意法半導(dǎo)體2022工業(yè)峰會｜三個(gè)精彩demo揭秘ST如何打造智能工廠

意法半導(dǎo)體2022工業(yè)峰會于11月3日在中國深圳圓滿閉幕。本屆峰會由線上線下同步舉行，共舉辦35場技術(shù)分論壇，展出150多個(gè)展品。意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官 Jean-Marc Chery 以及 Jerome Roux、Francesco Muggeri 等公司高管都發(fā)表了前瞻性的演講。此外，與會者還親眼目睹了客戶為應(yīng)對世界當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)以及行業(yè)新趨勢而開發(fā)的解決方案，并與意法半導(dǎo)體專家深入交流，觀看精彩的展品demo。了解峰會現(xiàn)場盛況，請參看： 意法半導(dǎo)體第四屆工業(yè)峰會：激發(fā)智能設(shè)計(jì)靈感，賦能可持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新。

本篇文章我們想深入探討一下與智能工廠相關(guān)的應(yīng)用場景及創(chuàng)新解決方案，通過三個(gè)展品揭秘意法半導(dǎo)體開發(fā)者社區(qū)如何從智能工廠的發(fā)展趨勢中受益。

業(yè)內(nèi)首款雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器

ST 在今年工業(yè)峰會上展示了業(yè)內(nèi)首款雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器。以前，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的典型架構(gòu)是一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制一個(gè)電機(jī)。因此，當(dāng)設(shè)備廠商需要控制多個(gè)電機(jī)時(shí)，必須增加伺服驅(qū)動(dòng)器，結(jié)果元器件數(shù)量翻倍，物料成本(BOM)上升，故障點(diǎn)增加。ST全新雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器可以簡化設(shè)計(jì)，把物料成本降低40%。唯一不變的是柵極驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量，因?yàn)橐粋€(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器只能控制一個(gè)電機(jī)。

ST的雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電機(jī)用一個(gè)電子采樣電流檢測元件。為了做到這一點(diǎn)，ST 開發(fā)出了多個(gè)獨(dú)創(chuàng)的新產(chǎn)品，并申請了專利，其中之一就是單電阻采樣電流檢測元件。以前，每個(gè)電機(jī)都需要一個(gè)電流檢測元件，收集有關(guān)電機(jī)電流變化的重要信息，這對優(yōu)化控制操作和保護(hù)電機(jī)至關(guān)重要。ST的技術(shù)突破之處是設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)處理兩個(gè)電機(jī)的電阻采樣電流檢測系統(tǒng)。專用算法可以解碼電流傳感器收集的信息，確定信息屬于哪個(gè)電機(jī)的，從而實(shí)現(xiàn)用一個(gè)電阻采樣分流電阻檢測兩個(gè)電機(jī)。

這款雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器演示板搭載了STM32G4微控制器、STSPIN32G4電機(jī)控制器、STDRIVE101柵極驅(qū)動(dòng)器和 STripFET F7 低壓功率 MOSFET產(chǎn)品。其中，STM32G4微控制器集成的數(shù)學(xué)加速器可以優(yōu)化電機(jī)控制功能。參觀者在工業(yè)峰會上可以看到演示板驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)同時(shí)旋轉(zhuǎn)的場景。 如果系統(tǒng)對電機(jī)的同步控制正確，則會產(chǎn)生視覺錯(cuò)覺，與會者會看到STSPIN 以及STM32的徽標(biāo)圖像。因此它成為業(yè)界首個(gè)雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器，也是一個(gè)符合 SIL3標(biāo)準(zhǔn)的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。ST未來還將推出雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的參考設(shè)計(jì)。

30 kW SiC 電車充電器PFC

在本屆工業(yè)峰會上，我們還展示了ST 的首款 30 kW Vienna PFC 整流器，在先進(jìn)的碳化硅技術(shù)加持下，能實(shí)現(xiàn)高達(dá) 98.55%的能效。這款產(chǎn)品專為電動(dòng)汽車充電器設(shè)計(jì)，ST還為開發(fā)者提供了一個(gè)參考設(shè)計(jì)，有助于用戶加快項(xiàng)目開發(fā)速度。峰會上展出了STDES-30KWVRECT開發(fā)板，它配有支持板載STM32G4的固件STSW-30KWVRECT。MCU 的高分辨率定時(shí)器使其能夠輕松驅(qū)動(dòng)SiC器件。ST提供原理圖和BOM清單，用戶從ST提供的代碼中可以獲取軟啟動(dòng)程序或控制算法等軟件功能，在硬件開發(fā)方面實(shí)現(xiàn)飛躍。

這款新的 Vienna PFC 整流器完美展示了SiC器件帶來的巨大性能優(yōu)勢。演示板包括SCTW90N65G2V 功率 MOSFET、STPSC40H12C 肖特基二極管和 STGAP2SiC 磁隔離柵極驅(qū)動(dòng)器等幾個(gè)重要的元器件?？蛻艚?jīng)常會忽視一個(gè)穩(wěn)健耐變的整體解決方案的重要性。許多工程師不重視貨源，只挑選最便宜的芯片，盡可能降低BOM成本，而這種做法恰恰會犧牲性能和可靠性。盡管驅(qū)動(dòng) SiC晶體管是有難度的，而使用SiC 的人越來越多。采用ST 的SiC 器件可以為廠商帶來更高的能效和可靠性，并將電源模塊更快地推向市場。

智能工廠自動(dòng)化系統(tǒng)

?   PLC和人機(jī)界面

本屆工業(yè)峰會充分展示出工業(yè)通信給工廠自動(dòng)化應(yīng)用帶來的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力，例如人機(jī)交互。ST展示了帶有人機(jī)界面屏幕的 STEVAL-SILPLC01 工業(yè)可編程邏輯控制 (PLC) 評估板。PLC邏輯本身運(yùn)行在 STM32MP1微處理器上，客戶非常青睞該微處理器的性能和運(yùn)行 Linux 環(huán)境的能力。顯示器可以使用 STM32H7微控制器或STM32MP1。如果想要降低成本，可以選擇這款微控制器及其免費(fèi)的 TouchGFX開發(fā)環(huán)境，或選用以眾多 UI 框架著稱的 Linux 操作系統(tǒng)。

?   IO-Link 主站和設(shè)備解決方案

IO-Link 是另一種重要的通信方式。該工業(yè)通信協(xié)議有助于遠(yuǎn)程配置和監(jiān)控設(shè)備，非常適合智能工廠環(huán)境。ST 展示了由 ST 自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心開發(fā)的各種工業(yè) IO-Link 系統(tǒng)，包括IO-Link RFID 讀取器STSYS-ACCFA006和 IO-Link 時(shí)間飛行傳感器STSYS-ACCFA007。兩個(gè)系統(tǒng)的主控芯片都是STM32G0，并附帶原理圖、GUI軟件和代碼示例。我們還展出兩個(gè)工業(yè)執(zhí)行器：STSYS-ACCFA005燈塔警示燈和STSYS-ACCFA008氣動(dòng)電磁閥驅(qū)動(dòng)器。兩個(gè)展品都使用了可以適應(yīng)不同的設(shè)備解決方案的ST L6364 IO-Link收發(fā)器平臺。