2023第七屆工業(yè)控制與通信技術(shù)研討會圓滿落幕！自動化轉(zhuǎn)智能化成工控新趨勢

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚(yáng)、李寧遠(yuǎn)、莫婷婷、劉靜）2023年7月5日，由電子發(fā)燒友網(wǎng)主辦的“2023第七屆工業(yè)控制與通信技術(shù)研討會”成功舉辦。此次研討會邀請到了意法半導(dǎo)體、瑞薩電子、Keysight、ADI、納芯微電子多家國內(nèi)外知名企業(yè)的專家和領(lǐng)導(dǎo)共同參與，探討工業(yè)控制與通信技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展、應(yīng)用趨勢和挑戰(zhàn)。
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研討會的開始，電子發(fā)燒友網(wǎng)總經(jīng)理張迎輝在致辭中表示，隨著全球工業(yè)經(jīng)濟(jì)的全面復(fù)蘇，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G通信和智能制造又回到了正常的升級發(fā)展軌道上來。各國的工業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)需要在數(shù)字化、智能化、節(jié)能環(huán)保和降本增效的科學(xué)發(fā)展道路上，不斷地做技術(shù)升級，以半導(dǎo)體芯片技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)和AI技術(shù)帶動全球工業(yè)制造的發(fā)展。

圖：電子發(fā)燒友總經(jīng)理張迎輝致辭

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今年全球工業(yè)控制市場的規(guī)模將達(dá)到2600億美元，而國內(nèi)的工業(yè)控制市場規(guī)模也將達(dá)到2321億元，同比增長13.1%，可以說工業(yè)控制是目前最熱門的市場應(yīng)用之一。電子發(fā)燒友網(wǎng)長期跟蹤工業(yè)控制的技術(shù)和市場的發(fā)展，在這個市場由于歷史的原因主要還是由國際巨頭深耕，同時在技術(shù)上他們也有領(lǐng)先的優(yōu)勢。不過國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)在消費(fèi)類取得了成功之后，也有眾多的原廠在設(shè)計規(guī)劃自己的產(chǎn)品線要打入工規(guī)應(yīng)用市場。
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意法半導(dǎo)體：ST工業(yè)自動化系統(tǒng)解決方案
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在本屆工業(yè)控制與通信技術(shù)研討會上，意法半導(dǎo)體工業(yè)自動化技術(shù)中心策略市場經(jīng)理馮國柱介紹了意法半導(dǎo)體在工業(yè)自動化系統(tǒng)上提供的方案，尤其是IO-Link的主從站設(shè)計方案，解決工業(yè)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。
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傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)現(xiàn)場中，會有很多不同的電平標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議。比如既有模擬信號也有數(shù)字信號，其中模擬信號就很容易受到惡劣現(xiàn)場環(huán)境的干擾，且如此一來就導(dǎo)致了模塊化和通用性較差的局面。
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馮國柱指出，為了解決工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中最后一段數(shù)據(jù)到傳感器和執(zhí)行器傳輸?shù)耐袋c(diǎn)，我們引入了專門的數(shù)字接口IO-Link來解決這個問題。IO-Link實現(xiàn)了全數(shù)字化的傳輸，且雙向數(shù)據(jù)傳輸使得現(xiàn)場參數(shù)化交互和信息診斷、回傳成為可能，使用這種技術(shù)就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控和終端設(shè)備的預(yù)見性維護(hù)。
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IO-Link的優(yōu)點(diǎn)還包括：第一，無論是使用純數(shù)字式的傳感器，還是經(jīng)過數(shù)字量化后的模擬傳感器以及不同類型的執(zhí)行器，都可以實現(xiàn)統(tǒng)一接入，從而實現(xiàn)簡單而標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)構(gòu)架；第二，由于數(shù)字信號的傳輸會比模擬信號的傳輸抗干擾能力更強(qiáng)，所以系統(tǒng)可靠性更強(qiáng)；第三，通過數(shù)字信號的雙向傳輸，我們得以使用更先進(jìn)的執(zhí)行器或傳感器，從而更容易實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)的診斷保護(hù)功能。

意法半導(dǎo)體既提供了L6360這樣的IO-Link主站通信芯片方案，在傳感器和執(zhí)行器的從站端，也提供了L6326A、L6364的從站通信芯片方案。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，這種三線點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式極易與現(xiàn)有傳感器與執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)IO兼容，比如M42的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)連接器等。該方案的優(yōu)勢也不止于此，比如在單一線纜中既可以實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的雙向傳輸，同時還可以實現(xiàn)主站端對從站端的一般供電需求，線纜的最大長度也可以支持到20米，最大速度可達(dá)230.4kBd。
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瑞薩電子：全“芯”賦能中國大工業(yè)
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瑞薩電子MCU事業(yè)發(fā)展部高級經(jīng)理譚紹鵬在此次工業(yè)控制與通信技術(shù)研討會中分享了瑞薩電子在整個工業(yè)自動化市場上的布局等，包括現(xiàn)在火熱的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動/傳感以及功能安全等方面。
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在工業(yè)市場，瑞薩電子側(cè)重在智能制造這一方向，著重于增加邊緣設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力。邊緣設(shè)備端的處理不像以前一樣只需要處理比較簡單的任務(wù)，而且還要提升每個設(shè)備之間的通訊能力，保證提供快速高精度的控制來提高產(chǎn)能或生產(chǎn)效率來降低能耗。
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在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊端，瑞薩電子提供全面的工業(yè)自動化產(chǎn)品組合，從IT/OT邊緣到傳感器網(wǎng)絡(luò)。為了匹配工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢，瑞薩電子也推出了集成了EtherCAT從站控制器的MCU RX72M，在I/O模塊，總線伺服、步進(jìn)電機(jī)，PLC上都能夠使用。


工業(yè)電機(jī)也是瑞薩電子持續(xù)關(guān)注的領(lǐng)域，如何快速且高精度地控制電機(jī)驅(qū)動是瑞薩電子未來發(fā)展的重要方向。瑞薩電子也在電機(jī)速度控制和位置控制上布局了增強(qiáng)模擬功能以及提高可拓展性的電機(jī)控制芯片。
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瑞薩MCU從芯片開始設(shè)計的時候，就覆蓋了主流工業(yè)通訊協(xié)議棧的支持，確保芯片從底層的硬件電路、驅(qū)動層、Mac 層能夠適配不同的工業(yè)應(yīng)用。協(xié)議的提前適配盡可能少地讓設(shè)計人員在實現(xiàn)多協(xié)議的時候不用過多更改整個硬件鏈路設(shè)計。瑞薩電子以多樣產(chǎn)品組合全“芯”賦能工業(yè)應(yīng)用。
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Keysight：TSN徹底改變汽車、工業(yè)自動化領(lǐng)域的實時通信
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TSN時間敏感機(jī)制為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)增加了確定性和可靠性，確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r、確定和可靠的傳輸，更加貼近工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。Keysight解決方案工程師周玉凱在此次工業(yè)控制與通信技術(shù)研討會中分享了TSN相關(guān)經(jīng)驗。
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在工業(yè)4. 0時代，IT與OT融合使制造業(yè)充分發(fā)揮出數(shù)字化變革帶來的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、可視化和分析，從而實現(xiàn)智能制造。但是，在實際推動工業(yè)4. 0的過程中，IT與OT融合存在著諸多的障礙，TSN的出現(xiàn)正好解決了此類障礙。
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TSN能夠執(zhí)行微秒級的確定性任務(wù)，降低整個通訊網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，實現(xiàn)IT與OT融合。其具有的精準(zhǔn)時鐘同步能力、確定性流量調(diào)度能力以及智能開放的運(yùn)維管理架構(gòu)，可以保證多種業(yè)務(wù)流量的共網(wǎng)、高質(zhì)量傳輸，兼具性能及成本優(yōu)勢，是未來工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展方向。


同時，周工分享了5G與TSN的整合發(fā)展趨勢，二者作為無線和有線領(lǐng)域的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，融合創(chuàng)新、協(xié)同部署，對于構(gòu)建高質(zhì)量的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要，工業(yè)場景大量需要端到端確定性互聯(lián)的場景都將受益于此。
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Keysight提供了TSN整個設(shè)計和測試生命周期的解決方案，從架構(gòu)和早期設(shè)計仿真，到研發(fā)和驗證，再到制造和一致性測試。5G TSN上Keysight也能提供全方位的測試解決方案，比如基站測試、終端測試、終端芯片測試等等。TSN的應(yīng)用將徹底改變汽車、工業(yè)自動化領(lǐng)域的實時通信。
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ADI：電機(jī)智能維護(hù)，加速工業(yè)4.0
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工業(yè)4.0的重點(diǎn)是制造業(yè)的智能化，包括生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)管理的智能化，而電機(jī)參與了生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)，因此對電機(jī)的智能化技術(shù)開發(fā)尤為重要。ADI OtoSense SMS 產(chǎn)線系統(tǒng)應(yīng)用部經(jīng)理霍斌表示，CbM（基于狀態(tài)的維護(hù)）技術(shù)是實現(xiàn)工業(yè)4.0的基本保障，它的核心就是要確保工業(yè)設(shè)備的不間斷操作以及高效運(yùn)行。
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維檢技術(shù)分為即時性維護(hù)、定期性維護(hù)以及預(yù)測性維護(hù)（CbM/PdM）。上述三種維檢技術(shù)都有不同的問題，而預(yù)測性維護(hù)技術(shù)由于是新興技術(shù)，因此對各種條件下的預(yù)測精度有待進(jìn)一步提高，需要不斷開發(fā)完善算法。
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維檢技術(shù)cbM能夠減少非預(yù)期的停機(jī)、提高運(yùn)營效率、降低總體成本，并且能夠根據(jù)反饋作出決定，帶來更好的用戶體驗。在這方面，ADI能夠提供的完整CbM應(yīng)用信號鏈，以及包括軟件硬件在內(nèi)的完整系統(tǒng)解決方案。
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霍斌介紹，ADI 推出了OtoSense SMS電機(jī)智能檢測平臺，基于AI的先進(jìn)算法，提供了完整的智能監(jiān)測方案，包括設(shè)備端監(jiān)測、學(xué)習(xí)及分析、解決及維護(hù)。
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在硬件方面，OtoSense SMS電機(jī)智能檢測平臺集成了ADI高性能振動、溫度磁場傳感器芯片，均由ADI設(shè)計，其中溫度傳感器能夠檢測環(huán)境溫度和電機(jī)表面溫度。在系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，ADI加入了電池監(jiān)測，一旦電池電量降低到一定程度的時候，客戶端的應(yīng)用軟件會有相應(yīng)的提醒。
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圖：ADl OtoSense SMS 技術(shù)結(jié)構(gòu)

軟件方面，OtoSense SMS電機(jī)智能檢測平臺基于云平臺的AI智能檢測以及預(yù)測專家系統(tǒng)等。其SMS軟件實現(xiàn)了API支持，能夠讓客戶構(gòu)建自己的平臺?；舯蟊硎?，ADISMS技術(shù)有著以下三大特點(diǎn)：一是結(jié)合軟、硬件的完整方案；二是具備業(yè)界最高水平的電機(jī)異常檢測；三是高效方便的PC及手機(jī)用戶應(yīng)用界面。
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OtoSense SMS電機(jī)智能檢測平臺已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)線傳送帶驅(qū)動、水站水泵驅(qū)動、車間通風(fēng)扇驅(qū)動等多個應(yīng)用場景能夠檢測出供電異常、定子異常等9個電機(jī)異常問題?；舯筇岬?，公司未來會根據(jù)市場需求進(jìn)一步迭代產(chǎn)品，例如發(fā)布增強(qiáng)版產(chǎn)品，支持PM電機(jī)等企業(yè)類型的電機(jī)、引入更加高級的傳感器、產(chǎn)品小型化等。
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納芯微：產(chǎn)品解決方案賦能工業(yè)自動化
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納芯微成立于2013年，是一家致力于研發(fā)高性能高可靠性模擬及混合信號芯片設(shè)計公司，現(xiàn)有員工大約600名，2022年營收超16億元，近年其在數(shù)字隔離類芯片、汽車電子芯片、物聯(lián)網(wǎng)感知芯片三大領(lǐng)域有不錯的表現(xiàn)。在本次研討會上，納芯微電子技術(shù)市場經(jīng)理王良藩帶來了《產(chǎn)品解決方案賦能工業(yè)自動化》的主題演講。
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王良藩此次圍繞工業(yè)控制解決方案重點(diǎn)介紹了納芯微所擁有的產(chǎn)品，根據(jù)他的介紹納芯微的產(chǎn)品可應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場儀表、PLC/DCS控制器、伺服變頻馬達(dá)驅(qū)動和工業(yè)機(jī)器人，其中在工業(yè)現(xiàn)場儀表領(lǐng)域納芯微可以提供4-20mA工業(yè)變送器專用芯片、工業(yè)現(xiàn)場總線的接口芯片、隔離電源類、溫度壓力磁傳感器等產(chǎn)品；在伺服控制器當(dāng)中，納芯微有數(shù)字接口和總線接口，還有驅(qū)動類PWM、緩沖器、隔離驅(qū)動器、隔離電流采樣、通信以及直流母線采樣相關(guān)的解決方案。


經(jīng)過納芯微十年的沉淀，研發(fā)突破，在本次研討會上其還重磅發(fā)布了工業(yè)自動化相關(guān)的信號鏈新品。具體包括應(yīng)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)當(dāng)中的高精度電壓基準(zhǔn)、高壓通用運(yùn)算放大器及應(yīng)用于測溫系統(tǒng)的模擬集成方案。
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王良藩重點(diǎn)介紹了納芯微最新推出的高精度基準(zhǔn)源系列NSREF30XX，該產(chǎn)品具有千分之二初始精度、最大35ppm的電壓基準(zhǔn)源，其工作電壓可以支持低至1.8V高至5.5V的工作范圍，輸入輸出的電壓差可以低到1mV以下。
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產(chǎn)品優(yōu)勢在于初始精度可以做到千分之二，典型的溫度漂移在10個ppm，最大保證在35個ppm以內(nèi)，輸出的低頻噪聲在2.5V的版本的情況下是20μVpp，還有著不錯的負(fù)載調(diào)整率和線性調(diào)整率。該產(chǎn)品廣泛適用于工業(yè)自動化、光伏、智能電網(wǎng)、便攜式儀表等領(lǐng)域。
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電子發(fā)燒友網(wǎng)：2023年工控與通信行業(yè)上游發(fā)展趨勢和熱點(diǎn)解讀
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2023年，在提高工業(yè)自動化水平和降本增效的一致目標(biāo)下，工控行業(yè)的需求已經(jīng)逐步改善，尤其是對國內(nèi)工控企業(yè)來說。隨著東南亞等地區(qū)也開始吸引更多制造業(yè)廠商進(jìn)駐，中國的工控方案商有了更多的出海機(jī)會。除此之外，來自國家的政策激勵也進(jìn)一步促進(jìn)了工控市場的蓬勃發(fā)展，尤其是在清潔轉(zhuǎn)型和先進(jìn)制造領(lǐng)域。行業(yè)整體規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的紅利已經(jīng)顯現(xiàn)，工控上游的MCU、FPGA、通信芯片和傳感器廠商首當(dāng)其沖。
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電子發(fā)燒友網(wǎng)編輯周凱揚(yáng)表示，在工業(yè)控制芯片這一塊，主要廠商以通用MCU為主，用于工業(yè)控制的MCU往往對穩(wěn)定性、可靠性有著更高的要求。而在技術(shù)趨勢上，工業(yè)控制MCU呈現(xiàn)出了高性能和高集成度的走向，以工業(yè)機(jī)器人為例。工業(yè)機(jī)器人在位置、速度、動作順序等控制方式上更加復(fù)雜、精細(xì)和智能化，這對機(jī)器人控制器的功能、性能和接口提出了新的挑戰(zhàn)，所以高性能和高集成度的MCU成為機(jī)器人主控制器芯片的主流方案。



其次還有FPGA，隨著工業(yè)機(jī)器人、高精密設(shè)備等行業(yè)的快速發(fā)展，多軸、高性能伺服的需求也越發(fā)凸顯，所以目前FPGA在伺服驅(qū)動、數(shù)控和工業(yè)自動化領(lǐng)域仍有著廣泛應(yīng)用。且FPGA在工業(yè)通信領(lǐng)域也有了不少應(yīng)用場景，比如用于EtherCAT的主站或從站等。
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而決定工業(yè)控制感知層的主力工業(yè)圖像傳感器，近年來的技術(shù)創(chuàng)新主要是由先進(jìn)制造以及AI集成帶來的。半導(dǎo)體制造、面板制造的缺陷檢測中，工業(yè)檢測對精度和細(xì)節(jié)越來越高，諸如半導(dǎo)體晶圓檢測、8K LED面板檢測等，都需要更高像素的圖像傳感器來完成檢測，同時應(yīng)用全局快門之類的技術(shù)提高檢測效率。
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而在工業(yè)通信方式上，工業(yè)以太網(wǎng)中的EtherCAT和工業(yè)無線網(wǎng)中的5G網(wǎng)絡(luò)成為增速最快的兩種通信方案。以太網(wǎng)基礎(chǔ)上構(gòu)建了確定性協(xié)議的EtherCAT是目前最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)之一，其特殊的結(jié)構(gòu)顯著降低了系統(tǒng)中CPU的負(fù)載，即便是從站需要專用芯片，也能實現(xiàn)低于現(xiàn)場總線的系統(tǒng)成本。而工業(yè)5G網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)全連接5G工廠的浪潮襲來之際，很可能會成為工業(yè)無線網(wǎng)，乃至整個工業(yè)通信方式中的一匹黑馬。
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