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新基建加速企业数字化转型,ADI多维度推动工业物联网应用落地

导读:近年来,随着以物联网、云计算、大数据和人工智能为代表的新一代信息技术与传统产业的加速融合,新一轮全球科技变革和产业革命正在蓬勃发展,一系列新的生产方式、组织方式和商业

近年来,随着以物联网、云计算、大数据和人工智能为代表的新一代信息技术与传统产业的加速融合,新一轮全球科技变革和产业革命正在蓬勃发展,一系列新的生产方式、组织方式和商业模式不断涌现,推动着全球产业体系的智能化转型。根据中国信息通信研究院最近发布的《工业互联网产业经济发展报告(2020)》,预计到2020年,工业互联网将成为国民经济中最活跃的领域之一,预计中国工业互联网产业的经济规模全年将达到3.1万亿元。

新基建加速企业数字化转型,ADI多维度推动工业物联网应用落地

毫无疑问,当前的“新基础设施”热潮将是推动中国工业互联网产业发展的重要动能。”有专家进一步将“新基础设施”的七大领域解读为信息网络、交通网络和能源网络,但无论从哪个角度看,数字化都是“新基础设施”布局和建设的核心要素,必将带动其相关产业的新一轮发展。特别是工业物联网(IIOT)的加速发展,使其在工业制造的数字化转型中心阶段发挥了重要作用,连接了设备层和网络层,即平台层、软件层和应用层。ADI中国工业自动化市场经理罗杰最近在接受媒体采访时表示。

以数字化为导向,加快传统产业向新兴产业的转型升级

工业一直被认为是物联网最大的应用场景之一。工业物联网可以通过工业资源的网络互联、数据互通和系统互操作,实现制造原料的灵活配置、制造过程的按需执行、制造过程的合理优化和制造环境的快速适应,实现资源的高效利用,从而构建一个新的以数字化为核心的服务驱动型工业生态系统。随着数字化的推进,工业物联网也能给整个行业带来两个根本性的变化,包括传统设备的数字化升级和升级过程中产生的新产品和新商业模式。

“事实上,工业物联网已经在传统工业的基础上实现了数字化、网络化和智能化升级。它的核心仍然是数字化,而网络化和智能化是数字化的提高。”于强调,“工业物联网背后的工业逻辑也是传感器技术、通信技术和信息处理技术三大技术的综合应用。我们可以很好地将其层级结构与ADI产品联系起来,其中包括ADI丰富而全面的传感器系列、有线和无线通信网络技术以及基于云软件算法的研究。”

部署工业物联网通信网络,逐步从有线走向多元融合

工业物联网的优势在于它可以充分利用传感器收集的不断增加的数据来做出更好的决策。在整个工业自动化系统中,能否及时采集和传输数据取决于网络连接。为了应对日益增长的数据量,必须不断改进网络技术、制造工艺和方法。智能互联自动化环境需要数字连接控制系统、工业设备、生产线机器人等。创建和共享信息。这些机器所采用的通信模式和所部署的工厂通信网络是企业的核心,也是推动工业物联网实现的关键。

从传输网络的角度来看,通信方式无非是有线和无线。到目前为止,有线通信是工业领域的主要模式,无线通信模式在一些应用场景中被用作补充。工业以太网正在发挥越来越重要的作用。随着几十年的发展,工业以太网有了许多协议和拓扑,越来越多的工业自动化技术供应商和制造商希望获得一个独立于制造商的开放通信平台。因此,未来的工业物联网应用必须支持各种常见的网络拓扑,如PROFINET、EtherNet/IP?以太猫?、POWERLINK?常见的工业以太网协议,以及线性和环形拓扑和星形拓扑。于详细介绍了ADI公司生产的fido5000系列产品是具有两个以太网端口的实时以太网和多协议(REM)交换芯片,是可编程的IEEE 802.3 10 Mbps/100 Mbps以太网互联网协议第6版(IPv6)和互联网协议第4版(IPv4)交换机,几乎可以支持任何第2层或第3层协议。此外,它可以连接到任何主机处理器,这允许开发人员使用他们自己的处理器和他们喜欢的开发环境。

值得一提的是,fido5000还支持时间敏感网络(TSN),未来基于TSN的工业以太网应用需求将满足运动控制或安全等应用非常苛刻的实时性要求。在工业环境中,即使一毫秒的通信延迟也可能对制造商的产品质量、吞吐量和效率产生负面且代价高昂的影响。ADI公司推出的新一代ChronousTM系列工业以太网解决方案之一ADIN1300,进一步致力于解决部署低延迟、小封装尺寸的工业以太网连接的重要挑战,以确保实时可靠的工业通信,缩短工业以太网网络的周期时间。这是一款工业以太网物理层(PHY)产品,旨在帮助制造商应对关键工业4.0和智能工厂的通信挑战,包括数据集成、同步、终端连接和系统互操作性。

在有线通信领域,典型的现场总线技术包括RS-485和传统的过程控制和电机控制网络,ADI公司基于领先的模拟技术、隔离产品和处理器的发展,提供广泛的软件可配置输入输出、现场仪表和高效伺服驱动系统。“例如,ADI公司最新的四通道软件可配置I/O套件AD74413R和AD74412R将有助于开发现场可配置远程I/O单元,将传统现场设备与网络连接起来,并实现传统仪器仪表与高级以太网的集成。”余举了一个例子。

在工业环境中,低功耗、稳定可靠的无线传感器网络因其部署和维护方便,正成为更多工业应用场景中网络连接的补充选择,ADI公司提供的2.4千兆赫波段智能网状网络就是一个突出的代表。该网络的最大特点是实现了99.999%的高数据传输可靠性,功耗极低。同时,SmartMesh也是一个时间同步网络,可以精确地同步每个节点的时间,方便许多需要同步的场合。由于其高可靠性,它非常适合要求网络传输高可靠性和希望免维护使用的工业应用。对于智能网,ADI不仅提供高性能芯片和产品化模块,还为客户提供完整的解决方案。目前,SmartMesh网络已经应用于全球数据中心、工业自动化、风力发电、输油管道、交通运输等领域。

工业设备的智能升级,从准确的“查询”生产线状态开始

无论是工业以太网还是无线传感器网络,其最大的价值在于工业应用的落地,包括高质量传感器的扩散、可靠的连接和数据分析。智能节点自动化程度的不断提高也要求传感器的数据采集和位置跟踪更加精确。传感器在工业领域可分为多种类型,例如众所周知的温度、压力、流量和液位监测,这些传感器在几年前已被广泛使用。近年来,越来越多被提及的状态监测引入了以振动监测为核心的技术,对旋转设备的振动状态进行采集和分析,以进一步提高产品性能、生产效率和附加值,是最实用、最经济、最容易实现的应用。

例如,参与工业设备维护的人员都知道设备发出的振动是非常重要的信息,可以通过振动来判断设备的健康状况,从而大大降低了维护成本。设备状态监测系统的实现依赖于ADI公司在工业应用中推出的几个系列高性能微机电加速度计产品。俞陶畅说:“ADXL100x系列单轴加速度计针对工业条件监控应用进行了优化,测量带宽最高可达50千赫,G值范围最高可达100克,并具有超低噪声性能。旋转机械发生的主要故障在ADXL100x系列状态监测加速度计的测量范围内。集成模块产品ADcmXL3021还将高性能振动检测与各种信号处理功能相结合,可以跟踪多种机器平台上的振动信号,简化状态监测系统中智能传感器节点的开发周期。”

ADI公司的团队不仅致力于将人类对振动的理解应用于工业设备监控,还致力于从设备声音中检测和诊断异常行为。ADI公司的OtoSense架构是一种设备健康监测系统,支持我们所说的计算机听觉,使计算机能够理解设备发出的声音和振动的主要指标,并能够在问题变得严重之前识别工厂机器或汽车发动机中的潜在问题。值得一提的是,为了进一步加强基于状态监测的预测性维护解决方案,ADI公司还收购了一家专门从事电机和发电机预测性维护的公司Test Motors,并将ADIf原有的工业状态监测解决方案技术和OtoSense人工智能平台的传感解释软件与Test Motors的监控功能相结合,打造出一个更加优化的解决方案,通过捕捉更广泛的潜在故障,为机器提供更加先进和全面的健康监控。

集成和定制的解决方案可以有效地帮助工业物联网应用

“新基础设施”的部署正在加速。如何抓住在“新基础设施”下登陆工业物联网的机遇?近年来,随着产品研发速度和上市时间的缩短,客户对半导体元器件供应商的要求越来越高。他们不再满足于只提供相应的组件,而是希望有更高级别的支持方法。在过去的几年里,ADI公司也按照这一逻辑努力工作。例如,ADI公司在传统优势产品的基础上,不仅可以提供芯片本身,还可以根据我们对客户系统的了解,将芯片集成到系统级解决方案中,大大缩短了客户的R&D风险和R&D时间。

于表示,原工业状态监测模块ADcmXL3021为ADI的系统设计支持提供了充分的说明。它采用了振动监测中广泛使用的三加速度计ADXL1002,同时还采用了低功耗的单片机和经过模块化封装测试验证的良好完整的机械结构。作为一个系统的解决方案,它完美地解决了客户对应用程序登陆的焦虑:要选择合适的传感器芯片,必须有相应的软件算法支持,同时必须考虑机械结构的设计。ADcmXL3021中的三个ADXL1002可以检测x、y和z轴三个方向的振动。低功耗单片机集成了一些快速傅立叶变换算法,可以在时域或频域传输一些数据,也可以传输一些原始数据波形。其整体机械结构设计也很小,并通过了完整的产品级认证和验证。这些是ADI公司为客户提供定制和模块化解决方案支持的常见做法。

“如今,我们可能无法访问的工业信息和洞察数据孤岛依然存在。然而,随着“新基础设施”政策的加速,工业物联网的部署变得越来越流行。传统产业转型升级的挑战将转向如何高效收集设备运行数据,确保数据传输过程中的安全性,以及如何利用这些数据充分提升业务价值。”于强调:“ADI拥有深厚的工业专业知识、技术经验和广泛的产品解决方案,将有效地帮助您加速从传统行业向未来智能工厂的数字化升级过渡。”

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