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工业4.0远未到来 智能化已在路上_0

发表于:2019-05-31 11:38 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  工业4.0远未到来

  对于国内的工厂而言,以工业机器人为例,这是一个快速增长的行业,特别是在中国,随着人力成本的增加,在工业应用中,机器人的应用率会越来越高。但就目前现状而言,在中国,市场总容量还不高,可以预见,在今后的3~5年内,工业机器人市场在中国,会是一个绝对容量不算大,但相对增长率很快的市场。

  以工业4.0浪潮中十分重要的物联网为例,ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理于常涛表示,ADI十分看好物联网在中国的发展。未来工业物联网将会有明确的行业或企业标准。另外,工业物联网将以智能组网,低功耗,高度集成化作为主要发展趋势和目标。同时,统一的协议栈也是工业物联网的未来发展重点。

ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理于常涛

  ADI公司亚太区电机与电源控制行业市场部经理于常涛

  第四次工业革命是绿色工业革命,一系列生产函数发生从自然要素投入为特征,到以绿色要素投入为特征的跃迁,并普及至整个社会。其核心特征应该是高效节能,网络化与模块化。

  而于常涛认为中国目前还是处在工业3.0的初期阶段,为什么?请看下面的划分

  另外,也有着明显地域特性,从伺服相关的生产企业分布来看(不是最终用户),珠三角是最集中的区域,然后是上海及周边,再其次是武汉,最后是北京。

  另外,不同的行业,对产品要求也有这明显的不同,相对而言,CNC和机器人是有着性能要求的行业。

  从目前ADI接触到的工业客户来看,机器人是一个快速增长的行业,据统计,其安装量保持了近30%的年增长率。同时,机器人所应用的行业,由之前用于汽车焊接、喷绘的产业,扩展到常规的工业应用场景,如搬运、码垛、点焊等等。应用于汽车行业的机器人,是属于技术高端的产品,一直由国外公司所垄断,如ABB、FANUC等。常规工业所需要的,往往是小尺寸、紧凑型的机器人(或者说机器手臂),技术水平要求相对偏低,也是目前国内企业所主攻的市场。

  就对半导体技术的需求而言,具有应用针对性的专用芯片以及系统级解决方案是大趋势。而细分应用市场的趋势也决定了半导体产品的具体发展方向,例如通信所需要的更高速和高集成度(如单片集成的收发方案),物联网和可穿戴设备所需要的低功耗和高能效以及新的传感器技术,工业自动化升级所需要的更高精密度和更多功能的集成,可再生能源和新能源汽车所要求的高能效转换和电源/电池管理技术。

  汽车以及机械加工行业有着明显的高需求。原因很简单,自动化与先进制造是相关的。那些对于制造工艺,生产流程等,有明显技术要求的行业,会优先提升自动化的水平。

  难点在哪儿

  于常涛表示,智能是一个相对的概念,但不可否认智能化是一个趋势,因为用户的需求在变化,技术在革新进步。至于在智能化的提升过程中,遇到的主要技术障碍,也没有办法简单来描述。把范围缩小,结合国内的工业机器人厂商,于常涛认为如下几个方面还有提升的空间:

  1) 系统设计

  2) 软件算法

  3) 技术创新以及对新技术的敏感度和接受度

  半导体厂商与工业机器人制造厂商之间的紧密配合,深层次的技术合作,无疑是一种很好的技术提升的方式。

  就未来的发展而言:

  1) 互联网、大数据、云计算、物联网等新技术给工业生产带来的革命性变化。

  2) 其次,虚拟与实际的界限似被消除。所有生产程序均可提前在计算机中仿真模拟,可在虚拟世界中就完成生产的分析与优化。

  3) 人工将在很大程度上被机器智能取代。

  ADI在做什么

  ADI秉承技术创新的理念,有很多的产品和方案。在工业机器人领域,重点突出二个方面的产品和方案:

  一.电机控制系统级方案

  针对电机控制,特别是伺服控制,ADI有着完整的系统方案,包括处理器,安全隔离相关的派生产品,位置检测,以及模拟信号处理等,甚至延伸到软件算法。在伺服控制中,高精度电流和电压检测可提高速度和扭矩控制性能,要求12位及以上的性能的多通道ADC。

  二.传感器技术

  探讨工业机器人的应用,不得不提到当前的热点―工业4.0。在这个概念下,通过自动控制,网络及计算将人,机器设备和信息连接在一起。就生产制造的流程而言,就是将这一切整合到一个数字化的企业平台。

  物联网中传感器侧对处理器的要求主要是低功耗、低成本、小体积,同时要能方便地支持可靠的连接(如射频传输等)----如果处理器能集成传感器和射频传输等的话更好。ADI公司的处理器的有独特的低功耗设计,能达到低功耗和高性能的平衡。比如,BF70x系列处理器在与同类产品性能相当的情况下功耗降低一半,非常适合需要高性能(图像处理)和低功耗(电池供电)的智能传感器应用。ADI针对物联网推出了AD9361无线收发模拟前端。对于智能化工厂的产品主要在工业组网上。

  有多个维度可以来佐证ADI正在发挥的作用。

  销售额:ADI公司在伺服控制(自动化的一个子集)这个行业中,市场占有率逐步在提升

  客户推广:ADI的产品以及方案,在珠三角以及上海周边的客户群当中,都有着很好的进展。

  ADI具有业界领先的ADC技术,包括了隔离ADC产品,它们可以很好地满足高精度控制的要求。位置检测性能是伺服控制的关键,常常使用光学编码器和旋转变压器作为位置传感器,对于高污染及强震动的工业及汽车应用环境,旋转变压器将会被越来越多采用;ADI可以提供高精度RDC(Resolver to Digital)来满足使用旋转变压器的位置检测场合。从考虑安全和保护的角度,信号采样和功率器件驱动应采用隔离技术,ADI公司的iCoupler数字隔离器产品可满足高压安全隔离要求。在工业应用的设计中,IC产品需要更长的生命周期和更高的可靠性。

  另外,MEMS产品,如陀螺仪、加速度计,也是ADI针对电机控制应用的核心产品之一。目前,可以看到的一个应用就是设备的工作状态监控,它是这样的一个系统应用。ADI的WSN(Wireless Sensor Node)方案主要面向于智能楼宇的无线网络解决方案。ADuCRF101 是一款集ARMCortrexM3处理器与RF为一体的单芯片解决。 该方案支持多种无线网络协议, 包括ADI的ADRadioNet以及6LoWPAN,Wireless MBus及WiSun Alliance。除了SoC方案,ADI还提供一系列的RF 收发芯片,以ADF70xx, ADF72xx为代表的RF芯片支持从数百兆到2.4G的频率范围。

  针对工业机器人领域的重要环节--伺服器,也是有很多技术难点存在的。结合ADI所提供的方案,如下几个方面可以参考和借鉴:

  1) 处理器平台:ADI针对通用伺服而推出的ARM Coretex M4F内核处理器CM40X,主频快,外设丰富,高性能ADC,并且是标准化以及通用性程度高的ARM平台,可以非常好地支持中高端伺服器的需求;

  2) 电流采样的数字化:AD740x系列隔离-ADC配合CM40X处理内部集成的Sinc滤波器,可以完美地实现中小功率伺服器的电流采样功能;

  3) IGBT门驱:ADuM4135/36具备非常小的传输延迟,更好的通道匹配度以及非常好的CMTI等优势。

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