Other Parts Discussed in Post: PROFIBUS
由Miro Adzan和Thomas Leyrer共同撰寫
當今的終端設備市場需要更短的產(chǎn)品生命周期、更多的單獨配置產(chǎn)品及快速適應瞬息萬變的消費者權益。在制造車間，關鍵參數(shù)包括較低的資源利用率，特別是更低的功率、更快的制造時間和更低的生產(chǎn)停機時間。這些要求需要一個更復雜、更智能的工廠，利用云，并使用遠程大數(shù)據(jù)分析功能優(yōu)化并適應制造流程，增強在整個生命周期跟蹤產(chǎn)品的能力。
機器和生產(chǎn)單元與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)的實時視圖。機器與產(chǎn)品的聯(lián)系還提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實時視圖。由工業(yè)服務機器人操作的自動化機器和生產(chǎn)單元處理原材料和生產(chǎn)部件。在生產(chǎn)過程中進行產(chǎn)品和機器質量檢查，以進一步縮短周期時間。這種方式減少了人機互動，并在生產(chǎn)過程中聚焦更高價值的任務。
創(chuàng)新的突破使得工業(yè)4.0成為現(xiàn)實。許多意義非凡的技術是由像德州儀器這樣的工程公司實現(xiàn)的。對于TI來說，解決子系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)至關重要，這將提高包括效率和靈活性在內的智能制造設計，同時提供制造流程的實時視圖、連通性和通信。
以下為促成更智能、更高效制造的工業(yè)4.0的一些關鍵技術，：
將通信擴展到產(chǎn)品級需要低功耗通信。射頻識別RFID是獲得產(chǎn)品和機器通信的關鍵技術。將傳感器部署在產(chǎn)品附近和機器處時，電源通過電纜。IO-link通過雙向數(shù)字通信為基本開/關狀態(tài)通信的擴展建立標準。IO-link網(wǎng)關使用工業(yè)以太網(wǎng)或無線LAN直接與OPC UA通信。對于手動操作員的檢查，Bluetooth?低能量連接將數(shù)據(jù)發(fā)送到移動終端。
機床在其使用壽命期間會出現(xiàn)故障且生產(chǎn)質量也會降低。機床的連續(xù)力感測可在早期指示機床斷裂情形。機床質量會影響溫度傳感器和聲學傳感器的數(shù)據(jù)。預測性維護是一個潮詞，其描述了盡早更換早期預示有機床斷裂情形的概念，而不會影響生產(chǎn)流程或生產(chǎn)質量。
機床的多軸控制使用閉環(huán)運動來定位刨槽機或材料。尺寸和表面的公差具有來自軸、機床和夾具的機械方差的額外方差。使用線性編碼器和激光距離傳感器的精確距離測量用于機器校準、運動控制和質量監(jiān)控。
制造過程取決于諸如溫度和濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)。主動冷卻和清潔系統(tǒng)對環(huán)境條件有影響。用于液體和空氣的流量傳感器為機床的環(huán)境系統(tǒng)提供輸入。
現(xiàn)代生產(chǎn)單元具有四個一起工作的主要子系統(tǒng)：定義整個生產(chǎn)過程的計算機數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)、驅動生產(chǎn)用電動機和致動器的運動控制子系統(tǒng)、用于其它傳感和控制應用的可編程邏輯控制（PLC）系統(tǒng)，以及用于材料處理的服務機器人。
工業(yè)4.0演示墻
我們展示了幾個工業(yè)演示，幫助利用TI半導體解決方案實現(xiàn)工業(yè)4.0和未來智能工廠。請蒞臨2016年德國慕尼黑電子展（electronica 2016）的TI展位（A4展廳，219展位）和德國紐倫堡自動化展的TI展位（展位＃6-441）親睹它們的風采。針對我們計劃展示的內容，您可先睹為快。
TI的工業(yè)4.0演示墻將采用最新的TI參考設計和創(chuàng)新，通過EtherCAT網(wǎng)關實現(xiàn)實時以太網(wǎng)通信功能。我們的傳感器通信采用IO-link等有線技術和藍牙?低功耗等無線技術。TI的GaN技術與具有電流感測功能的48 V 3相GaN基逆變器一起展示，有助于提高變速電機驅動器的效率。
TI演示墻突顯工業(yè)電機驅動控制的創(chuàng)新。
以下是TI工業(yè)4.0演示墻上每個參考設計的更多詳細信息，可在TI.com.cn上下載。
工廠自動化和控制：
通過BLE連通性驅動的現(xiàn)場變送器參考設計：該現(xiàn)場變送器設計測量濕度和溫度。它使用Bluetooth?低能量報告測量值。該設計的回路電源為4至20 mA電流，回路上的電流值根據(jù)濕度值變化。
IO-link傳感器變送器參考設計：該參考設計為IO-link傳感器變送器提供了快速原型開發(fā)平臺。由于其模塊化設計，可輕松切割不同的區(qū)段，允許任何模擬或數(shù)字傳感器實現(xiàn)快速簡易連接。
單芯片，回路供電4-20mA RTD傳感器變送器參考設計；該設計中的內置處理器支持使用補償算法，提高系統(tǒng)性能。該參考設計非常適合空間受限的應用，并以低功率性能在高環(huán)境溫度下運行。
用于具有模擬4-20mA輸出的傳感器的IO-link適配器參考設計：該設計評估工業(yè)環(huán)境中傳感器的二進制或模擬4-20mA輸出信號，并通過IO-link將結果轉發(fā)到PLC。所有這些都適用于與工業(yè)標準M12連接器兼容的6mm寬PCB。
隔離回路供電熱電偶變送器參考設計：本參考設計系統(tǒng)解決方案為4至20 mA隔離電流回路應用提供精確的K型熱電偶測量。該解決方案可幫助設計人員快速原型化并開發(fā)用于過程控制和工廠自動化的最終產(chǎn)品。
工業(yè)電機驅動：
增強隔離的參考設計：具有電流、電壓和溫度保護的三相逆變器。實現(xiàn)提供卓越增強隔離能力和開關損耗減少的功率級。
符合EMC標準的單芯片解析器到數(shù)字轉換器（RDC）參考設計：與傳統(tǒng)RDC解決方案相比，該解決方案降低了系統(tǒng)成本，并減小了電路板空間，且提供片上保護和診斷功能，以提高抗短路能力并通過檢測外部故障條件增強安全性。
用于無刷電機的48-V 10-A三相高頻氮化鎵（GaN）基逆變器參考設計：TI將LMG5200半橋GaN功率模塊與更快、更精確的電流感測放大器相結合，創(chuàng)建了一個可實現(xiàn)更高效、更小電機設計的參考設計。
采用48V三相逆變器的基于分流的在線相電流檢測：基于在線相位分流的電流測量允許連續(xù)相電流測量，以獲得更佳的驅動性能和高AC共模抑制，允許從低-高PWM頻率，并在未校準的情況下在整個溫度范圍內的高增益和偏移精度條件下進行精確的電流檢測。
具有多協(xié)議以太網(wǎng)功能的符合EMC協(xié)議的EtherCAT從站：該參考設計為多協(xié)議以太網(wǎng)功能提供了極大的靈活性，包括一個雙端口EtherCAT從站，帶有用于PROFIBUS和多協(xié)議RT以太網(wǎng)的HW選項。它還包括一個成本優(yōu)化的電源管理集成電路，為整個板提供電源，設計符合IEC61000-4-2，4-4和4-5 EMC抗擾性。
今年，TI正考慮從展會現(xiàn)場直播，您可看到展位的“實時情況”。通過此網(wǎng)站上可觀看現(xiàn)場播報。請于今天下午4-5點（CET）在我的網(wǎng)絡研討會（my webinar session）上注冊，其中，演講時間為20分鐘，問答時間為40分鐘。
其他信息：
· 新白皮書：通過TI的Avner Goren和Miro Adzan的預測性維護，讓工廠變得更智能、更高效。
有關工業(yè)4.0的更多信息和參考設計。
TI工廠自動化與控制和電機驅動的產(chǎn)品和子系統(tǒng)設計專業(yè)知識。
閱讀博客“智能工廠自動化系統(tǒng)中的控制級設計挑戰(zhàn)”。
原文鏈接：
https:/e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2016/11/07/what-s-next-for-industry-4-0-the-best-new-technologies-shaping-the-future-of-smart-factories
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