《電子技術(shù)應(yīng)用》
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從工業(yè)到智能工業(yè),,ST亮出了“控制,、通信,、傳感”三把利器

2018-07-14

  從人類社會(huì)的整體進(jìn)程來看,,工業(yè)革命對(duì)其發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速增長,,城市化建設(shè)快速推進(jìn),,不同地區(qū)能夠無障礙交流,世界逐步形成一個(gè)整體,。第一次工業(yè)革命以水和蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備為標(biāo)志,,使工廠代替了手工工場,用機(jī)器代替了手工勞動(dòng),;第二次工業(yè)革命通過分工概念和使用電力,,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),,使驅(qū)動(dòng)機(jī)制發(fā)生了改變,;第三次工業(yè)革命基于使用電子產(chǎn)品和IT技術(shù)來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化,機(jī)器被大量取代,;如今人類社會(huì)將迎來第四次工業(yè)革命,,使用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)、通信,、物聯(lián)網(wǎng)和分散式?jīng)Q策,,使得機(jī)器被部分取代和關(guān)聯(lián),也就是我們一直在講的智能工業(yè),。

  從工業(yè)到智能工業(yè),,意味著工廠的生產(chǎn)效率更高,供應(yīng)鏈的靈活性和定制化可能性更大,,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的生產(chǎn),,減少廢棄物,減少能耗,,為員工提供更加安全的工作環(huán)境,,在工作場所實(shí)現(xiàn)更佳的人機(jī)協(xié)作,優(yōu)化機(jī)器和工具的使用,。要實(shí)現(xiàn)這些既定目標(biāo)需要新增設(shè)備的升級(jí)也伴隨舊設(shè)備的改造,,這就要求工業(yè)設(shè)備更高效,更安全,、更智能,、具有更多連接功能。所有關(guān)鍵應(yīng)用的核心包括過程控制,、工廠自動(dòng)化,、工業(yè)機(jī)器人、電機(jī)控制,、傳感器等技術(shù)支持,。

  在很多半導(dǎo)體公司看來,,從工業(yè)到智能工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)蘊(yùn)藏著巨大的市場發(fā)展機(jī)會(huì),這個(gè)過程需要大量的通信,、傳感,、控制等電子元器件,意法半導(dǎo)體的已有產(chǎn)品體系也可以為工業(yè)升級(jí)提供多種解決方案,。在近期的媒體發(fā)布會(huì)上,,意法半導(dǎo)體公司Discreates及Analog Sub產(chǎn)品部市場及應(yīng)用資深總監(jiān)Francesco Muggeri就介紹了公司在智能工業(yè)領(lǐng)域的布局,他表示,,“我們擁有超過30年的工業(yè)應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn),,深入了解應(yīng)用知識(shí),有助于優(yōu)化產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案,,能夠基于行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù),,提供最廣泛的產(chǎn)品系列,覆蓋技術(shù)包括傳感器,、電源管理,、MCU、通信IC,、信號(hào)調(diào)節(jié),、電機(jī)控制和執(zhí)行,擁有完整的供應(yīng)鏈,。同時(shí),,我們擁有CMOS、BCD,、MEMS,、功率晶體管、分立式二極管等制造工藝,,可以滿足摩爾定律的小型化需求,。”

  從模擬到數(shù)字化的運(yùn)動(dòng)控制

  運(yùn)動(dòng)控制是所有工業(yè)設(shè)備的核心部分,,尤其是電機(jī)控制,,意法半導(dǎo)體的功率晶體管、電機(jī)控制和微控制器擁有大功率和簡潔性,,適用于智能工業(yè),。Francesco Muggeri介紹,“我們提供了豐富的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,,在廣泛的額定電壓和電流范圍上滿足了有刷直流電機(jī),、步進(jìn)電機(jī)和無刷直流電機(jī)的需求,其中STSPIN系列包括STSPIN800系列,,適用于3D打印和舞臺(tái)照明,;STSPIN200系列適用于電子氣門和電子門鎖,;STSPIN32系列適用于機(jī)械臂、電動(dòng)工具和工業(yè)自動(dòng)化和控制,。我們的優(yōu)勢在于,,集成度高,工作電壓范圍大,,配備全套保護(hù)功能,。”

  意法半導(dǎo)體的片上電氣隔離技術(shù)也屬業(yè)界領(lǐng)先,,系統(tǒng)級(jí)封裝的特征在于異構(gòu)集成,,提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性、安全性和可靠性,。在醫(yī)療設(shè)備中,,如果中間隔離沒有做好,會(huì)危及病人的生命,。Francesco Muggeri 強(qiáng)調(diào),,“我們可以幫用戶隔離傳輸各種信息,這里所謂的片上隔離是硅晶片級(jí)別的隔離,,高電壓及各種認(rèn)證都可以滿足,適合各種應(yīng)用,,包括:隔離傳感器,,隔離馬達(dá),隔離電源等,,可以帶來更強(qiáng)的穩(wěn)定性,,更安全的工作環(huán)境?!?/p>

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  采用STSPIN系列產(chǎn)品的3D打印機(jī),,打印出的產(chǎn)品非常平滑

  除了STSPIN系列,STDrive柵極驅(qū)動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生必要的電壓和電流電平,,以準(zhǔn)確有效地激活工業(yè),、消費(fèi)品、計(jì)算機(jī)和汽車應(yīng)用中的功率數(shù),。STDrive系列適用于電動(dòng)/混合動(dòng)力車輛,、1200V逆變器、服務(wù)器,、UPS,、壓縮機(jī)和太陽能。其電源設(shè)備具有可靠性高,、緊湊,、成本效益高的特性,,包括應(yīng)用于太陽能和工業(yè)泵的IGBT、應(yīng)用于工廠自動(dòng)化和工業(yè)空調(diào)的IPM-SLLIMM,,以及應(yīng)用于機(jī)械臂,、工業(yè)用驅(qū)動(dòng)器和工業(yè)自動(dòng)化和控制的功率模塊Acepack??梢钥闯鯥PM-SLLIMM側(cè)重小功率應(yīng)用,,ACBPACK側(cè)重大功率領(lǐng)域,都可以工作在175V的環(huán)境下,。意法半導(dǎo)體的優(yōu)勢在于,,可以在一個(gè)封裝中放不同的晶元。

  用智能化的方式連接和驅(qū)動(dòng)工業(yè)傳感器和執(zhí)行器

  智能工業(yè)的另一重要體現(xiàn)在于,,設(shè)備之間的通信功能,,通信的需求多種多樣,因此機(jī)器互聯(lián)需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),,在工業(yè)領(lǐng)域,,IO-Link標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛。意法半導(dǎo)體的方案用于IO-Link的主機(jī)和設(shè)備,,以及通用型收發(fā)器,;具有簡單且兼容的特性,不需要特殊電纜,,與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)完全兼容,,無需現(xiàn)場總線;具有高功能型,,高性能過程數(shù)據(jù)傳輸,,自動(dòng)參數(shù)設(shè)置和擴(kuò)展診斷,提供錯(cuò)誤檢測和校正功能,,輕松處理,。

  意法半導(dǎo)體用于工廠自動(dòng)化的通信解決方案包括IO-Link系列、IPS系列和KNX系列,,其中IO-Link系列支持工業(yè)傳感器和過程控制,;IPS系列支持可編程邏輯控制、工業(yè)PC外接I/O,,數(shù)控機(jī)床和適用于各類負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器,;KNX適用于智能樓宇。通過ST的L6360控制器可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)主機(jī)控制四個(gè)從機(jī),,從而檢測各種信息進(jìn)行回傳,。

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  采用意法半導(dǎo)體產(chǎn)品的預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)

  預(yù)測性維護(hù)在工業(yè)環(huán)境中一直扮演著日益重要的角色,物聯(lián)網(wǎng)組件的持續(xù)增長也提供了比以前更多的信息。結(jié)合各種傳感器,,現(xiàn)代工業(yè)軟件比過去憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷確定何時(shí)需要更換設(shè)備部件更加有效,。據(jù)統(tǒng)計(jì),預(yù)測性維護(hù)能夠減少多達(dá)50%的停機(jī)時(shí)間,,還可以節(jié)省多達(dá)40%的設(shè)備和維護(hù)成本,。

  自動(dòng)化時(shí)代的MEMS,符合工業(yè)4.0要求

  各種傳感器是智能工業(yè)的環(huán)境信息采集端,,只有采集了準(zhǔn)確的外部信息才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制,。意法半導(dǎo)體的傳感器種類非常全,包括運(yùn)動(dòng),、振動(dòng),、角度測量,溫度監(jiān)控和校準(zhǔn),,環(huán)境濕度監(jiān)控,,環(huán)境氣壓監(jiān)控,聲學(xué)監(jiān)控,,以及接近,、位置、物體檢測,,已經(jīng)應(yīng)用在多種消費(fèi)電子產(chǎn)品中,,當(dāng)然他們也看到了工業(yè)應(yīng)用的機(jī)會(huì),想要進(jìn)入工業(yè)市場,。對(duì)比工業(yè)應(yīng)用,,大家都認(rèn)為消費(fèi)電子應(yīng)用對(duì)元器件的要求較低,面對(duì)在工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)不足如何進(jìn)行彌補(bǔ),?

  Francesco Muggeri分析,“我們關(guān)注工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有30多年的歷史,,對(duì)各種應(yīng)用了解很深,,不能說ST在工業(yè)領(lǐng)域沒有傳感器,只是在消費(fèi)領(lǐng)域的出貨量比較大,,這些數(shù)據(jù)對(duì)于消費(fèi)者更透明,,他們了解更多。其實(shí)我在1995年加入了ST,,是ST第一批設(shè)計(jì)工程師,,我們剛開始不是從消費(fèi)電子開始設(shè)計(jì)產(chǎn)品的,而是從工業(yè)和汽車開始做的,,只是相對(duì)于消費(fèi)電子領(lǐng)域,,工業(yè)應(yīng)用更分散,但是我們的工藝和技術(shù)能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求,我們可以成為一線的供應(yīng)商,,這中間可能需要了解客戶的需求,,做更過工作才能將產(chǎn)品帶給客戶?!?/p>


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