工業(yè)4.0的難點和挑戰(zhàn)，他們的創(chuàng)新點

　　工業(yè)4.0，你理不理他，他都將席卷全球。索性，我們還是拿出萬分的創(chuàng)新精神來迎接它。

Maxim：對新型控制IC的需求比以往都高得多

　　這是一個有趣的問題，因為在存在了近半個世紀后，人們可能會有這樣的想法：PLC已經非常成熟，因而沒有多少改進的空間。然而，我們卻看到對新型控制IC的需求比以往都高得多。Maxim Integrated中小客戶市場產品線系統(tǒng)及應用總監(jiān)Duc Ngo指出，除了提升分辨率、加快速度、縮小尺寸、降低功耗和成本等需求外，對安全和認證的需求也很大。

Maxim Integrated中小客戶市場產品線系統(tǒng)及應用總監(jiān)Duc Ngo

　　對PLC供應商來說，采用能夠應對未來更高分辨率、易于擴展的數據轉換器是個方向。16位分辨率在現(xiàn)階段幾乎成為必要條件，然而未來幾年內，可能會需要更高的分辨率，因此應當將引腳兼容的系列產品納入考慮范圍。盡可能多的在系統(tǒng)中進行認證。如果您認為目前沒有安全功能的需求，則無需現(xiàn)在加入，但要做好準備，以便在未來某天需求陡增時能夠迅速應對。

　　工業(yè)4.0和智能工廠意味著我們處于一個需要變革的階段，工廠互聯(lián)程度比以往更高，能夠適應最新的傳感器技術，并且在高度安全的環(huán)境中快速處理“大數據”。在此種環(huán)境下，不允許發(fā)生單點故障的情況。系統(tǒng)要能夠智能地進行自調節(jié)，并在所有情況下保持高精度工作性能。因此，需要進行大量的數據監(jiān)測、電源跟蹤，以便降低發(fā)熱、提升整合度。

　　那么，在過去的5年多里，Maxim的PLC芯片特點發(fā)生了哪些改變?

　　許多人認為要想降低方案尺寸，需要依靠數字技術。這在PLC領域是不正確的，因為數字芯片在PLC模塊中只占據不到四分之一的電路板空間。問題的根源是模擬IC和分立元件所占據的空間，這些器件并非像數字芯片那樣易于改變尺寸。在Maxim，我們對該問題有很好的認識，并已經著手尋求將多種分立功能集成至單顆IC的方法，從而為系統(tǒng)設計人員提供尺寸、功耗和成本方面的顯著優(yōu)勢。例如：Maxim的微型PLC技術演示平臺展示了模擬整合如何能夠實現(xiàn)PLC尺寸縮小10倍、功耗降低50%、數字I/O速度加快70倍。Maxim的智能整合方式以及自身專有的工業(yè)技術確保上述性能得以實現(xiàn)。

　　電源效率是關鍵特性之一。例如：眾所周知24V常用于PLC背板，12V多用于板上電源分配。如果我們能夠在板間使用48V，則可使電流降低4倍，從而使功耗降低16倍。為實現(xiàn)這一點，我們需要一款具有高壓負載點DC-DC轉換器的IC，從而省去中間的DC-DC轉換環(huán)節(jié)。

　　如前所述，高度模擬整合和提升電源效率是Maxim一直以來的關注重點。此外，由于工業(yè)4.0下的PLC高度互聯(lián)，工廠必須進行安全保護，以應對各種威脅，包括：黑客、惡意軟件和病毒等。系統(tǒng)級軟件安全等級不夠，必須尋求基于硬件的安全措施，以應對上述威脅。Maxim在硬件安全領域擁有20余年的豐富經驗，涉及ATM、POS系統(tǒng)和打印機墨盒等消耗品。我們的安全產品線十分豐富，從簡單的認證引擎，到能夠實現(xiàn)基于高級標準加密算法的復雜安全微控制器。

　　為了適應未來需求，我們還有不少IO-Link方案，如：IO-Link光傳感器、IO-Link接近檢測傳感器、IO-Link 16通道數字輸入集線器。您可以在我們網站的參考設計中了解這些方案的更多信息：http://www.maximintegrated.com/cn/design/reference-design-center.html。

　　除了微型PLC的項目外，IO-Link和超聲流量計也是我們重點關注的。我們計劃打造更多采用超聲技術的計量方案，包括：氣表。此外，我們還有三個面向電能計量的設計，包括交流監(jiān)測方案和電能測量方案。這些方案的更多信息，請參見我們的網站。

　　Maxim幫助系統(tǒng)供應商或者制造商集成PLC芯片，我們稱之為Maxim智能整合方式。例如：我們知道I/O是PLC和工業(yè)4.0所需的大量傳感器和執(zhí)行器之間的必備鏈路。當制造商在工廠車間內增設更多傳感器時，設備設計商必須做到使通道密度更高，即便在PLC尺寸持續(xù)縮減的情況下。

　　I/O隔離架構為顯著降低空間提供了機會。傳統(tǒng)方法是每通道采用一個光耦，這種方法使用的器件數量多，占用較大的電路板空間以及需要使用數字I/O引腳。Maxim推出的多通道串行器(如MAX31911)能夠將傳感器和開關的24V數字輸出轉換、調理、串行化至PLC微控制器所需的5V、CMOS兼容電平，從而將多路隔離通道數量減至三路。

　　英飛凌多元化身份推動工業(yè)4.0發(fā)展

　　工業(yè)4.0旨在通過信息通訊技術和信息物理系統(tǒng)相結合，推動制造業(yè)向智能化轉型。智能制造、智能工廠、智能產品都是其核心的應用熱點。

　　在工業(yè)4.0愿景中，不僅生產線和生產設備更加智能化，被生產和加工的產品本身也將參與到被生產的制造的流程中，變得智能。處于如此高度智能化、自動化的環(huán)境中，任何的惡意入侵、破壞、攻擊以及信息篡改都回給生產環(huán)境、設備、產品和人員帶來不可預估的損失。因此，工業(yè)環(huán)境下的安全和安防是工業(yè)自動化的關鍵組成部分，也是其應用的難點。另外，大量的生產線、生產設備和生產部件實現(xiàn)互聯(lián)，如何實現(xiàn)彼此間高效地溝通，節(jié)省能耗，是另一大難點。

　　英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執(zhí)行董事賴群鑫

　　英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執(zhí)行董事賴群鑫坦言，對英飛凌來說，優(yōu)勢在于：

　　在工業(yè)4.0計劃中，英飛凌具有多元化的身份，從多重角度推動工業(yè)4.0發(fā)展。首先，英飛凌是德國工業(yè)4.0的創(chuàng)始成員之一，參與討論制定相關的規(guī)則;其次，英飛凌也是工業(yè)4.0的使用者，位于奧地利菲拉赫的工業(yè)4.0試點基地擁有世界上最尖端的生產系統(tǒng)之一，包含高度現(xiàn)代化生產控制與自動化系統(tǒng)。在數據安全與數據完整性水準達到最高等級的前提下，人機互動在試點工廠中將提升至一新的層次;最后，面向工業(yè)4.0和物聯(lián)網，我們提供大量領先的半導體解決方案。

　　高能效和安全性是英飛凌重點關注的領域。其不僅是全球最大的功率半導體供應商，在工業(yè)4.0節(jié)能方面發(fā)揮著重要作用;同時，作為25年來安全智能卡芯片的世界領導者，安全解決方案為工業(yè)4.0 中的設備溝通、生產數據、專利防偽等提供最高等級的安全保障。

　　英飛凌提供有創(chuàng)新的產品和技術：

　　- 安全解決方案，可以為聯(lián)網的系統(tǒng)和設備提供保護。

　　o 備件防偽解決方案有效地保護系統(tǒng)，可避免他人擅自更換部件。

　　o 提供軟件知識產權保護，支持激活和遠程軟件更新。

　　o 通過數據加密，幫助實現(xiàn)保密通信，從而保護工業(yè)專門知識。

　　o 比如，在2014德國 IT峰會上，與德國電信股份有限公司共同推出一款用于保護網絡化生產的安全解決方案。英飛凌首席執(zhí)行官Reinhard Ploss博士現(xiàn)場向德國總理默克爾演示了工業(yè)4.0代表的智能生產流程，涉及下單，生產，運輸方案和交貨，我們的安全芯片對下單的人、用于下單的平板電腦、連接一切信息的路由器和生產線本身等各個環(huán)節(jié)進行身份認證，以確保整個生產過程的安全性。

　　o 此外，為樓宇自控提供高能效和門禁控制安全解決方案。

　　- 作為IGBT的世界領導者，英飛凌的功率半導體具有極高的功率密度，能在工業(yè)自動化生產中最大限度地提高效率、降低損耗，實現(xiàn)高度自動化。

　　- XMC系列微控制器可提供實時控制和保護開關特性，在各種自動化設備中發(fā)揮重要的控制和傳輸功能。

　　- 工業(yè)應用傳感器具有極佳的精準度和穩(wěn)定的控制效果，能夠準確地捕捉工業(yè)生產設備的運動、外形尺寸、壓力或電流，幫助提升工業(yè)生產的能效和安全。

　　ADI：工業(yè)4.0，將人，機器設備和信息連接在一起

　　第四次工業(yè)革命是綠色工業(yè)革命,一系列生產函數發(fā)生從自然要素投入為特征，到以綠色要素投入為特征的躍遷，并普及至整個社會。ADI亞太區(qū)電機與電源控制行業(yè)市場部專員于常濤認為，其核心特征應該是高效節(jié)能，網絡化與模塊化。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/270388.htm

　　工業(yè)4.0，將會通過自動控制，網絡及計算將人，機器設備和信息連接在一起。就生產制造的流程而言，就是將這一切整合到一個數字化的企業(yè)平臺。通過數據采集，分析，優(yōu)化，得到最佳化的方式。從而實現(xiàn)更具效率的生產方式。

　　ADI亞太區(qū)電機與電源控制行業(yè)市場部專員于常濤

　　就未來的發(fā)展而言，有幾大特點：

　　第一：互聯(lián)網、大數據、云計算、物聯(lián)網等新技術給工業(yè)生產帶來的革命性變化。

　　第二：其次，虛擬與實際的界限似被消除。所有生產程序均可提前在計算機中仿真模擬，可在虛擬世界中就完成生產的分析與優(yōu)化。

　　第三：人工將在很大程度上被機器智能取代。

　　于常濤指出，機器人是一個快速增長的行業(yè)，據統(tǒng)計，安裝量保持了近30%年增長率。同時，機器人所應用的行業(yè)，由之前用于汽車焊接、噴繪的產業(yè)，擴展到常規(guī)的工業(yè)應用場景，如搬運，碼垛，點焊等等。應用與汽車行業(yè)的機器人，是屬于技術高端的產品，一直由國外公司所壟斷，如ABB，F(xiàn)ANUC等。常規(guī)工業(yè)所需要的，往往是小尺寸，緊湊型的機器人(或者說機器手臂)，技術水平要求相對偏低，也是目前國內企業(yè)所主攻的市場。

　　從技術角度看，機器人是屬于伺服控制的系統(tǒng)級產品，伺服電機仍然是執(zhí)行機構，運動軌跡規(guī)劃和運動控制是核心功能，再加上若干的安全保護功能以及機械加工，很顯然，比傳統(tǒng)的電機控制復雜很多。但不管是怎樣的架構，電機控制仍然是核心功能，這也是ADI所關注的重點。

　　ADI公司張鵬表示，智能系統(tǒng)包含若干關鍵技術，但電機控制一定是核心技術之一。針對電機控制，ADI有著完整的系統(tǒng)方案，包括處理器，安全隔離相關的派生產品，位置檢測，以及模擬信號處理等，甚至延伸到軟件算法。

　　比如，ADI在電機控制應用領域有非常完整地信號鏈，無論是驅動器、變頻器和伺服系統(tǒng)。在伺服控制中，高精度電流和電壓檢測可提高速度和扭矩控制性能，要求12位及以上的性能的多通道ADC;ADI具有業(yè)界領先的ADC技術，包括了隔離ADC產品，它們可以很好地滿足高精度控制的要求。位置檢測性能是伺服控制的關鍵，常常使用光學編碼器和旋轉變壓器作為位置傳感器，對于高污染及強震動的工業(yè)及汽車應用環(huán)境，旋轉變壓器將會被越來越多采用;ADI可以提供高精度RDC來滿足使用旋轉變壓器的位置檢測場合。伺服控制技術從模擬向數字的轉換推動了現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的發(fā)展，也滿足了對于電機控制的性能和效率的高要求。從優(yōu)先考慮安全和保護的角度，信號采樣和功率器件驅動應采用隔離技術，ADI公司的iCoupler數字隔離器產品可滿足高壓安全隔離要求。為實現(xiàn)矢量控制和無傳感器控制，對DSP等高性能處理器提出了更高的要求。在工業(yè)應用的設計中，IC產品需要更長的生命周期和更高的可靠性。普通的交流感應電機向永磁同步電機轉變已是大勢所趨，要求系統(tǒng)設計師能提供更高效率和更靈活的算法。另外，網絡技術的發(fā)展也給電機應用帶來了一些新的變化，越來越多的電機控制系統(tǒng)考慮增加網絡功能，可作為工業(yè)網絡中的一個結點。

　　除此以外，針對電機控制解決方案，ADI公司提供了門類齊全的產品組合，其中包括了模數/數模轉換器、放大器、嵌入式處理器、iCoupler®數字隔離器和電源管理器件;這些高性能的器件和增加系統(tǒng)集成度有助于實現(xiàn)更新型的拓撲結構設計，為客戶實現(xiàn)系統(tǒng)的差異化設計帶來價值, 伺服驅動系統(tǒng)的性能同用戶最終所構建的運動控制系統(tǒng)的性能和所能提供的精度密切相關，多數情況下，最終的用途可以是一個高精度數控機床系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)或機器人系統(tǒng)，這些系統(tǒng)要求能夠精確控制位置及電機的扭矩;ADI公司能夠提供涵蓋信號鏈中所有重要器件的完整解決方案。

　　于常濤補充，MEMS產品，如陀螺儀、加速度計，也是ADI針對電機控制應用的核心產品之一。目前，我們看到的一個應用就是設備的工作狀態(tài)監(jiān)控，它是這樣的一個系統(tǒng)應用。

Littelfuse：保護系統(tǒng)的可靠性

　　許多消防和保安系統(tǒng)的檢測元件，諸如視頻攝像頭、溫度傳感器、門窗入侵傳感器等，都在一個以太網數據通信網絡中被聯(lián)系在一起。在商業(yè)/工業(yè)系統(tǒng)中，該網絡通常包含一個具有記錄功能的中央監(jiān)控站?？梢酝ㄟ^選擇以太網供電(PoE)對該網絡上的設備進行供電。選擇以太網供電，具體的以太網版本(100BaseT、千兆以太網等)以及是否涉及室內或室外應用，將決定所需要的電路保護器件。

　　從應用的角度看，要回答的基本問題是用戶是不是唯一的威脅(即：靜電放電考慮)，還是以太網端口也會暴露于雷擊瞬態(tài)威脅之下。對于以太網端口連接到本地交換機或設施內攝像機的應用安裝，雷電耦合進入到電路的可能性較小。在這種情況下，由于數據速率可能會大于或等于100Mbps，應使用電容約為4pF或更低的TVS二極管陣列進行靜電放電保護。

　　杜志德 (Teddy To)，美國力特公司全球技術營銷經理

　　在電纜敷設距離很長(>100m)且以太網硬件在機柜里與電氣硬件和電路混雜在一起，請參考GR-1089和其他相關標準來確定保護要求。適用該建筑內規(guī)范的應用所需要的保護應比在靜電放電是主要威脅的應用中的要更加強大。如果以太網電路包含一個能承受和限制雷擊瞬變的變壓器，可能只需要使用物理層側保護，相反，室外系統(tǒng)需要更多的保護。在室外系統(tǒng)中，直接耦合雷擊瞬變的可能性非常高。由于浪涌能量非常高，在以太網線路側需將需要使用SIDACtor器件。對于變壓器的物理層側，安裝一個TVS二極管陣列以“清理”線路側保護允許通過的任何能量。

　　以太網供電保護考慮因素

　　以太網供電大大地簡化了以太網數據通信網絡的安裝。正如人們預料的一樣，視頻攝像頭和其他現(xiàn)場安裝的安全傳感器組合在一起增加了保護方案所需考慮的因素。而和純數據以太網系統(tǒng)相比，以太網供電系統(tǒng)具有一個連接于以太網線路上的電源供應器，通常在安裝的每端。在端點插入系統(tǒng)的一側是電源供應設備(PSE)。另一側是使用電能的用電設備(PD)，如IP攝像頭。

　　除了保護以太網數據線，以太網供電還需要對電源供應設備和用電設備進行保護。在這兩種情況下，應安裝保護器件，以滿足特定應用的需求。

　　對于太網供電電路，常用的解決方案是使用TeleLink熔斷器進行過電流保護，使用雙向TVS二極管為整個電源供應提供保護。無論極性如何，選擇雙向TVS二極管以避開線路電壓。在必須符合安全標準(如UL60950-1)的應用中，會使用熔斷器。要得到更為強大的保護解決方案，可以使用力特SMB、SMC、或SMD版本來代替SMAJ58CA。

　　沒有系統(tǒng)的可靠性，智能工業(yè)系統(tǒng)將無法正常運作。那些不受保護的系統(tǒng)將不會以我們想要的方式智能地運轉。因此，工業(yè)市場的智能系統(tǒng)將給予系統(tǒng)設計師更多的機會來布署電路保護產品。由于智能系統(tǒng)的復雜性不斷增加，對于較小的尺寸的電路保護產品的需求非常大。力特公司已經有投資于較小尺寸的電路保護產品開發(fā)和工業(yè)系統(tǒng)高功率元件的發(fā)展。例如，我們已經開發(fā)了一些新的差異化產品如高功率SMT TVS二極管，與我們傳統(tǒng)的通孔TVS二極管產品進行區(qū)分，以應對這種應用的新趨勢。我們的一些靜放電TVS二極管陣列可以從常見的0402縮小到01005的尺寸，這也是我們在市場上的主要領域之一。我們還將推出可以處理1200伏應用系統(tǒng)的可控硅/雙向可控硅產品和一些IGBT產品(1200伏，450安)。

　　新產品的開發(fā)是力特公司的關鍵舉措之一。今年我們已經推出了許多針對智能工業(yè)市場的新產品，而且來年也會繼續(xù)推出新的產品。針對我們的TVS二極管陣列產品線，我們已經推出了一系列高電壓產品SD和SDxxC系列用以保護工業(yè)控制輸入/輸出和工作電壓可高達36伏的靜電放電的傳輸接口。對于取代傳統(tǒng)的壓敏電阻方案，這將是一個很理想的解決方案。同時，新的SM712雙重TVS二極管陣列旨在保護具有不對稱信號-7 / +12伏的RS485收發(fā)器接口。對于功率控制區(qū)域，我們在上面已經提到，我們今年已經推出了1200伏IGBT和可控硅/雙向可控硅用以應對工業(yè)市場上的高壓功率控制。此外，我們已經在我們的產品線中增加了高可靠性TVS二極管產品的新系列，以利于我們在智能工業(yè)市場上占據更好的位置。

　　力特不再是一個純粹的電路保護產品供應商，如今已經轉變?yōu)槿螂娐繁Ｗo產品、功率控制和傳感器的領先供應商。自動化的調速技術，對于常規(guī)的交流異步電機的速度無機調節(jié)，變頻器幾乎無處不在，在以后只要電機的存在，變頻調速裝置也就應運而生，極大地節(jié)約了我們的能源，面對現(xiàn)在能源緊缺的狀況，這類產品也擔負起了歷史的使命，需求數量跟隨市場的需求總量急劇增加。

　TI：提升機器的智能化程度

　　工業(yè)4.0即通過高級集成電路 (IC) 實現(xiàn)機器智能，進而推動整個變革進程。而我們正處于這次革命的風口浪尖，面臨著許多挑戰(zhàn)與機遇。用戶希望通過提升機器的智能化程度，一方面可以提高質量、可靠性和安全性，進而改善整個制造流程;另一方面可以繼續(xù)保持低廉成本帶來的優(yōu)勢，對全球范圍內的商品需求作出靈活響應。

　　德州儀器(TI)馬達驅動產品線應用工程師左巍

　　馬達作為在工業(yè)領域應用最為廣泛的產品之一，工業(yè)4.0時代對芯片的高集成度硬件和算法、高效率和低功耗、高可靠性的要求更為嚴苛，也是難點所在。德州儀器馬達驅動產品持續(xù)向更智能，更節(jié)能，更可靠方向發(fā)展。借助于長期積累的設計、算法和工藝優(yōu)勢，德州儀器的馬達驅動產品均具備完備的保護、靈活的配置、低損耗和優(yōu)良的散熱性能。并且我們正在持續(xù)的改進和優(yōu)化馬達驅動的控制算法，實現(xiàn)更加智能、易用和可靠。

　　據德州儀器(TI)馬達驅動產品線應用工程師左巍介紹，在工業(yè)4.0時代，德州儀器的DRV8x系列步進電機和直流無刷電機(BLDC)驅動器在智能飛行器、3D打印、機器人、電動工具等領域都發(fā)展迅猛并取得了用戶的一致好評。

　　德州儀器全新開辟了DRV5x系列霍爾傳感器產品系列，以優(yōu)異的指標和性能滿足工業(yè)、汽車等領域智能化時代對傳感器的部分需求。

　　德州儀器的DRV10x系列，尤其是新推出的DRV10983，其無傳感器正弦波驅動算法將智能化的BLDC電機的驅動提升到新的高度。

　　因應需求，德州儀器馬達驅動產品線新推出了多款創(chuàng)新性的電機產品。根據馬達和應用的不同主要有以下幾類：

　　(1)步進電機及直流有刷驅動器產品：

　　最新推出的DRV8848，DRV8846具備最新優(yōu)化的電流衰減模式，實現(xiàn)對電流的精確控制，提高電機運行的平穩(wěn)性和精確性。

　　DRV8711高細分步進電機驅動器，在片內集合了幾乎所有的步進電機控制需求，內置高細分，高精度電流控制。采用外置MOSFETs方案，實現(xiàn)不同電流檔位的靈活配置。完善的保護措施大大提升了驅動器系統(tǒng)的整體可靠性，在實現(xiàn)通用驅動器功能的前提下，大幅縮減驅動器系統(tǒng)的體積和成本。

　　(2)三相無刷電機驅動器產品：

　　DRV8307，DRV8308涵蓋了帶霍爾(Hall)傳感器三相無刷電機驅動器的大多數工業(yè)應用需求。DRV8303在繼承DRV8301/DRV8302的基礎上實現(xiàn)了更低的系統(tǒng)成本。DRV10983在無傳感三相無刷電機領域獨樹一幟，其可配置性和適應性，8V到24V寬電壓范圍，使其在各種風扇、水泵以及常規(guī)工業(yè)領域應用廣泛。

　　(3)霍爾傳感器產品：

　　DRV5x霍爾傳感器產品是德州儀器2014推出的全新產品，其具備工業(yè)等級或更高的可靠性，寬電壓范圍和豐富的靈敏度選擇范圍。DRV5013，DRV5023，DRV5033，DRV5053涵蓋了霍爾傳感器的絕大多數應用范圍，包含了開關量輸出，鎖存輸出，無極性檢測輸出，模擬輸出等多種檢測和輸出特性。

　　(4)線圈、繼電器驅動產品：

　　大部分馬達驅動芯片都可以用于線圈和繼電器驅動，針對這一領域TI也推出了創(chuàng)新型的器件，包括DRV8803/DRV8804/DRV8806等，最具代表性的是DRV8860，八路帶串行控制接口的可級聯(lián)低邊驅動器，內置自動PWM發(fā)生器，在驅動電磁鐵和繼電器時可以在不損失吸合力的前提下自動節(jié)省保持電流，使得相比傳統(tǒng)方案最高可節(jié)省70%以上的電流消耗，節(jié)能意義巨大。

Xilinx：FPGA和SoC顛覆傳統(tǒng)控制

　　FPGA的特點是擅長做信號的并行處理和硬件加速。Xilinx亞太區(qū)Zynq業(yè)務發(fā)展經理羅霖認為，在電機方面，由于現(xiàn)在中高端的機器人、數控機床等會用到六軸及以上的電機，這方面基本是FPGA一統(tǒng)天下。而三軸、四軸方案有時會看到x86、DSP和FPGA方案并存。

　　機器人的智能控制示意圖

　　中國現(xiàn)在四軸方案多一些，但是未來會向中高端去做。因為現(xiàn)在中國的電子元器件加工，食品飲料生產線、汽車生產線還主要靠采購國外設備，未來會逐漸國產化。

　　“針對工廠自動化設備、高端數控機床、機器人等方面，Xilinx主推基于Zynq處理器的解決方案，” Xilinx亞太區(qū)Zynq業(yè)務發(fā)展經理羅霖說，“好處是可以把電機控制和工業(yè)以太網結合起來，即用戶可以通過工業(yè)以太網(例如EtherCAT, Profinet, Powerlink等)把電機作為伺服從機，工業(yè)電腦是主機來控制(圖1)。”對此，Xilinx有相應的參考設計，比如有Zynq開發(fā)板，上面可帶4個步進電機/BLDC(無刷電機)，并提供相應的算法，例如FOC(矢量控制)算法，另外，電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)等都可以在FPGA上進行硬件實現(xiàn)。這樣的優(yōu)勢是性能會大大提高，像電流環(huán)控制只需要1.6μs，速度環(huán)3.2μs，位置環(huán)6.4μs，即用戶可以在6.4μs內就能完成4個馬達的實時控制。

　　機器視覺助力精確

　　為了執(zhí)行器的路線走得準確，還需要機器視覺來判斷物體的位置和大小。傳統(tǒng)的做法是前端會用一個攝像頭，采集的圖像會通過視頻采集卡傳到工業(yè)電腦上，比如可以用x86的處理器做后面的圖像處理和分析，即把智能放到后端去了?，F(xiàn)在，新的趨勢是把智能移向前端，即把越來越多的圖像采集、處理、實時分析做到攝像頭端，為此，Xilinx專門推出了基于Zynq的開發(fā)套件——Smart Vision Dev Kit。

　　PLC革命

　　PLC可以理解成主站。過去PLC可能在工業(yè)電腦上，工業(yè)電腦運行PLC的功能?，F(xiàn)在出現(xiàn)了嵌入式PLC，例如有一些ARM處理器做的PLC。而且一些較高端的PLC希望集成更多的功能，諸如HMI(人機界面)和一些運動控制功能，這時，F(xiàn)PGA和Zynq也是非常好的選擇。因為今天的PLC上會集成工業(yè)實時以太網，可以利用FPGA的硬件加速或者Zynq去運行一些協(xié)議棧。相比x86通用處理器，由于x86沒有針對具體的應用進行專門的設計(例如多軸的運動控制)，用FPGA做并行的處理、硬件加速更合適。另外，x86上可能會帶有一些標準的以太網口，但是這些并不一定是實時的工業(yè)以太網(因為實時的工業(yè)以太網的協(xié)議跟一般的以太網不同，需要做一些專門的定制和修改。)。因此借助FPGA和Zynq的靈活性和性能，可以實現(xiàn)業(yè)界主流的所有工業(yè)以太網的標準，還可以把網絡和處理這兩部分整合在一個單芯片的解決方案里。

XMOS：智能工業(yè)需要全新的系統(tǒng)架構

　　對于XMOS而言，工業(yè)4.0的應用熱點是智能制造和機器人;XMOS公司市場營銷和業(yè)務拓展副總裁Paul Neil博士認為，在這些領域中，為迎接工業(yè)4.0動議的挑戰(zhàn)，將會需要全新的系統(tǒng)架構。XMOS的多核微控制器將迎來機會。

　　XMOS的xCORE多核微控制器系列擁有8到32個總頻率高達500 MHz 的、并行運行的32位RISC內核。xCORE器件還帶有Hardware ResponseTM I/O接口，它們可提供卓越的硬件實時I/O性能，同時伴隨很低的延遲。

　　XMOS公司市場營銷和業(yè)務拓展副總裁Paul Neil博士

　　這種多核解決方案支持完全獨立地執(zhí)行系統(tǒng)控制與通信任務，不產生任何實時操作系統(tǒng)(RTOS)開銷。xCORE微控制器的硬件實時性能使得我們的客戶能夠實現(xiàn)非常精確的控制算法，同時在系統(tǒng)內無抖動。

　　這支持了分布式控制架構的快速、輕松實現(xiàn)，同時也使機器人制造系統(tǒng)能夠被快速重構。XMOS與一位重要的合作伙伴Synapticon 合作來提供這些應用。Synapticon在提供用于信息物理網絡(cyber-physical)系統(tǒng)的分布式控制架構等方面擁有多年經驗。

　　XMOS也渴望在這個市場中與正在尋找伙伴的創(chuàng)新型中國公司的合作。

　　他介紹，XMOS擁有多樣化的、可適用于工業(yè)4.0應用的多核微控制器，包括8到32核xCORE General Purpose通用產品系列，以及將我們獨特的多核架構與模數轉換器(ADC)與電源管理電路集成在一起的xCORE Analog系列。

　　“我們也提供免費的xTIMEcomposer開發(fā)工具和xSOFTip庫，以支持我們的客戶去快速實現(xiàn)其應用。”

Molex：智能工業(yè)為創(chuàng)新性的互連方案帶來大量機會

　　工業(yè) 4.0 的特點在于物聯(lián)網 (IoT) 的形成，其中網絡化的傳感器陣列將監(jiān)控生產環(huán)境中的無數因素。例如，除了庫存水平、能耗以及資產跟蹤和資產管理之外，對于倉庫還將監(jiān)控其溫度、濕度和照明條件。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/270390.htm

　　工業(yè)流程優(yōu)化帶來的復雜挑戰(zhàn)將推動高效人機界面 (HMI) 中的眾多應用，而 Molex 在這方面可以為結合并使用了多開關格式和布局的設計提供電容式觸摸傳感器。

　　工業(yè) 4.0 將部署使用極低功率無線技術的、具有移動、微型化和網狀網絡特點的“智能”設備，而 Molex 則供應一系列多種標準天線，適用于各種 IoT 和 M2M 應用。這些產品可以極快的部署，加快上市速度。當前選用的 Molex 標準天線設計用于 ISM 和蜂窩基帶上的 M2M 通信，以及運行 Wi-Fi® 和移動電視的應用。

　　Molex中國區(qū)域銷售經理JuiGoy Eng

　　Molex中國區(qū)域銷售經理JuiGoy Eng說，智能工業(yè)應用可以為創(chuàng)新性的互連解決方案帶來大量機會，尤其在于，Molex 還為分布式控制系統(tǒng)提供解決方案。值得注意的是，Molex 在現(xiàn)場總線的供貨方面扮演著積極的角色，這是一種設計用于實時分布式控制、采用各種協(xié)議的計算機網絡。Molex 為現(xiàn)場總線的四種技術提供互連解決方案：DeviceNet 和 PROFIBUS，這兩種一般視為是工業(yè)自動化中較為傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線，以及基于以太網的 PROFINET 和 EtherNet/IP。

　　Molex 現(xiàn)場總線互連解決方案的設計可承受各種惡劣、侵蝕性的工業(yè)條件，并且各組件的密封可以耐受灰塵與液體影響，符合 IP67 之類的標準。

　　Molex 的Micro Change M12 Cat6a 連接器系統(tǒng)能達到每秒10GB 以太網速度, 是在嚴苛環(huán)境下高速數據傳輸應用的理想選擇。

　　工業(yè)互連解決方案領域的另一趨勢是激光直接成型 (LDS)，可以實現(xiàn)模塑互連器件 (MID)，將印刷電路板和連接器集成為一個整體的組件。LDS 化合物采用多種低溫和高溫塑料開發(fā)而成，可以成型為所需的結構，然后在三維方向上接受激光束的加工。所產生的結構可以為復雜的三維形狀組件提供電氣連接，同時可以忽略一塊或多塊印刷電路板的因素影響。

　　工業(yè) 4.0 還將需要光纖互連產品，而 Molex 現(xiàn)已開發(fā)出全球第一種全集成的 4x28Gbps 光學引擎，可以實現(xiàn) 100 Gbps 的以太網互連與 EDR InfiniBand 互連以及嵌入式光端機。

　　Molex 還開發(fā)出了圓形透鏡 MT 擴束互連解決方案，能夠滿足數據密集型行業(yè)中對光纖的特定要求。

　　對于工業(yè) 4.0 所需要的高帶寬通信，Molex 也提供緊湊式的 zCD™ 互連系統(tǒng)，可以支持電信與數據網絡中的下一代應用。Molex 的 zCD 互連解決方案能夠在 400 Gbps 的數據速率下進行數據傳輸(16 條通道下各 25 Gbps)，同時具有絕佳的信號完整性。

　　基于單模硅光子學技術，Molex 為 zCD 連接器提供的有源光纜 (AOC) 組件可以在高達 28 Gbps 的速率下提供 16 條雙向信道，即 400 Gbps 的聚合帶寬，而所采用的標準接口極為緊湊。zCD AOC 組件的傳輸距離可達 4 公里，所需成本與功率僅為長距離光學模塊的幾分之一，主要用于400 Gbps 的以太網應用。