隨著設(shè)備制造商希望通過實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備來提高資產(chǎn)利用率,、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，以及通過采用預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)來降低維護(hù)成本和設(shè)備停機(jī)時(shí)間,，從而提高設(shè)備的吞吐量,，狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用變得越來越重要。狀態(tài)監(jiān)控也被用于提升制造質(zhì)量和制造工廠的安全性,。

鑒于計(jì)劃外停機(jī)的成本可能占總制造成本的近四分之一,，所以采用預(yù)測(cè)性維護(hù)有望大幅節(jié)省成本并提高生產(chǎn)力。關(guān)注狀態(tài)監(jiān)控的工業(yè)市場(chǎng)報(bào)告顯示,，這個(gè)市場(chǎng)的復(fù)合年均增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)在25%至40%之間,，主要受兩大增長(zhǎng)領(lǐng)域推動(dòng)。第一,，是增加智能傳感器的部署數(shù)量,，用于監(jiān)測(cè)資產(chǎn)的運(yùn)行狀況；第二,，是加大人工智能和高級(jí)分析的使用,，將資產(chǎn)運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的見解，以部署預(yù)測(cè)性維護(hù)功能,，創(chuàng)造以服務(wù)為基礎(chǔ)的新型預(yù)測(cè)性維護(hù)業(yè)務(wù)模式機(jī)遇,。新型狀態(tài)監(jiān)控的部署增長(zhǎng)涉及各種行業(yè)，包括水和廢水處理,、制造,、食品和飲料、制藥,、金屬和采礦,、能源,、石油和天然氣裝置等。在這些行業(yè)中,，狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備應(yīng)用（泵,、壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)），而是擴(kuò)展到適合CNC機(jī)床,、機(jī)床,、編碼器,、傳送帶,、機(jī)器人和儀器儀表等新應(yīng)用。要使?fàn)顟B(tài)監(jiān)控應(yīng)用不斷得到發(fā)展,，需要解決的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是,，實(shí)現(xiàn)智能傳感器與更高級(jí)別的管理系統(tǒng)之間的連接，后者根據(jù)從被監(jiān)控的資產(chǎn)獲取的信息實(shí)施操作,。

圖1：狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用

截止目前,，狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用一直使用有線或無線連接解決方案，具體由終端應(yīng)用要求決定,。無線連接解決方案在部署方面存在優(yōu)勢(shì),，但帶寬和/或電池壽命通常受到限制。有線連接解決方案有時(shí)受到數(shù)據(jù)帶寬限制,，在惡劣的工業(yè)環(huán)境下無法支持長(zhǎng)距離傳輸,，且通常需要采用單獨(dú)的電源線?；?00BASE-TX/10BASE-T的現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)解決方案通過帶PoE的CAT-5或CAT-6/e電纜提供高達(dá)100-Mb速率的高數(shù)據(jù)帶寬,，但覆蓋距離在100米之內(nèi)，且不能在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)使用,，因?yàn)樗鼈兪歉吖β式鉀Q方案,。狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用需要能夠支持潛在的遠(yuǎn)程傳感器，這些傳感器需要在一個(gè)空間和功率受限的IP66/67外殼中進(jìn)行遠(yuǎn)程通信,，因?yàn)樵撏鈿け徊渴鹪趷毫拥墓I(yè)環(huán)境中,。這些受限的傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用需要采用一種低功耗、高數(shù)據(jù)帶寬的通信解決方案,，通過一根低成本,、易于安裝的電纜（采用小型電纜接頭）將電能和數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鞲衅鞴?jié)點(diǎn)。

由IEEE制定的新單對(duì)以太網(wǎng)(SPE)物理層標(biāo)準(zhǔn)為傳輸資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息,，實(shí)施狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用提供了新的連接解決方案,。10BASE-T1L是在2019年11月7日經(jīng)過IEEE認(rèn)證的新以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3cg-2019)。這將通過與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)器件的無縫以太網(wǎng)連接顯著提高工廠運(yùn)營(yíng)效率,，變革自動(dòng)化行業(yè),。10BASE-T1L解決了至今為止一直限制現(xiàn)場(chǎng)使用以太網(wǎng)的挑戰(zhàn),。這些挑戰(zhàn)包括功率、帶寬,、布線,、距離、數(shù)據(jù)島以及本質(zhì)安全0區(qū)（危險(xiǎn)區(qū)域）應(yīng)用,。通過解決后裝升級(jí)以及前裝安裝的挑戰(zhàn),，10BASE-T1L將有助于獲得以前無法獲取的新資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息，并將它們無縫傳送給控制層,、云/私人服務(wù)器,。這些新的見解將通過從現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)到云或私人服務(wù)器的融合以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（請(qǐng)參見圖2），讓數(shù)據(jù)分析,、運(yùn)營(yíng)見解和生產(chǎn)力提高成為可能,。

而10BASE-T1L無需采用傳統(tǒng)通信用于連接至控制和管理網(wǎng)絡(luò)的耗電復(fù)雜網(wǎng)關(guān)，可跨信息技術(shù)(IT)和操作技術(shù)(OT)網(wǎng)絡(luò)使能融合以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),。通過此融合網(wǎng)絡(luò),，可簡(jiǎn)化安裝和器件更換，加快網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和配置,。最終將加快軟件更新,，簡(jiǎn)化根本原因分析和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)資產(chǎn)維護(hù)。10BASE-T1L物理層與消息傳輸協(xié)議(MQTT)融合,，為現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)提供消息傳輸協(xié)議,，其中，低功耗智能傳感器僅占用少量?jī)?nèi)存空間,。MQTT將資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息直接與云或私人服務(wù)器連接,，以實(shí)施高級(jí)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而采用預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù),。

要與支持10BASE-T1L的現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)通信,，需要具有集成介質(zhì)訪問控制(MAC)的主機(jī)處理器、無源介質(zhì)轉(zhuǎn)換器或具有10BASE-T1L端口的交換機(jī),。無需其他軟件,、自定義TCP/IP堆棧和特殊驅(qū)動(dòng)程序（請(qǐng)參見圖3）。這就使10BASE-T1L器件具有明顯優(yōu)勢(shì)：

圖2：融合IT/OT網(wǎng)絡(luò)上的資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息

圖3：采用10BASE-T1L PHY的現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn),、智能傳感器連接

? 10BASE-T1L是一種功耗極低的物理層技術(shù),，可以采用高數(shù)據(jù)帶寬連接解決方案實(shí)現(xiàn)極低功耗的智能傳感器部署。

? 通過10BASE-T1L連接的智能傳感器可通過網(wǎng)絡(luò)訪問,，并可隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程更新,。傳感器變得越來越復(fù)雜，軟件也更有可能更新?，F(xiàn)在,，通過快速以太網(wǎng)連接,，可在現(xiàn)實(shí)時(shí)間段內(nèi)做到這一點(diǎn)。

? 訪問高級(jí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)診斷工具簡(jiǎn)化根本原因分析,。

? 通過單條長(zhǎng)達(dá)或超過1千米的雙絞線（在單條雙絞線上同時(shí)傳輸功率和數(shù)據(jù)）,，提高智能傳感器安裝的靈活性。

? 現(xiàn)在,，通過在現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,，我們可以遠(yuǎn)程獲取并隨時(shí)隨地訪問資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息，使得維護(hù)人員無需再“四處走動(dòng)”來監(jiān)控資產(chǎn)運(yùn)行狀況,，幫助大幅節(jié)省了成本,。

ADIN1100（ADI的10BASE-T1L PHY）可以在超過1200米長(zhǎng)的單條雙絞線上實(shí)現(xiàn)更低功耗的以太網(wǎng)連接，其功耗僅為39 mW,。采用10BASE-T1L之后,，可在單條雙絞線上同時(shí)提供功率和數(shù)據(jù),。10-Mb數(shù)據(jù)帶寬通信鏈路可在同一條電纜上傳輸大量功率,，為現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)提供智能傳感器、功率和連接帶寬,，以實(shí)現(xiàn)新型狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用,。采用10BASE-T1L連接之后，獲取資產(chǎn)運(yùn)行狀況信息變得更加容易,，因?yàn)檫@些信息現(xiàn)在可通過融合IT/OT以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)獲取,。10BASE-T1L可在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)使用（本質(zhì)安全區(qū)域0），用于實(shí)施過程自動(dòng)化部署,，有時(shí)候被稱為以太網(wǎng)APL,。10BASE-T1L/以太網(wǎng)APL將提供新的低功耗連接解決方案，將資產(chǎn)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)智能傳感器連接到用于實(shí)施AI和高級(jí)分析的高級(jí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),，從而將資產(chǎn)運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可操作的信息,，以部署新的預(yù)測(cè)維護(hù)服務(wù)。

圖4：ADI公司,，狀態(tài)監(jiān)控功能

ADI公司為狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用提供完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案,，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。ADI致力于利用在檢測(cè),、信號(hào)處理,、連接、機(jī)械封裝技術(shù)和AI等領(lǐng)域數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn),，實(shí)現(xiàn)下一代狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用,。ADI OtoSense?是一款A(yù)I驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)傳感和解譯聲音,、振動(dòng),、壓力,、電流或溫度等信息，用于連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控和按需診斷,，以在各級(jí)客戶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)AI集成,。它可以實(shí)時(shí)在終端上的現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)上運(yùn)行（在線和離線），以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資產(chǎn)實(shí)施持續(xù)狀態(tài)監(jiān)控,。ADI OtoSense?可以自行檢測(cè)異常,，通過與狀態(tài)監(jiān)控領(lǐng)域?qū)＜医换ゲ粩鄬W(xué)習(xí)，可創(chuàng)建數(shù)字指紋以幫助識(shí)別故障,，并可以提早預(yù)測(cè)故障,，從而避免發(fā)生代價(jià)高昂的停機(jī)、損壞或重大故障,。

將ADI在檢測(cè),、信號(hào)鏈和系統(tǒng)設(shè)計(jì)考量等方面的深厚領(lǐng)域知識(shí)與我們的AI檢測(cè)和解譯平臺(tái)融合，幫助客戶更快部署新狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),；通過訪問更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)和信息,，從他們的狀態(tài)監(jiān)控解決方案中獲取更多價(jià)值；改善客戶的制造工藝,，延長(zhǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)使用壽命,，減少意外停機(jī)時(shí)間，同時(shí)保持最高水平的質(zhì)量和安全,。ADI的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)級(jí)解決方案提供技術(shù)和信息,，為部署的設(shè)備創(chuàng)建新的、高價(jià)值的預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)產(chǎn)品,。

作者簡(jiǎn)介

Maurice O’ Brien是ADI公司工業(yè)自動(dòng)化部的戰(zhàn)略營(yíng)銷經(jīng)理,。他負(fù)責(zé)交付以工業(yè)自動(dòng)化為重點(diǎn)的系統(tǒng)級(jí)解決方案。在此之前,，Maurice在ADI公司的工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域工作了3年,，在電源管理應(yīng)用和營(yíng)銷領(lǐng)域工作了15年。他擁有愛爾蘭利默里克大學(xué)的電子工程學(xué)士學(xué)位,。