从工业到智慧工业需要做哪些准备 | 智慧产品圈

原创 慕容素娟 2018-07-31
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  近日,ST意法半导体功率及分立器件市场部、亚洲区市场营销及应用高级总监Francesco Muggeri与中国媒体见面,详谈了智慧工业的发展趋势和特点,以及ST在智慧工业上的核心解决方案,以下内容根据Muggeri的演讲要点整理。


                                        
                                             图:Francesco Muggeri


  01 智慧工业的发展趋势和特点


  从工业到智慧工业一共经历了4次工业革命。


  第一次工业革命在18世纪,全世界第一个工业化的国家是英国,英国的工业化是从改变驱动能量开始,从使用人力、牲畜力到使用水和蒸汽的力量。


  第二次工业革命在20世纪初,电力大量应用,改变了整个工业的能源。


  第三次工业革命从70年代开始,电子信息技术进入工业化,这也极大提升了工业自动化的程度。第三次工业革命之后,大量自动化设备进入实际应用,但是这些机器都是相互独立的。


  第四次工业革命的到来,让机器被大量地互联;同时,这些机器也能够实现分布式的决策,现在一个人就可以管理一条非常大的全自动化生产线。

                                    
  智慧工业有几个重要趋势:


  第一,更智能:更智能就意味着需要有足够的能力去感知工厂、生产线的各种数据。


  第二,更高效率:减少浪费,能够快速应对市场的需求。


  第三,更多的互联接入和更多的监控:能够保证设备在每个阶段得到良好的管理。


  第四,更安全:要更好地保护员工。在这方面,大数据以及人工智能的应用,也会进入到工业4.0里。


  整个工业自动化的生态系统,一部分是执行器件,包括各种负载、马达。另一部分是传感器,传感器可以感知生产线所有设备和各种数据。各种传感器的数据最后会进入集中式或者是分散式的电脑处理系统,或云端。各个传感器的节点和执行器件的节点,都需要和中央处理器无差错的实时连接。这些电脑相互之间也会连接,交换处理数据,下一步就是连接云端的大数据处理中心。


  02 针对智慧工业所推出的解决方案


  执行器件、马达驱动、通讯、传感器,是整个工业自动化里核心的部分。
                         

  运动控制和功率管理


  ST可以提供各种马达驱动的核心器件,覆盖从直流的有刷到无刷电机,包括步进电机,也可以覆盖不同功率的电机。


  ST带来两个新的产品,一是STSPIN233,这是应用于手持设备;二是STSPIN830,应用于交流供电设备。8系列支持带交流供电的设备,它的输入电压比较高,在各种舞台灯光、3D打印机上都可以使用。


  2系列是应用于功率小一点的的各种电子阀门、电子锁,但不仅仅限于这些,因为已经有客户开始将这个产品用在手机上。这个STSPIN233就更灵活,因为里面采用了MCU,可以用在机械臂、各种电动工具,以及各种工业自动化的控制系统里。


  另外一个非常独特的工艺,就是电气隔离。电气隔离比较典型的应用是在医疗设备上。当医疗设备和交流电连接时,如果强电和弱电的隔离做得不好,电源线上的电压就会漏到病人侧,会对病人造成生命威胁。ST的工艺可以帮助客户实现隔离,传输信号。这个可以用在多种应用里,可以做隔离的传感器,隔离的ADC,隔离的接口,隔离的马达驱动和隔离的电源。


  通信


  通信将是整个改变工业现貌的部分,因为工业4.0的基础就是机器相互连接起来,通信是这里边很重要的环节。讲通信,都是讲双向通信,不仅要把信息发过去,还要能够把信息收回来。当这些机器互联的时候,就需要一个统一的标准,这样,机器之间的通信才能够实现。


  通信的需求也是多种多样的,比如说想在现有的状态下进行通信,有些时候可能希望能够通信的距离更远,或者说需要通信完全无差错。这是为什么要介绍IO-Link标准,这个标准在工业自动化领域应用已经非常广泛。IO-LINK产品可以驱动各种负载,比如在逻辑可编控制器,包括工业I/O口,都可以使用。


  传感器


  现代工业的生产线都是流水线式的,中间有任何一个设备损坏,都会导致整个流水线停下来,中间的半成品最后都可能变成废品。这其中一个比较典型的应用,比如大型的工厂需要有很多大型的工业空调、工业制冷设备和自动循环设备,这些设备工作环境都非常恶劣,一旦设备损坏,维修成本都非常高。所以,需要可预测的维护系统,帮助检测整个设备的状态。当设备状态发生异常的时候,就采取措施;而不是等设备损坏的时候,再采取措施。


  ST可预测维护demo板可以帮助检测加速度、转速、或者位移,甚至一些人听不见的噪声,以及力矩的改变。通过这些检测结果,和出厂时候的标准样本进行对比,就可以管理设备。在发现这个设备已经出现异常,但还没有损坏的时候,就可以采取一些措施。


  经过实际应用和测算,可预测维护系统可以将因为设备损害而造成的停歇时间减少50%,可以帮助客户将因为设备损害而造成的直接的设备损失减少40%。


  ST的产品线分成三层,第一层关于执行器件,包括各种不同的负载,驱动各种不同的马达。第二层是通信方面,涵盖了所有的有线通信到无线通信。第三层是传感器,包括加速度、角度、温度等各种传感器。跟客户深度的合作和深度的定制,把各种不同的工艺集成在一个系统及封装里。

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