部署工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接，你不得不知的這些方案！

制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的不斷深化，工業(yè)數(shù)據(jù)貫穿著整個(gè)產(chǎn)品全生命周期和企業(yè)全價(jià)值鏈?zhǔn)冀K，日益成為推動(dòng)變革的關(guān)鍵力量。而通過(guò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，則能夠把數(shù)據(jù)變成信息，信息變成決策，決策變成執(zhí)行，從而推動(dòng)了生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的變革。

作為未來(lái)工廠的支柱，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)是指各種工業(yè)物理資產(chǎn)到系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的之間的連接，其支持通過(guò)中央控制室訪問(wèn)全廠范圍內(nèi)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程工廠管理、集中生產(chǎn)安排和實(shí)時(shí)診斷。因此，選擇合適的連接技術(shù)是構(gòu)建適應(yīng)未來(lái)智慧工廠網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的關(guān)鍵，ADI利用長(zhǎng)久積累的工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)可以提供優(yōu)化的解決方案和技術(shù)，以應(yīng)對(duì)當(dāng)今面臨的工業(yè)連接挑戰(zhàn)。

有線連接解決方案

有線連接技術(shù)目前仍然是工業(yè)領(lǐng)域采用的主要技術(shù)，現(xiàn)有的工廠網(wǎng)絡(luò)廣泛采用舊式串行接口，以確保獲得不會(huì)中斷的高性能連接。這些接口簡(jiǎn)單易用，但缺乏以太網(wǎng)所具備的直接IP尋址優(yōu)勢(shì)，后者是控制層級(jí)采用的主要技術(shù)。此外，未來(lái)，工廠環(huán)境中勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)新舊設(shè)備共存的現(xiàn)象，新的有線連接技術(shù)將有助于實(shí)現(xiàn)新舊設(shè)備互用。

ADI有線連接解決方案采用新的串行和以太網(wǎng)技術(shù)，提供出色的性能、可靠性和覆蓋范圍，例如與邊緣傳感器或驅(qū)動(dòng)器的最后一英里連接，可使用10BASE-T1L和IO-Link來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于高速應(yīng)用，可使用低延遲千兆以太網(wǎng)、MLVDS和RS-485；對(duì)于工業(yè)PC連接，ADI提供高度可靠的新型隔離式USB解決方案等。

工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)解決方案包含加入星型、線型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌璧乃屑夹g(shù)，包括通信控制器、閃存、RAM、以太網(wǎng)交換機(jī)和PHY。它們包括完整的多協(xié)議軟件解決方案，可以在具有不同軟件映像的所有終端系統(tǒng)中使用一種硬件設(shè)計(jì)，以支持不同的工業(yè)協(xié)議。主機(jī)處理器通過(guò)ADI的統(tǒng)一接口和以太網(wǎng)、SPI或UART連接連接到網(wǎng)絡(luò)接口。統(tǒng)一接口簡(jiǎn)化了與任何主機(jī)控制器的通信并提供一個(gè)通用接口以支持所有協(xié)議堆棧。這樣可確保實(shí)現(xiàn)多協(xié)議連接，無(wú)需對(duì)應(yīng)用程序主機(jī)代碼進(jìn)行任何更改，從而消除了軟件集成的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)。

ADI的工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)解決方案為完整的網(wǎng)絡(luò)接口解決方案，包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，可以管理主機(jī)處理器的工業(yè)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)流量，能為各種工業(yè)、儀器儀表和其他設(shè)備提供設(shè)備連接，其模塊和嵌入式參考設(shè)計(jì)包含完整的多協(xié)議軟件，包括以太網(wǎng)/IP、PROFINET、帶有ModBus的EtherCAT和PowerLink等。此外，ADI Chronous?網(wǎng)絡(luò)接口解決方案為完整的通信子系統(tǒng)，可以快速、簡(jiǎn)單地將工業(yè)以太網(wǎng)連接納入任何終端系統(tǒng)，例如支持遠(yuǎn)距離、可靠的10BASE-T1L以太網(wǎng)連接的MAC PHY ADIN1110 和PHY ADIN1100 等。

IO-Link解決方案

IO-Link是一種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)(IEC 61131-9)，獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線、開(kāi)放式的點(diǎn)到點(diǎn)的通信，是適用于工業(yè)控制中最底層的設(shè)備（如簡(jiǎn)單的傳感器/執(zhí)行器）的工業(yè)通訊接口，使得設(shè)備可以集成到幾乎任何現(xiàn)場(chǎng)總線或者是自動(dòng)化系統(tǒng)中。

IO-Link系統(tǒng)由許多IO-Link從站設(shè)備（具有IO-Link協(xié)議的傳感器/執(zhí)行器，具有IO-Link 協(xié)議的集線器與普通的傳感器/執(zhí)行器組合），通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電纜，連接到IO-Link主站組成。其能夠?qū)鹘y(tǒng)的二進(jìn)制或模擬傳感器變成智能傳感器，不再只是收集數(shù)據(jù)，還允許用戶根據(jù)獲取的有關(guān)線上其他傳感器的健康和狀態(tài)的實(shí)時(shí)反饋，以及需要執(zhí)行的操作，在遠(yuǎn)程更改其設(shè)置。IO-Link技術(shù)通過(guò)一個(gè)通用物理接口，使傳感器變得可以互換，該接口使用協(xié)議棧和IO器件描述(IODD)文件來(lái)實(shí)現(xiàn)可配置的傳感器端口。它切實(shí)做到即插即用，并且能夠?qū)崟r(shí)重新配置參數(shù)。

隨著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)日益互連和智能化以適應(yīng)集中控制和優(yōu)化生產(chǎn)的需求，IO-Link接口已成為關(guān)鍵設(shè)備之一。ADI在IO-Link技術(shù)上早早開(kāi)始了投入，至今已經(jīng)擁有非常完整的IO-Link產(chǎn)品系列，能提供全套IO-Link網(wǎng)關(guān)和傳感器器件，且具有相應(yīng)領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，可以幫助構(gòu)建低功耗、高效的IO-Link平臺(tái)。采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)，快速、輕松地開(kāi)發(fā)解決方案，或者嘗試使用ADI公司的評(píng)估套件，其中包含配置軟件，可加快系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程。ADI解決方案尺寸小巧，且非?？煽浚虼藷o(wú)需使用多個(gè)外部保護(hù)組件，這使系統(tǒng)尺寸減小高達(dá)50%。

串行連接解決方案

在工業(yè)通信環(huán)境下，串行連接用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)可靠連接，并且易于布線。而無(wú)論是廣泛使用的4-20mA，還是隔離式和非隔離式RS-485、RS-232、RS-422、RS-562和CAN收發(fā)器等，ADI公司都能提供各種產(chǎn)品解決方案，例如用于工業(yè)系統(tǒng)的4-20mA產(chǎn)品系列提供高水平的精度、集成度和靈活性，具有替代產(chǎn)品所不具備的性能規(guī)格和較長(zhǎng)使用壽命。

值得一提的是，其中數(shù)字隔離器、隔離收發(fā)器和隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用iCoupler和isoPower技術(shù)，能夠在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)隔離，并且不存在采用光耦合器時(shí)的許多限制。例如基于iCoupler數(shù)字隔離技術(shù)數(shù)據(jù)速率高達(dá)12 Mbps的USB 2.0兼容SOIC元件，能夠?qū)崿F(xiàn)EMC保護(hù)和安全隔離性能，減小設(shè)計(jì)尺寸、縮短設(shè)計(jì)時(shí)間并降低系統(tǒng)成本，滿足工業(yè)應(yīng)用要求的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。其他支持串行連接的接口器件包括鍵盤(pán)控制器、電平轉(zhuǎn)換器和高壓保護(hù)產(chǎn)品，如通道保護(hù)、故障保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)以及防閂鎖開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器。

無(wú)線連接解決方案

工業(yè)應(yīng)用中使用無(wú)線通信已有很多年，初期用于對(duì)起重機(jī)和其他活動(dòng)設(shè)備實(shí)施基本控制。在近幾十年采用更加標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線連接技術(shù)之后，開(kāi)始對(duì)更廣泛的終端設(shè)備提供控制。在工業(yè)應(yīng)用中，任何單種無(wú)線技術(shù)都無(wú)法滿足所有需求。低帶寬和低功率技術(shù)更適合只需偶爾連接的儀表設(shè)備。與之相反，對(duì)于部署在繁忙廠區(qū)中，有多個(gè)傳感器同步不間斷通信的無(wú)人搬運(yùn)車(AGV)，則應(yīng)選擇更高帶寬的選項(xiàng)。

ADI的多種無(wú)線通信技術(shù)，包括SmartMesh?、5G、低功耗藍(lán)牙 (BLE)，以及60 GHz無(wú)延遲無(wú)線數(shù)據(jù)連接等，讓我們無(wú)需部署有線網(wǎng)絡(luò)，即可連接偏遠(yuǎn)和難以到達(dá)的危險(xiǎn)區(qū)域的傳感器，而先進(jìn)的無(wú)線子系統(tǒng)和完整的信號(hào)鏈解決方案，能進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)難度和加快部署速度。

無(wú)線SmartMesh網(wǎng)絡(luò)

ADI公司的SmartMesh收發(fā)器是一款低功耗、非?？煽康幕跇?biāo)準(zhǔn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)解決方案，可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。SmartMesh網(wǎng)絡(luò)能夠在嚴(yán)苛的RF環(huán)境中提供高于99.999%的數(shù)據(jù)可靠性，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商選擇使用該網(wǎng)絡(luò)在危險(xiǎn)的偏遠(yuǎn)位置提供重要的低帶寬傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，SmartMesh產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)堆棧開(kāi)發(fā)，提供加密、驗(yàn)證和消息完整性檢查。

SmartMesh網(wǎng)絡(luò)由高度可擴(kuò)展的自成形多躍點(diǎn)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)管理器構(gòu)成，這些節(jié)點(diǎn)稱為智能微塵，用于收集和中繼數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)性能和安全，并與主機(jī)應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。值得一提的是，SmartMesh還是一個(gè)時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)，可以做到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間精確同步。

5G

利用高度可靠、低延遲的連接(URLLC)，5G技術(shù)擴(kuò)大了無(wú)線連接在制造和其他工業(yè)應(yīng)用中的潛力?，F(xiàn)在，即使在嚴(yán)苛的RF環(huán)境中，也幾乎可以在任何位置增加連接，以增加機(jī)器數(shù)據(jù)捕捉量、改善工作場(chǎng)所的靈活性，以及消除繁雜的電纜布設(shè)。ADI是5G無(wú)線電技術(shù)的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，已經(jīng)擁有廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，為未來(lái)的在建場(chǎng)所和現(xiàn)有工廠部署5G專用網(wǎng)絡(luò)。

60 GHz無(wú)延遲無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路

無(wú)線連接在革新傳統(tǒng)有線連接的過(guò)程里，最受人詬病的問(wèn)題就是鏈路會(huì)存在延遲，而實(shí)時(shí)性是工業(yè)場(chǎng)景里非?？粗氐闹笜?biāo)，所有基于數(shù)據(jù)包的無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)都存在鏈路延遲的問(wèn)題，這是技術(shù)本質(zhì)決定的。雖然有些技術(shù)可以將延遲縮短，但是也很難保證從指令發(fā)出到設(shè)備接受并執(zhí)行整個(gè)過(guò)程里延遲不會(huì)超出協(xié)議（如EtherCAT）的要求。

60GHz技術(shù)采用直接發(fā)送的位流，能以最快的速度將無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路打通，ADI的ADMV9611和ADMV9621 60 GHz解決方案便能夠提供媲美有線連接的性能，得益于ADMV9611和ADMV9621 PCB子系統(tǒng)創(chuàng)建的完整毫米波(mmWave)無(wú)線鏈路，提供全雙工操作，而通過(guò)使用此技術(shù)，ADI得以為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用提供實(shí)時(shí)、高度可靠的連接，并且其適應(yīng)性也很高。

低功耗藍(lán)牙BLE

BLE仍然是構(gòu)建更智能、連接程度更高的世界的一大支柱，特別是隨著藍(lán)牙技術(shù)規(guī)格的不斷優(yōu)化，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、精準(zhǔn)定位及大型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等應(yīng)用場(chǎng)景，很適合各種智慧工廠的應(yīng)用場(chǎng)景，如人員及設(shè)備資產(chǎn)的定位、商業(yè)照明、設(shè)備控制、自動(dòng)化、傳感器網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

藍(lán)牙技術(shù)的另一個(gè)顯著的成本優(yōu)勢(shì)是其芯片和模塊具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。預(yù)計(jì)到2023年，每年將有近16億部藍(lán)牙低能耗設(shè)備出貨。其中一個(gè)原因是因?yàn)樗{(lán)牙芯片和模塊的成本非常低。與包括Wi-Fi在內(nèi)的其他無(wú)線芯片和模塊相比，芯片和模塊的總成本(包括支持組件)要低得多。ADI達(dá)爾文系列微控制器和超低功耗集成式BLE 5.2無(wú)線電可以用于解決智能工廠中部署數(shù)百萬(wàn)個(gè)無(wú)線設(shè)備的連接挑戰(zhàn)。