Other Parts Discussed in Post: PROFIBUS
由Miro Adzan和Thomas Leyrer共同撰寫
當今的終端設(shè)備市場需要更短的產(chǎn)品生命周期、更多的單獨配置產(chǎn)品及快速適應瞬息萬變的消費者權(quán)益。在制造車間，關(guān)鍵參數(shù)包括較低的資源利用率，特別是更低的功率、更快的制造時間和更低的生產(chǎn)停機時間。這些要求需要一個更復雜、更智能的工廠，利用云，并使用遠程大數(shù)據(jù)分析功能優(yōu)化并適應制造流程，增強在整個生命周期跟蹤產(chǎn)品的能力。
機器和生產(chǎn)單元與互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系實現(xiàn)了過程數(shù)據(jù)的實時視圖。機器與產(chǎn)品的聯(lián)系還提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實時視圖。由工業(yè)服務機器人操作的自動化機器和生產(chǎn)單元處理原材料和生產(chǎn)部件。在生產(chǎn)過程中進行產(chǎn)品和機器質(zhì)量檢查，以進一步縮短周期時間。這種方式減少了人機互動，并在生產(chǎn)過程中聚焦更高價值的任務。
創(chuàng)新的突破使得工業(yè)4.0成為現(xiàn)實。許多意義非凡的技術(shù)是由像德州儀器這樣的工程公司實現(xiàn)的。對于TI來說，解決子系統(tǒng)設(shè)計挑戰(zhàn)至關(guān)重要，這將提高包括效率和靈活性在內(nèi)的智能制造設(shè)計，同時提供制造流程的實時視圖、連通性和通信。
以下為促成更智能、更高效制造的工業(yè)4.0的一些關(guān)鍵技術(shù)，：
將通信擴展到產(chǎn)品級需要低功耗通信。射頻識別RFID是獲得產(chǎn)品和機器通信的關(guān)鍵技術(shù)。將傳感器部署在產(chǎn)品附近和機器處時，電源通過電纜。IO-link通過雙向數(shù)字通信為基本開/關(guān)狀態(tài)通信的擴展建立標準。IO-link網(wǎng)關(guān)使用工業(yè)以太網(wǎng)或無線LAN直接與OPC UA通信。對于手動操作員的檢查，Bluetooth?低能量連接將數(shù)據(jù)發(fā)送到移動終端。
機床在其使用壽命期間會出現(xiàn)故障且生產(chǎn)質(zhì)量也會降低。機床的連續(xù)力感測可在早期指示機床斷裂情形。機床質(zhì)量會影響溫度傳感器和聲學傳感器的數(shù)據(jù)。預測性維護是一個潮詞，其描述了盡早更換早期預示有機床斷裂情形的概念，而不會影響生產(chǎn)流程或生產(chǎn)質(zhì)量。
機床的多軸控制使用閉環(huán)運動來定位刨槽機或材料。尺寸和表面的公差具有來自軸、機床和夾具的機械方差的額外方差。使用線性編碼器和激光距離傳感器的精確距離測量用于機器校準、運動控制和質(zhì)量監(jiān)控。
制造過程取決于諸如溫度和濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)。主動冷卻和清潔系統(tǒng)對環(huán)境條件有影響。用于液體和空氣的流量傳感器為機床的環(huán)境系統(tǒng)提供輸入。
現(xiàn)代生產(chǎn)單元具有四個一起工作的主要子系統(tǒng)：定義整個生產(chǎn)過程的計算機數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)、驅(qū)動生產(chǎn)用電動機和致動器的運動控制子系統(tǒng)、用于其它傳感和控制應用的可編程邏輯控制（PLC）系統(tǒng)，以及用于材料處理的服務機器人。
工業(yè)4.0演示墻
我們展示了幾個工業(yè)演示，幫助利用TI半導體解決方案實現(xiàn)工業(yè)4.0和未來智能工廠。請蒞臨2016年德國慕尼黑電子展（electronica 2016）的TI展位（A4展廳，219展位）和德國紐倫堡自動化展的TI展位（展位＃6-441）親睹它們的風采。針對我們計劃展示的內(nèi)容，您可先睹為快。
TI的工業(yè)4.0演示墻將采用最新的TI參考設(shè)計和創(chuàng)新，通過EtherCAT網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)實時以太網(wǎng)通信功能。我們的傳感器通信采用IO-link等有線技術(shù)和藍牙?低功耗等無線技術(shù)。TI的GaN技術(shù)與具有電流感測功能的48 V 3相GaN基逆變器一起展示，有助于提高變速電機驅(qū)動器的效率。
TI演示墻突顯工業(yè)電機驅(qū)動控制的創(chuàng)新。
以下是TI工業(yè)4.0演示墻上每個參考設(shè)計的更多詳細信息，可在TI.com.cn上下載。
工廠自動化和控制：
通過BLE連通性驅(qū)動的現(xiàn)場變送器參考設(shè)計：該現(xiàn)場變送器設(shè)計測量濕度和溫度。它使用Bluetooth?低能量報告測量值。該設(shè)計的回路電源為4至20 mA電流，回路上的電流值根據(jù)濕度值變化。
IO-link傳感器變送器參考設(shè)計：該參考設(shè)計為IO-link傳感器變送器提供了快速原型開發(fā)平臺。由于其模塊化設(shè)計，可輕松切割不同的區(qū)段，允許任何模擬或數(shù)字傳感器實現(xiàn)快速簡易連接。
單芯片，回路供電4-20mA RTD傳感器變送器參考設(shè)計；該設(shè)計中的內(nèi)置處理器支持使用補償算法，提高系統(tǒng)性能。該參考設(shè)計非常適合空間受限的應用，并以低功率性能在高環(huán)境溫度下運行。
用于具有模擬4-20mA輸出的傳感器的IO-link適配器參考設(shè)計：該設(shè)計評估工業(yè)環(huán)境中傳感器的二進制或模擬4-20mA輸出信號，并通過IO-link將結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到PLC。所有這些都適用于與工業(yè)標準M12連接器兼容的6mm寬PCB。
隔離回路供電熱電偶變送器參考設(shè)計：本參考設(shè)計系統(tǒng)解決方案為4至20 mA隔離電流回路應用提供精確的K型熱電偶測量。該解決方案可幫助設(shè)計人員快速原型化并開發(fā)用于過程控制和工廠自動化的最終產(chǎn)品。
工業(yè)電機驅(qū)動：
增強隔離的參考設(shè)計：具有電流、電壓和溫度保護的三相逆變器。實現(xiàn)提供卓越增強隔離能力和開關(guān)損耗減少的功率級。
符合EMC標準的單芯片解析器到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（RDC）參考設(shè)計：與傳統(tǒng)RDC解決方案相比，該解決方案降低了系統(tǒng)成本，并減小了電路板空間，且提供片上保護和診斷功能，以提高抗短路能力并通過檢測外部故障條件增強安全性。
用于無刷電機的48-V 10-A三相高頻氮化鎵（GaN）基逆變器參考設(shè)計：TI將LMG5200半橋GaN功率模塊與更快、更精確的電流感測放大器相結(jié)合，創(chuàng)建了一個可實現(xiàn)更高效、更小電機設(shè)計的參考設(shè)計。
采用48V三相逆變器的基于分流的在線相電流檢測：基于在線相位分流的電流測量允許連續(xù)相電流測量，以獲得更佳的驅(qū)動性能和高AC共模抑制，允許從低-高PWM頻率，并在未校準的情況下在整個溫度范圍內(nèi)的高增益和偏移精度條件下進行精確的電流檢測。
具有多協(xié)議以太網(wǎng)功能的符合EMC協(xié)議的EtherCAT從站：該參考設(shè)計為多協(xié)議以太網(wǎng)功能提供了極大的靈活性，包括一個雙端口EtherCAT從站，帶有用于PROFIBUS和多協(xié)議RT以太網(wǎng)的HW選項。它還包括一個成本優(yōu)化的電源管理集成電路，為整個板提供電源，設(shè)計符合IEC61000-4-2，4-4和4-5 EMC抗擾性。
今年，TI正考慮從展會現(xiàn)場直播，您可看到展位的“實時情況”。通過此網(wǎng)站上可觀看現(xiàn)場播報。請于今天下午4-5點（CET）在我的網(wǎng)絡研討會（my webinar session）上注冊，其中，演講時間為20分鐘，問答時間為40分鐘。
其他信息：
· 新白皮書：通過TI的Avner Goren和Miro Adzan的預測性維護，讓工廠變得更智能、更高效。
有關(guān)工業(yè)4.0的更多信息和參考設(shè)計。
TI工廠自動化與控制和電機驅(qū)動的產(chǎn)品和子系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)知識。
閱讀博客“智能工廠自動化系統(tǒng)中的控制級設(shè)計挑戰(zhàn)”。
原文鏈接：
https:/e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2016/11/07/what-s-next-for-industry-4-0-the-best-new-technologies-shaping-the-future-of-smart-factories
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https:/e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2016/11/07/what-s-next-for-industry-4-0-the-best-new-technologies-shaping-the-future-of-smart-factories
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