于常濤

近年來，隨著以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加速融合，全球新一輪科技變革和產(chǎn)業(yè)革命正蓬勃興起，一系列新的生產(chǎn)方式、組織方式和商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)，正推動全球工業(yè)體系的智能化變革。《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展報告（2020年）》預(yù)測，2020年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為國民經(jīng)濟中增長最為活躍的領(lǐng)域之一，預(yù)計全年中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模將達3.1萬億元。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)上進行了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級，其中最核心的仍然是數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化則是作為數(shù)字化的提升。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)背后的產(chǎn)業(yè)邏輯也是日趨成熟的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)三大技術(shù)的整合應(yīng)用，并且可以很好的將其層面結(jié)構(gòu)與ADI產(chǎn)品做關(guān)聯(lián)，將囊括ADI豐富全面的傳感器系列、有線與無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及基于云端軟件算法的研究。

部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從有線逐漸走向多元結(jié)合

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢是能夠充分利用傳感器采集的不斷增加的數(shù)據(jù)做出更好的決策，而在整個工業(yè)自動化系統(tǒng)中，能否及時獲取和傳輸數(shù)據(jù)取決于網(wǎng)絡(luò)連接。為了應(yīng)對日益增長的數(shù)據(jù)量，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及制造工藝流程和方法都必須不斷改進。智能、互聯(lián)的自動化環(huán)境需要數(shù)字連接控制系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備、產(chǎn)線機器人等，以創(chuàng)建和共享信息，機器采用的通信方式以及部署工廠通信網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)核心，也是推動實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。

從傳輸網(wǎng)絡(luò)角度來看，通信方式無非是分為有線和無線，到目前為止工業(yè)現(xiàn)場還是以有線通信為主，無線通信方式在某些應(yīng)用場景作為補充，工業(yè)以太網(wǎng)開始發(fā)揮越來越重要的作用。幾十年的發(fā)展歷程導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和拓撲形式眾多，越來越多的工業(yè)自動化技術(shù)供應(yīng)商和制造商都希望能獲得獨立于制造商的開放式通信平臺。因此，未來的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必須支持各種常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲，如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、POWERLINK等常用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，以及線狀和環(huán)狀拓撲和星形拓撲。ADI打造的fido5000系列產(chǎn)品是具有兩個以太網(wǎng)端口的實時以太網(wǎng)、多協(xié)議（REM）交換芯片，是可編程的IEEE 802.3 10Mbps/100Mbps以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本（IPv6）和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4 （IPv4）交換機，可虛擬支持任意2層或 3層協(xié)議。另外，它可以連接任何主機處理器，這讓開發(fā)人員可以使用自己的處理器和他們首選的開發(fā)環(huán)境。

值得一提的是，fido5000還支持時間敏感型網(wǎng)絡(luò)（TSN），未來基于TSN的工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用需求將能夠滿足運動控制或安全等應(yīng)用非?？量痰膶崟r要求。在工業(yè)環(huán)境中，即使一毫秒的通信延遲也可能會對制造商產(chǎn)品質(zhì)量、吞吐量和效率產(chǎn)生負面、成本高昂的影響。而ADI推出的新型Chronous系列工業(yè)以太網(wǎng)解決方案當中的ADIN1300，進一步致力于解決部署具有低延遲和較小封裝尺寸的工業(yè)以太網(wǎng)連接方面的重要挑戰(zhàn)，以確保實時可靠的工業(yè)通信，從而縮短工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)周期時間。并且可以幫助制造商應(yīng)對關(guān)鍵的工業(yè)4.0和智能工廠在通信上的挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)集成、同步、終端連接和系統(tǒng)互操作性。

有線通信領(lǐng)域，包括RS-485在內(nèi)的典型現(xiàn)場總線技術(shù)與傳統(tǒng)過程控制和電機控制網(wǎng)絡(luò)，ADI基于領(lǐng)先的模擬技術(shù)、隔離產(chǎn)品以及處理器等開發(fā)，提供了廣泛的軟件可配置IO、現(xiàn)場儀器儀表、高效伺服驅(qū)動系統(tǒng)等方案。例如ADI最新推出的四通道、軟件可配置輸入/輸出套件AD74413R與AD74412R，將有助于開發(fā)現(xiàn)場可配置遠程I/O單元，將傳統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器儀表與高層級以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的融合。

在工業(yè)環(huán)境中，低功耗、穩(wěn)定可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于部署與維護的便利性正在成為更多工業(yè)應(yīng)用場景的網(wǎng)絡(luò)連接補充選項，ADI提供的2.4GHz頻段的SmartMesh IP網(wǎng)絡(luò)就是其中的卓越代表。這個網(wǎng)絡(luò)最大的特點是實現(xiàn)了達到99.999%的高數(shù)據(jù)傳輸可靠性Mesh網(wǎng)絡(luò)，并且功耗極低。

同時，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，便于很多需要同步的場合。由于其高可靠性，非常適合于對網(wǎng)路傳輸可靠性要求很高且希望免維護使用的工業(yè)應(yīng)用場合。對于SmartMesh IP，ADI不僅提供高性能的芯片和產(chǎn)品化的模組，甚至可以為客戶提供全套解決方案。SmartMesh網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)被應(yīng)用于全球數(shù)據(jù)中心、工業(yè)自動化、風力發(fā)電、輸油管線、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。

工業(yè)設(shè)備智能化升級，從準確“問診”產(chǎn)線狀態(tài)入手

無論是工業(yè)以太網(wǎng)還是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其最大的價值便是工業(yè)應(yīng)用的落地，其中包括激增的高質(zhì)量傳感器、可靠連接和數(shù)據(jù)分析，不斷提高的智能節(jié)點自動化程度對傳感器進行精密數(shù)據(jù)捕捉與位置跟蹤要求也與日俱增。

傳感器在工業(yè)現(xiàn)場可分為很多種類型，例如大家熟知的溫度、壓力、流量、液位監(jiān)測等，若干年前就已廣泛應(yīng)用。近些年越來越多被提及的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測CBM（Condition Based Monitoring）則引入了以振動監(jiān)測為核心的技術(shù)，通過對旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動狀態(tài)采集分析，進行產(chǎn)品性能、生產(chǎn)效率與附加值的進一步提升，這是最具現(xiàn)實經(jīng)濟意義也最容易落地的應(yīng)用。

眾所周知，工業(yè)設(shè)備發(fā)出的振動是非常重要的信息，通過振動可以判斷出設(shè)備是否健康從而可以降低維護成本。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)得以實現(xiàn)，依賴于ADI在工業(yè)應(yīng)用中推出的多個系列高性能MEMS加速度計產(chǎn)品。例如，ADXL100x系列單軸加速度計針對工業(yè)狀態(tài)監(jiān)控應(yīng)用而優(yōu)化，測量帶寬高達50kHz，g值范圍高達±100g，并且擁有超低的噪聲性能，旋轉(zhuǎn)機械中發(fā)生的主要故障都在ADXL100x系列狀態(tài)監(jiān)控加速度計的測量范圍以內(nèi)。

ADI團隊不僅致力于將人類對振動的解讀用于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測，還從設(shè)備的聲音中實現(xiàn)檢測異常行為并進行診斷。ADI的OtoSense體系結(jié)構(gòu)就是一種設(shè)備健康監(jiān)測系統(tǒng)，為進一步加強基于狀態(tài)監(jiān)測的預(yù)測性維護解決方案，ADI收購了專門從事電機和發(fā)電機預(yù)測性維護的公司Test Motors，將ADIf原有的工業(yè)狀態(tài)監(jiān)測解決方案技術(shù)，以及OtoSense的人工智能平臺傳感解譯軟件與Test Motors的監(jiān)控功能相結(jié)合，創(chuàng)建更優(yōu)解決方案，通過捕獲更廣泛的潛在故障，為機器提供先進、全面的監(jiān)測。

集成化與定制化解決方案，高效助力工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地

“新基建”部署正在加速，如何抓住“新基建”下工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)落地的機遇？隨著產(chǎn)品研發(fā)節(jié)奏與上市時間的縮短，客戶對于半導(dǎo)體元器件供應(yīng)商的要求也越來越多，他們不再滿足于只提供相應(yīng)元器件，而希望更高級別的支持方式，ADI在過往若干年也是按照這個邏輯在努力。例如基于傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)品，ADI不光可以提供芯片本身，還把芯片集成到基于對于客戶系統(tǒng)理解做的系統(tǒng)級解決方案。

ADcmXL3021就是為ADI的系統(tǒng)化設(shè)計支持提供了充分的詮釋。它采用了三顆在振動監(jiān)測中應(yīng)用廣泛的加速度計ADXL1002，同時還用了一個低功耗的MCU，再加上一個很好、很完整的經(jīng)過測試和驗證過的機械結(jié)構(gòu)，進行模塊化封裝而成。

如今，無法訪問的工業(yè)信息和洞察數(shù)據(jù)孤島還仍然存在，但隨著“新基建”政策的加速推動，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署日益普及，傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的挑戰(zhàn)將轉(zhuǎn)向如何高效采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)傳輸過程中確保其安全性，以及如何利用這些數(shù)據(jù)來充分提升商業(yè)價值。ADI公司擁有深厚的工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識、技術(shù)經(jīng)驗和廣泛的產(chǎn)品解決方案，將有效幫助您加速傳統(tǒng)工業(yè)向未來智能工廠的數(shù)字化升級過渡。