀器儀表與高層級以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的融合。”于常濤舉例說(shuō)明。

 

在工業(yè)環(huán)境中，低功耗、穩定可靠的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )由于部署與維護的便利性正在成為更多工業(yè)應用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò )連接補充選項，ADI提供的2.4GHz頻段的SmartMesh IP網(wǎng)絡(luò )就是其中的卓越代表。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )最大的特點(diǎn)是實(shí)現了達到99.999%的高數據傳輸可靠性Mesh網(wǎng)絡(luò )，并且功耗極低。同時(shí)，SmartMesh還是一個(gè)時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò )，可以做到各個(gè)節點(diǎn)的時(shí)間精確同步，便于很多需要同步的場(chǎng)合。由于其高可靠性，非常適合于對網(wǎng)路傳輸可靠性要求很高且希望免維護使用的工業(yè)應用場(chǎng)合。對于SmartMesh IP，ADI不僅提供高性能的芯片和產(chǎn)品化的模組，甚至可以為客戶(hù)提供全套解決方案。SmartMesh網(wǎng)絡(luò )目前已經(jīng)被應用于全球數據中心、工業(yè)自動(dòng)化、風(fēng)力發(fā)電、輸油管線(xiàn)、交通運輸等領(lǐng)域。

 

工業(yè)設備智能化升級，從準確“問(wèn)診”產(chǎn)線(xiàn)狀態(tài)入手

 

無(wú)論是工業(yè)以太網(wǎng)還是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，其最大的價(jià)值便是工業(yè)應用的落地，其中包括激增的高質(zhì)量傳感器、可靠連接和數據分析的，不斷提高的智能節點(diǎn)自動(dòng)化程度對傳感器進(jìn)行精密數據捕捉與位置跟蹤要求也與日俱增。傳感器在工業(yè)現場(chǎng)可分很多種類(lèi)型，例如大家熟知的溫度、壓力、流量、液位監測等，若干年前就已廣泛應用。近些年越來(lái)越多被提及的設備狀態(tài)監測CBM（Condition Based Monitoring）則引入了以振動(dòng)監測為核心的技術(shù)，把旋轉設備的振動(dòng)狀態(tài)采集分析以進(jìn)行產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率與附加值的進(jìn)一步提升，這是最具現實(shí)經(jīng)濟意義也最容易落地的應用。

 

 

例如參與工業(yè)設備維護的人都知道設備發(fā)出的振動(dòng)是很重要的信息，通過(guò)振動(dòng)可以判斷設備健康從而可以將維護成本大大降低。設備狀態(tài)監測系統得以實(shí)現，依賴(lài)于A(yíng)DI在工業(yè)應用中推出的多個(gè)系列高性能MEMS加速度計產(chǎn)品。于常濤表示：“ADXL100x系列單軸加速度計針對工業(yè)狀態(tài)監控應用而優(yōu)化，測量帶寬高達50 kHz，g值范圍高達±100 g，并且擁有超低的噪聲性能，旋轉機械中發(fā)生的主要故障都在A(yíng)DXL100x系列狀態(tài)監控加速度計的測量范圍以?xún)?。而集成的模塊產(chǎn)品ADcmXL3021還將高性能振動(dòng)檢測和各種信號處理功能相結合，可以跟蹤許多機器平臺上的振動(dòng)信號，可簡(jiǎn)化狀態(tài)監測系統中的智能傳感器節點(diǎn)開(kāi)發(fā)周期。”

 

ADI團隊不僅致力于將人類(lèi)對振動(dòng)的解讀用于工業(yè)設備監測，還從設備的聲音中實(shí)現檢測異常行為并進(jìn)行診斷。ADI的OtoSense體系結構就是一種設備健康監測系統，支持我們所說(shuō)的計算機聽(tīng)覺(jué)，讓計算機能夠理解設備發(fā)出的聲音和振動(dòng)主要指標，能夠在問(wèn)題變得嚴重之前確定工廠(chǎng)機器或汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中的潛在問(wèn)題。值得一提的是，為進(jìn)一步加強基于狀態(tài)監測的預測性維護解決方案，ADI還收購了專(zhuān)門(mén)從事電機和發(fā)電機預測性維護的公司Test Motors，將ADIf原有的工業(yè)狀態(tài)監測解決方案技術(shù)，以及OtoSense的人工智能平臺傳感解譯軟件與Test Motors的監控功能相結合，創(chuàng )建更優(yōu)化的解決方案，通過(guò)捕獲更廣泛的潛在故障為機器提供更先進(jìn)、全面的健康狀況監測。

 

集成化與定制化解決方案，高效助力工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用落地

 

“新基建”部署正在加速，如何抓住“新基建”下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)落地的機遇？近年來(lái)，隨著(zhù)產(chǎn)品研發(fā)節奏與上市時(shí)間的縮短，客戶(hù)對于半導體元器件供應商的要求也越來(lái)越多，他們不再滿(mǎn)足于只提供相應元器件，而希望更高級別的支持方式，ADI在過(guò)往若干年也是按照這個(gè)邏輯在努力。例如基于傳統優(yōu)勢產(chǎn)品，ADI不光可以提供芯片本身，還把芯片集成到基于我們對于客戶(hù)系統的理解做的系統級解決方案中，大大縮短了客戶(hù)的研發(fā)風(fēng)險和研發(fā)時(shí)間。

 

 

于常濤表示前面的工業(yè)狀態(tài)監測模塊ADcmXL3021就為ADI的系統化設計支持提供了充分的詮釋。它采用了三顆在振動(dòng)監測中應用廣泛的加速度計ADXL1002，同時(shí)還用了一個(gè)低功耗的MCU，再加上一個(gè)很好、很完整的經(jīng)過(guò)測試和驗證過(guò)的機械結構進(jìn)行模塊化封裝而成。作為一個(gè)系統化的解決方案，它完美的解決了客戶(hù)的應用落地的焦慮：選擇合適的傳感器芯片，要有相應的軟件算法的支持，同時(shí)一定要考慮機械結構的設計。ADcmXL3021內部三顆ADXL1002可以在X、Y、Z三軸檢測三個(gè)方向的振動(dòng)，低功耗MCU集成了一些FFT的算法，可以傳輸一些時(shí)域或者頻域的數據，也可以傳輸一些原始的數據波形。其整個(gè)機械結構設計也非常小巧，并且經(jīng)過(guò)完整的產(chǎn)品級的認證和驗證。這都是ADI當前為客戶(hù)提供定制化與模塊化解決方案支持時(shí)的普遍做法。

 

“如今，或許我們無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)的工業(yè)信息和洞察數據孤島還仍然存在，但隨著(zhù)‘新基建’政策的加速推動(dòng)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署日益普及，傳統工業(yè)轉型升級的挑戰將轉向如何高效采集設備運行數據，在數據傳輸過(guò)程中確保其安全性，以及如何利用這些數據來(lái)充分提升商業(yè)價(jià)值。”于常濤強調道，“ADI公司擁有深厚的工業(yè)領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)知識、技術(shù)經(jīng)驗和廣泛的產(chǎn)品解決方案，將有效幫助您加速傳統工業(yè)向未來(lái)智能工廠(chǎng)的數字化升級過(guò)渡。”

 

 

推薦閱讀：