美信最新推出的Go-IO設(shè)計平臺是一款符合工業(yè)4.0數(shù)字工廠部署要求的方案

看起來比消費級市場門檻高，但物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域推進速度并不慢。究其原因，是因為智能制造（歐洲稱之為工業(yè)4.0，美國稱之為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）為工業(yè)企業(yè)帶來了實實在在的效益。引入先進通信技術(shù)與新型傳感器，推廣預(yù)測性維護及自診斷理念，使得工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)效率與靈活性上得到大幅提升，更低的總體設(shè)備成本，更高的產(chǎn)出，明顯高出一截的投資回報比讓大中型制造業(yè)的企業(yè)高管有動力去推動工業(yè)4.0的部署。

Maxim Integrated工業(yè)與醫(yī)療健康事業(yè)部

總經(jīng)理Jeff DeAngelis

Maxim Integrated工業(yè)與醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理Jeff DeAngelis告訴TechSugar一個案例。晶圓制造產(chǎn)線對潔凈度要求極高，潔凈室配有風扇過濾系統(tǒng)（Fan Filter Unit System，簡稱FFU）來維持晶圓制造對潔凈度與通風的要求，產(chǎn)線24小時不停歇，風扇及過濾器也要24小時運轉(zhuǎn)，一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，潔凈度下降將導(dǎo)致產(chǎn)線停線或良率降低。傳統(tǒng)FFU監(jiān)控采用人工方式，效率低而且檢測困難。為降低FFU系統(tǒng)故障率，英特爾與通用電氣合作，開發(fā)了一套新型FFU系統(tǒng)，在每一臺風扇上裝備傳感器，然后在邊緣將收集上來的數(shù)據(jù)進行分析，并將數(shù)據(jù)匯總上傳到云端。通過這一套系統(tǒng)，英特爾將FFU故障導(dǎo)致的停機時間降低為原來的1/4。這套系統(tǒng)采用了預(yù)測性維護方法，準時維護，提前準備好替換零件，讓FFU運行時間增加了97%，并有效消除了工藝偏差。

在英特爾的案例中，傳感器安裝在被監(jiān)測設(shè)備上，大量數(shù)據(jù)在本地處理，這是智能化控制正在向前沿推進的代表性案例，也是工業(yè)4.0重構(gòu)工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基本方向。要在終端及邊緣實現(xiàn)智能化控制，對工業(yè)設(shè)備模塊的小型化和低功耗提出了很高的要求，半導(dǎo)體廠商一向是小型化和低功耗的先鋒，Jeff DeAngelis認為，半導(dǎo)體廠商可以在智能制造小型化與低功耗方面做出極大貢獻，還可以為客戶提供更高靈活性與自適應(yīng)能力的方案。

英特爾產(chǎn)線風扇過濾系統(tǒng)

據(jù)Jeff DeAngelis介紹，美信最新推出的Go-IO設(shè)計平臺是一款符合工業(yè)4.0數(shù)字工廠部署要求的方案。Go-IO可同時滿足可編程邏輯控制器 (PLC) 對減小尺寸與功耗的要求，該設(shè)計平臺包括12片高度集成IC，在只有信用卡一半大小的電路板上集成了17路可配置IO、4通道IO-Link主機(為模擬和數(shù)字傳感器提供通用IO接口)，以及1路高度可靠的隔離RS-485通信通道，速率可達25Mbps。

美信工業(yè)平臺參考設(shè)計

Go-IO是美信推出的第三代PLC參考設(shè)計方案。早在2014年，美信就推出了Micro PLC（微型PLC）參考設(shè)計，“與當時市場上同等功能的PLC設(shè)計相比，Micro PLC尺寸縮小了15倍，功耗降低了50%”。2016年推出Micro PLC的改進版Pocket IO，尺寸僅為上一代的1/2.5，功耗降低30%。到Go-IO就更進一步，體積不到Pocket IO的十分之一，功耗比Pocket IO降低50%，采用三節(jié)AA電池供電，Go-IO可以工作10個小時。Jeff DeAngelis強調(diào)，Go-IO參考設(shè)計平臺代表了當前工業(yè)自動化應(yīng)用的最高集成水平，Micro PLC平臺采用了75顆芯片，到Go-IO只用12顆芯片就實現(xiàn)了Micro PLC的全部功能，并增加了對智能傳感器接口IO-Link的支持（從Pocket IO開始），“現(xiàn)在還沒有競爭對手能夠達到這樣高的集成度?！?/p>

Maxim第三代工業(yè)IoT平臺

在Go-IO平臺上，整合了三種關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，即工業(yè)通信、工業(yè)輸入輸出（工業(yè)IO）與工業(yè)電源。工業(yè)通信、工業(yè)IO與工業(yè)電源對可靠性要求高，要適應(yīng)更嚴苛的工作環(huán)境（美信Go-IO中用到的芯片支持-40℃到125℃的工作環(huán)境溫度），也要具備足夠的自診斷功能（例如開路、短路、過壓、過流等）與保護隔離。以數(shù)字輸出為例，工業(yè)控制的很多負載都是感性負載，在開關(guān)瞬間會有很強的反沖電壓，如果沒有良好的釋放通道，沖擊電壓很可能會把設(shè)備打壞，Go-IO中用到的MAX14912芯片，提供快速消磁功能，將感性負載累積的能量通過MAX14912吸收掉，從而有效保護系統(tǒng)中其它模塊的安全。

傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用，對于設(shè)備的尺寸和功耗要求并不高，只要能夠滿足功能需求，并不被排斥“傻大笨粗”的設(shè)備。但在新智能制造時代，數(shù)據(jù)本地化處理需要增加更多的零部件，而尺寸和功耗的降低，不僅可以讓新設(shè)備集成這些功能，而且對空間的節(jié)省，將帶來極大的經(jīng)濟效益。減小尺寸，降低功耗，可以讓工業(yè)企業(yè)在同樣的空間放置更多的機器，整合更多的功能，從而提升產(chǎn)能密度，提高投入產(chǎn)出比，尺寸越小，市場空間越大，正如Jeff DeAngelis舉的例子：“以前的空間內(nèi)，原來裝8臺機器，現(xiàn)在可以裝12臺甚至更多臺機器，這種尺寸和功耗的下降，對工業(yè)企業(yè)的吸引力不言而喻?！?/p>