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工业4.0将人、机器设备和信息连接在一起

发表于:2019-08-14 11:04 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  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。ADI亚太区电机与电源控制行业市场部专员于常涛认为,其核心特征应该是高效节能,网络化与模块化。

  工业4.0,将会通过自动控制,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。通过数据采集,分析,优化,得到最佳化的方式。从而实现更具效率的生产方式。

  就未来的发展而言,有几大特点:

  第一: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。

  第二: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。

  第三:人工将在很大程度上被机器智能取代。

  于常涛指出,机器人是一个快速增长的行业,据统计,安装量保持了近30%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。应用与汽车行业的机器人,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。

  从技术角度看,机器人是属于伺服控制的系统级产品,伺服电机仍然是执行机构,运动轨迹规划和运动控制是核心功能,再加上若干的安全保护功能以及机械加工,很显然,比传统的电机控制复杂很多。但不管是怎样的架构,电机控制仍然是核心功能,这也是ADI所关注的重点。

  ADI公司张鹏表示,智能系统包含若干关键技术,但电机控制一定是核心技术之一。针对电机控制,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。

  比如,ADI在电机控制应用领域有非常完整地信号链,无论是驱动器、变频器和伺服系统。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;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来满足使用旋转变压器的位置检测场合。伺服控制技术从模拟向数字的转换推动了现代伺服系统的发展,也满足了对于电机控制的性能和效率的高要求。从优先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。为实现矢量控制和无传感器控制,对DSP等高性能处理器提出了更高的要求。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。普通的交流感应电机向永磁同步电机转变已是大势所趋,要求系统设计师能提供更高效率和更灵活的算法。另外,网络技术的发展也给电机应用带来了一些新的变化,越来越多的电机控制系统考虑增加网络功能,可作为工业网络中的一个结点。

  混合信号控制处理器ADSP-CM40x,这款处理器集成了精度高达13位的行业唯一一款嵌入式双通道16位模数转换器,搭载了一枚240-MHz浮点ARM?Cortex?-M4处理器内核。设备制造商要求高精度、伺服闭环控制、电机驱动、太阳能光伏(PV)逆变器和其他嵌入式工业应用,以提高其产品的能源效率和性能。ADSP-CM40x凭借较高的精度模拟转换性能,很好地实现了这些目标。

  ADSP-CM40x不但具有出色的模拟转换性能和高达380纳秒的转换速度,同时具备多种其他特性,比如,全面的sinc滤波器实现模式,使其可以直接与用于采样电阻式电流检测系统架构中的隔离式-型调制器(AD7400A/AD7401A)接口。采用片内sinc滤波器可以节省以FPGA实现同一功能所需要的成本和工程资源。

  除此以外,针对电机控制解决方案,ADI公司提供了门类齐全的产品组合,其中包括了模数/数模转换器、放大器、嵌入式处理器、iCoupler?数字隔离器和电源管理器件;这些高性能的器件和增加系统集成度有助于实现更新型的拓扑结构设计,为客户实现系统的差异化设计带来价值,伺服驱动系统的性能同用户最终所构建的运动控制系统的性能和所能提供的精度密切相关,多数情况下,最终的用途可以是一个高精度数控机床系统、运动控制系统或机器人系统,这些系统要求能够精确控制位置及电机的扭矩;ADI公司能够提供涵盖信号链中所有重要器件的完整解决方案。

  于常涛补充,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,我们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。

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