部署工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接，你不得不知的這些方案！

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的不斷深化，工業(yè)數(shù)據(jù)貫穿著整個產(chǎn)品全生命周期和企業(yè)全價值鏈始終，日益成為推動變革的關(guān)鍵力量。而通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，則能夠把數(shù)據(jù)變成信息，信息變成決策，決策變成執(zhí)行，從而推動了生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的變革。

作為未來工廠的支柱，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)是指各種工業(yè)物理資產(chǎn)到系統(tǒng)的各個節(jié)點的之間的連接，其支持通過中央控制室訪問全廠范圍內(nèi)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程工廠管理、集中生產(chǎn)安排和實時診斷。因此，選擇合適的連接技術(shù)是構(gòu)建適應(yīng)未來智慧工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵，ADI利用長久積累的工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識可以提供優(yōu)化的解決方案和技術(shù)，以應(yīng)對當今面臨的工業(yè)連接挑戰(zhàn)。

有線連接解決方案

有線連接技術(shù)目前仍然是工業(yè)領(lǐng)域采用的主要技術(shù)，現(xiàn)有的工廠網(wǎng)絡(luò)廣泛采用舊式串行接口，以確保獲得不會中斷的高性能連接。這些接口簡單易用，但缺乏以太網(wǎng)所具備的直接IP尋址優(yōu)勢，后者是控制層級采用的主要技術(shù)。此外，未來，工廠環(huán)境中勢必會出現(xiàn)新舊設(shè)備共存的現(xiàn)象，新的有線連接技術(shù)將有助于實現(xiàn)新舊設(shè)備互用。

ADI有線連接解決方案采用新的串行和以太網(wǎng)技術(shù)，提供出色的性能、可靠性和覆蓋范圍，例如與邊緣傳感器或驅(qū)動器的最后一英里連接，可使用10BASE-T1L和IO-Link來實現(xiàn)；對于高速應(yīng)用，可使用低延遲千兆以太網(wǎng)、MLVDS和RS-485；對于工業(yè)PC連接，ADI提供高度可靠的新型隔離式USB解決方案等。

工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)平臺解決方案包含加入星型、線型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓撲所需的所有技術(shù)，包括通信控制器、閃存、RAM、以太網(wǎng)交換機和PHY。它們包括完整的多協(xié)議軟件解決方案，可以在具有不同軟件映像的所有終端系統(tǒng)中使用一種硬件設(shè)計，以支持不同的工業(yè)協(xié)議。主機處理器通過ADI的統(tǒng)一接口和以太網(wǎng)、SPI或UART連接連接到網(wǎng)絡(luò)接口。統(tǒng)一接口簡化了與任何主機控制器的通信并提供一個通用接口以支持所有協(xié)議堆棧。這樣可確保實現(xiàn)多協(xié)議連接，無需對應(yīng)用程序主機代碼進行任何更改，從而消除了軟件集成的設(shè)計負擔。ADI的工業(yè)以太網(wǎng)平臺解決方案為完整的網(wǎng)絡(luò)接口解決方案，包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，可以管理主機處理器的工業(yè)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)流量，能為各種工業(yè)、儀器儀表和其他設(shè)備提供設(shè)備連接，其模塊和嵌入式參考設(shè)計包含完整的多協(xié)議軟件，包括以太網(wǎng)/IP、PROFINET、帶有ModBus的EtherCAT和PowerLink等。此外，ADI Chronous網(wǎng)絡(luò)接口解決方案為完整的通信子系統(tǒng)，可以快速、簡單地將工業(yè)以太網(wǎng)連接納入任何終端系統(tǒng)，例如支持遠距離、可靠的10BASE-T1L以太網(wǎng)連接的MAC PHY ADIN1110 和PHY ADIN1100 等。

IO-Link解決方案

IO-Link是一種標準化技術(shù)(IEC 61131-9)，獨立于現(xiàn)場總線、開放式的點到點的通信，是適用于工業(yè)控制中最底層的設(shè)備（如簡單的傳感器/執(zhí)行器）的工業(yè)通訊接口，使得設(shè)備可以集成到幾乎任何現(xiàn)場總線或者是自動化系統(tǒng)中。

IO-Link系統(tǒng)由許多IO-Link從站設(shè)備（具有IO-Link協(xié)議的傳感器/執(zhí)行器，具有IO-Link 協(xié)議的集線器與普通的傳感器/執(zhí)行器組合），通過標準電纜，連接到IO-Link主站組成。其能夠?qū)鹘y(tǒng)的二進制或模擬傳感器變成智能傳感器，不再只是收集數(shù)據(jù)，還允許用戶根據(jù)獲取的有關(guān)線上其他傳感器的健康和狀態(tài)的實時反饋，以及需要執(zhí)行的操作，在遠程更改其設(shè)置。IO-Link技術(shù)通過一個通用物理接口，使傳感器變得可以互換，該接口使用協(xié)議棧和IO器件描述(IODD)文件來實現(xiàn)可配置的傳感器端口。它切實做到即插即用，并且能夠?qū)崟r重新配置參數(shù)。

隨著工業(yè)自動化系統(tǒng)日益互連和智能化以適應(yīng)集中控制和優(yōu)化生產(chǎn)的需求，IO-Link接口已成為關(guān)鍵設(shè)備之一。ADI在IO-Link技術(shù)上早早開始了投入，至今已經(jīng)擁有非常完整的IO-Link產(chǎn)品系列，能提供全套IO-Link網(wǎng)關(guān)和傳感器器件，且具有相應(yīng)領(lǐng)域的專業(yè)知識，可以幫助構(gòu)建低功耗、高效的IO-Link平臺。采用經(jīng)過驗證的設(shè)計，快速、輕松地開發(fā)解決方案，或者嘗試使用ADI公司的評估套件，其中包含配置軟件，可加快系統(tǒng)設(shè)置過程。ADI解決方案尺寸小巧，且非常可靠，因此無需使用多個外部保護組件，這使系統(tǒng)尺寸減小高達50%。

串行連接解決方案

在工業(yè)通信環(huán)境下，串行連接用于實現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)之間的點對點通信，實現(xiàn)工業(yè)級可靠連接，并且易于布線。而無論是廣泛使用的4-20mA，還是隔離式和非隔離式RS-485、RS-232、RS-422、RS-562和CAN收發(fā)器等，ADI公司都能提供各種產(chǎn)品解決方案，例如用于工業(yè)系統(tǒng)的4-20mA產(chǎn)品系列提供高水平的精度、集成度和靈活性，具有替代產(chǎn)品所不具備的性能規(guī)格和較長使用壽命。

值得一提的是，其中數(shù)字隔離器、隔離收發(fā)器和隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用iCoupler和isoPower技術(shù)，能夠在設(shè)計中實現(xiàn)隔離，并且不存在采用光耦合器時的許多限制。例如基于iCoupler數(shù)字隔離技術(shù)數(shù)據(jù)速率高達12 Mbps的USB 2.0兼容SOIC元件，能夠?qū)崿F(xiàn)EMC保護和安全隔離性能，減小設(shè)計尺寸、縮短設(shè)計時間并降低系統(tǒng)成本，滿足工業(yè)應(yīng)用要求的嚴苛標準。其他支持串行連接的接口器件包括鍵盤控制器、電平轉(zhuǎn)換器和高壓保護產(chǎn)品，如通道保護、故障保護、過壓保護以及防閂鎖開關(guān)和多路復(fù)用器。

無線連接解決方案

工業(yè)應(yīng)用中使用無線通信已有很多年，初期用于對起重機和其他活動設(shè)備實施基本控制。在近幾十年采用更加標準化的無線連接技術(shù)之后，開始對更廣泛的終端設(shè)備提供控制。在工業(yè)應(yīng)用中，任何單種無線技術(shù)都無法滿足所有需求。低帶寬和低功率技術(shù)更適合只需偶爾連接的儀表設(shè)備。與之相反，對于部署在繁忙廠區(qū)中，有多個傳感器同步不間斷通信的無人搬運車(AGV)，則應(yīng)選擇更高帶寬的選項。

ADI的多種無線通信技術(shù)，包括SmartMesh、5G、低功耗藍牙(BLE)，以及60 GHz無延遲無線數(shù)據(jù)連接等，讓我們無需部署有線網(wǎng)絡(luò)，即可連接偏遠和難以到達的危險區(qū)域的傳感器，而先進的無線子系統(tǒng)和完整的信號鏈解決方案，能進一步降低設(shè)計難度和加快部署速度。

無線SmartMesh網(wǎng)絡(luò)

ADI公司的SmartMesh收發(fā)器是一款低功耗、非?？煽康幕跇藴实臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)解決方案，可以延長電池的使用壽命。SmartMesh網(wǎng)絡(luò)能夠在嚴苛的RF環(huán)境中提供高于99.999%的數(shù)據(jù)可靠性，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商選擇使用該網(wǎng)絡(luò)在危險的偏遠位置提供重要的低帶寬傳感器測量數(shù)據(jù)，SmartMesh產(chǎn)品無需進行網(wǎng)絡(luò)堆棧開發(fā)，提供加密、驗證和消息完整性檢查。

SmartMesh網(wǎng)絡(luò)由高度可擴展的自成形多躍點節(jié)點網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)管理器構(gòu)成，這些節(jié)點稱為智能微塵，用于收集和中繼數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)性能和安全，并與主機應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。值得一提的是，SmartMesh還是一個時間同步網(wǎng)絡(luò)，可以做到各個節(jié)點的時間精確同步。

5G

利用高度可靠、低延遲的連接(URLLC)，5G技術(shù)擴大了無線連接在制造和其他工業(yè)應(yīng)用中的潛力。現(xiàn)在，即使在嚴苛的RF環(huán)境中，也幾乎可以在任何位置增加連接，以增加機器數(shù)據(jù)捕捉量、改善工作場所的靈活性，以及消除繁雜的電纜布設(shè)。ADI是5G無線電技術(shù)的市場領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)擁有廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，為未來的在建場所和現(xiàn)有工廠部署5G專用網(wǎng)絡(luò)。

60 GHz無延遲無線數(shù)據(jù)鏈路

無線連接在革新傳統(tǒng)有線連接的過程里，最受人詬病的問題就是鏈路會存在延遲，而實時性是工業(yè)場景里非?？粗氐闹笜?，所有基于數(shù)據(jù)包的無線連接標準都存在鏈路延遲的問題，這是技術(shù)本質(zhì)決定的。雖然有些技術(shù)可以將延遲縮短，但是也很難保證從指令發(fā)出到設(shè)備接受并執(zhí)行整個過程里延遲不會超出協(xié)議（如EtherCAT）的要求。

60GHz技術(shù)采用直接發(fā)送的位流，能以最快的速度將無線數(shù)據(jù)鏈路打通，ADI的ADMV9611和ADMV9621 60 GHz解決方案便能夠提供媲美有線連接的性能，得益于ADMV9611和ADMV9621 PCB子系統(tǒng)創(chuàng)建的完整毫米波(mmWave)無線鏈路，提供全雙工操作，而通過使用此技術(shù)，ADI得以為工業(yè)自動化應(yīng)用提供實時、高度可靠的連接，并且其適應(yīng)性也很高。

低功耗藍牙BLE

BLE仍然是構(gòu)建更智能、連接程度更高的世界的一大支柱，特別是隨著藍牙技術(shù)規(guī)格的不斷優(yōu)化，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)長距離、精準定位及大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等應(yīng)用場景，很適合各種智慧工廠的應(yīng)用場景，如人員及設(shè)備資產(chǎn)的定位、商業(yè)照明、設(shè)備控制、自動化、傳感器網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測系統(tǒng)等。

藍牙技術(shù)的另一個顯著的成本優(yōu)勢是其芯片和模塊具有競爭力的價格。預(yù)計到2023年，每年將有近16億部藍牙低能耗設(shè)備出貨。其中一個原因是因為藍牙芯片和模塊的成本非常低。與包括Wi-Fi在內(nèi)的其他無線芯片和模塊相比，芯片和模塊的總成本(包括支持組件)要低得多。ADI達爾文系列微控制器和超低功耗集成式BLE 5.2無線電可以用于解決智能工廠中部署數(shù)百萬個無線設(shè)備的連接挑戰(zhàn)。

原文轉(zhuǎn)自亞德諾半導(dǎo)體