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2019中國智能制造發展論壇 菲尼克斯電氣Radioline無線系統
工業安全

實時控制、安全和安保技術對未來工廠技術創新的推動作用

  2019年06月11日  

  經濟的普遍繁榮、傳感器的普及與無處不在的雲連接已開始形成合力,共同加速推動工廠系統和設備的變革步伐。

  面對強大的經濟和技術力量,工廠的運作方式也正在快速變化。在這個瞬息萬變的環境中,善于應變的工廠設備制造商將取得蓬勃發展,因爲他們能開發出聯網和智能化水平不斷提高的系統,增進工廠的靈活性和安全性,並在擴大聯網範圍的同時,繼續爲整個體系提供安全保障。自動化系統和自主式系統的廣泛使用將降低工廠對重複性勞動或複雜人工操作的依賴性。

  半導體將成爲新一代工業自動化設備的核心,提供必要的處理、控制和檢測功能,確保這些設備能在聯網環境中有效地運行。

  ADI公司始終在模擬和數字世界的交彙處茁壯成長,對新型工廠自動化設備的技術變革需求有著切身的認識。憑借在檢測、信號調理、數字信號處理、有線和無線連接以及軟件領域的深厚專業知識,ADI公司能夠有效地解決工業客戶面臨的挑戰,能開發出面向應用的解決方案,縮短OEM制造商産品的上市時間。ADI的目標是幫助客戶通過技術進行創新,爲未來的發展做好准備,同時通過保障工業零部件的長期供貨,爲傳統系統提供持續性的支持。

  未來將帶來深層次的顛覆性變化,這一切均源于一個廣受歡迎的趨勢:全球的普遍繁榮。

  全球經濟的普遍繁榮

  本世紀,在傳統上被視爲發展中國家的部分地區的可支配收入顯著增長。結果,全球對制成品的需求不斷增長,迫使制造商擴大生産,同時提供越來越多樣化的産品配置,以滿足地區和國家需求的變化。

  與此同時,全球經濟繁榮的增長正在減少廉價的、非熟練體力勞動力的供應量。在過去30年中,制造商通過將生産外包到中國等低成本地區而獲得的一次性紅利逐漸消失,因爲這些地區的工資水平上漲;如今,受過良好教育的勞動力逐漸失去對低薪重複性體力勞動的興趣。未來,制造商將通過部署自動化技術而非轉向新的低成本地點來提高競爭力。

  智能互聯工廠

  新的技術能力也有助于制造商從對工廠自動化設備的投入中獲得額外的價值。

  微型高性能半導體傳感器的普及以及無處不在的聯網設備産生了大量的機器和工藝特性數據。現在,數據分析技術在豐富的新型應用中表現出前所未有的潛力,如設備健康監測、預防性維護等。與此同時,可編程硬件和軟件定義電子功能的普遍應用爲工廠流程和工具的快速再配置創造了可能。

  由此可見,未來的工廠將更加敏捷,能更及時地響應需求,自動化程度會進一步提高,可靠性也可隨之增加。其對操作員的需求將會減少,因計劃外維護造成的停機事件也會減少。

  那麽,模擬和數字半導體領域有哪些技術將爲實現這種新的工廠自動化模式創造可能呢?

  傳感器——設備健康監測的關鍵

  MEMS傳感器技術爲新型傳感器的開發提供了可能,此類傳感器體積小巧、性能可靠且能精確測量振動和運動。例如,低噪聲、寬帶寬加速度計具有超高的精度和准確度,能識別機器振動特征的細微變化。與傳感器分析軟件相結合,這些器件能幫助設備操作員在發生故障之前,提前確定潛在故障的來源,及時采取預防性維護措施。

  作爲一種應用,設備健康監測並不局限于傳統工廠環境。移動或遠程工業設備可以使用無線連接來向中央控制器報告診斷信息和運行狀態。使用電池供電或間歇性電源(如太陽能),這類應用需要超低功耗的傳感解決方案。

  高速工廠車間連接解決方案

  隨著工廠和加工廠裏傳感器的快速增多,結果會産生海量的實時數據。傳感器節點與PLC之間的傳統通信協議(如4 mA至20 mA控制回路)將讓位于各種版本的超高速以太網協議,爲工廠操作技術(OT)基礎設施與企業信息技術(IT)基礎設施的高度集成創造條件。

  爲了滿足工廠對高速數據傳輸的這一新需求,OEM制造商需要部署具有未來升級能力的系統,這類系統不僅能支持當前使用的工業以太網協議,還能支持新興的以太網變體--時間敏感網絡(TSN),它很可能成爲實時工業通信的有線聯網技術標准。爲了支持這種轉變,ADI推出了一個以太網平台,使系統能從一種以太網協議切換到另一種以太網協議,而無需重新設計硬件。

  在物理布線難以到達的位置連接傳感器節點也需要性能可靠的無線傳感器網絡技術。面向要求苛刻的物聯網應用的SmartMesh®、WirelessHART等無線網絡技術,爲工業自動化設備提供了一種有效的高性能無線連接方式。

  自主式機器安全系統

  自動駕駛汽車和協作機器人爲擴大自動化技術在工廠和倉庫中的應用提供了巨大的空間。工業界面臨的挑戰是如何確保安全性,保證自主式機器具有全面的環境感知能力。先進的雷達和激光雷達技術提高了物體和近距檢測以及3D繪圖應用的准確度和精度標准。

  保護工廠免受網絡攻擊

  隨著聯網設備的增加,黑客爲勒索工廠運營方而實施攻擊的風險,以及背後由國家支持、以破壞高價值工業系統爲目的的攻擊者實施攻擊的風險都會增大。

  隨著工廠運營方將越來越多的節點接入雲端,他們實際上爲黑客開辟了新的攻擊入口。基于半導體的連接系統需要部署針對嵌入式系統優化的強大安保機制。ADI公司正在開發新的解決方案,以應對工業系統面臨的新型安全威脅,從而爲客戶的工業基礎設施提供未來適應能力。

  可配置的生産流程

  未來的工廠必須能快速適應新的需求和新的工作流程;關鍵在于從架構層將靈活性構建到工業自動化技術産品中。可以滿足這種靈活性需求的一種辦法是軟件定義I/O,該解決方法可以在不改變布線的情況下,配置爲模擬或數字、輸入或輸出。

  爲推動當今技術的發展,ADI公司已推出強大而靈活的工業輸出解決方案,可通過軟件全面配置模擬輸出,並且支持各種工業標准。

  集成模擬、數字和軟件

  工業自動化設備的開發和生産正在發展成爲高科技含量不斷提高的事業,需要滿足最終用戶對更高吞吐量、更高可配置能力、更高操作安全性和更高雲集成度的需求。與此同時,制造商還面臨另外一種壓力,需要以新的、更複雜的設計迅速將産品推向市場。

  面對這種需求,ADI公司爲客戶推出了一款集成式的産品,可爲設備健康監測、高速連接、安全、安保系統等多種應用提供以市場爲導向的解決方案。該産品將模擬、混合信號和數字組件與固件及軟件相結合,解決客戶面臨的最緊迫的開發問題,使客戶能夠快速有效地應對當前和未來日益嚴峻的技術和經濟挑戰。

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