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边缘智能: 工厂停产的拯救者

2020-11-27 33 11/27

集微网报道 根据麦肯锡2008年的一篇文章,工厂平均每年大概会有800个小时的停工时间,这多为一些小问题所致,比如检修设备等。以一个汽车生产商为例,停产一分钟就造成了2.2万美元的损失,一小时则高达130万美元,造成了巨大的经济利益损失。

但是如果使用了边缘智能(Intelligence at the Edge),就可以有效地去帮助厂商降低停产的状况,从而降低损失。同样的结果也会发生楼宇自动化中,使用边缘智能以后,可以降低能源的使用和损耗,给员工提供舒适的工作环境,从而提升工作效率。

边缘智能有效地联系起了机器和现实世界,作为半导体厂商如何去推动其实现呢?Maxim Integrated(美信半导体)用自己的解决方案给出了具体的答案。

完美解决PLC的连接问题

Maxim Integrated工业与医疗健康事业部工业通信产品线副总裁Jeff DeAngelis认为实现边缘智能有四大要素:

第一,智能化的传感器。传感器在部署之后,通过配置或调整就能实现更多的功能。

第二,智能化的执行器。执行器可以根据环境做一些调整和优化。

第三,软件可配置I/O。通过软件就可以改变I/O的功能,如互换输入和输出等。

第四,诊断功能。要随时了解设备自身的功能。

围绕三大要素,美信半导体推出了新一代的IO-Link解决方案,改变了传统的PLC连接传感器和执行器的解决方案架构。

通常,PLC固定安装在工厂的一个位置,通过固定的接口连接不同的传感器和执行器,往往会造成拉线较远和较多的问题,带来管理上的混乱。

如果使用了IO-Link 的Hub,就可以先跟PLC连接,再去连接传感器或执行器。如此一来,只需一根线连接到Hub(集线器)上,就能实现很强的扩展能力。“而且,IO-Link的技术允许后面任意连接数字或者模拟的传感器,可以接输入,也可以接输出,这样配置更为灵活。”Jeff DeAngelis说。

客户可以通过IO-Link向下配置后接的传感器和执行器,这样就会通过一些简单的软件配置就可以来更改一些参数等。加入新设备的时候,只需连接Hub即可,省去了繁琐的布线工作。

Jeff DeAngelis还强调了IO-Link的一个优点:每个接入到IO-Link上的设备,都会生成一个设备描述文件,说明设备的属性,会非常便于管理。

美信的IO-Link产品集成度非常高,再结合丰富的数字I/O、模拟I/O,就能形成多种解决方案,比如最新的MAXREFDES177# IO-Link参考设计,就结合了MAX22515 IO-Link收发器和MAX22000模拟IO。

MAX22515是业界最小的具有±1.2kV/500Ω浪涌保护的单通道IO-Link收发器,内部包括保护二极管、辅助数字输入、I2C或引脚控制、内置振荡器和可选3.3V或5V LDO,有助于提供高可配置性、减少SKU。

MAX22000是软件可配置模拟IO,关键功能包括24位ADC模拟输入模式和18位DAC模拟输出模式,以及工作在2线或4线电阻温度检测器(RTD)/热电偶温度测量。

Jeff DeAngelis表示,该参考设计充分利用了IO-Link的双向通用接口优势,并能提供软件定义的性能参数和可选的模拟输入或输出工作模式。

新型IoT平台

为了工业物联网能实现边缘智能,美信还提供了一个非常小巧的工业物联网平台,其体积只只有12cm3,却集成了IO、隔离产品、485通信接口等,功能强大且功耗很低。

该产品是美信PLC解决方案的最新版本。据Jeff DeAngelis介绍,美信从2014年开始就推出了Micro PLC参考设计。“这个产品的体积大概是540cm3,在当时的工业PLC领域是非常大的提升。”

在2016年,第二代产品Pocket I/O推出,体积只有167 cm3,功耗对第一代降低了30%。在2018年,第三代产品GO I/O推出,体积进一步缩减到12cm3,功耗又降低了50%。

本次推出的产品是GO I/O改进版,在保持了上一代GO I/O尺寸的基础上增加了非常多的功能。这一代有两个版本,一个是用在工厂自动化,另外一个用在楼宇自动化上面。

针对工厂自动化的版本集成了MAX22000、数字隔离器MAX22192、IO-Link的主机产品MAX24819,还有数字输出MAX14912、隔离485通信的MAX22511,以及隔离电源MAXM15462等等产品。这些都集成在I/O卡上面,还可以配合MCU MAX32630一起使用。

针对楼宇自动化的产品则集成了4通道可配置模拟I/O MAX22007,2通道数据隔离和uPower继电器监测器MAX22518、4通道可配置数字I/O MAX14906三个新产品,另外还有隔离电源模块MAXM15462和隔离485通信MAXM22511。

这两个解决方案可以帮助客户去降低工厂停工时间、运营成本,提高能源的使用效率、节省能源,另外还能够有效提升工作环境以及员工的身体健康、工作效率。

Jeff DeAngelis指出:“美信的新技术整合了智能传感器、执行器、软件可编程I/O,还有诊断动能,再结合下一代最新的AI算法,给未来的工业领域会带来更大的提升。”(校对/Andrew)

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