【中國傳動網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】 工業(yè)4.0的發(fā)展對于IC、特別是模擬IC廠商很重要。

當前，工業(yè)智能化正在向工廠網(wǎng)絡(luò)前沿、邊緣發(fā)展，提高生產(chǎn)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力，自適應(yīng)調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)更高的靈活性，這樣用一條產(chǎn)線可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品，而不需要擴建更多的產(chǎn)線。另外一個好處，是獲得更高的生產(chǎn)效率（提升65%），還可以大幅縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間。

保證產(chǎn)品的一致性也很重要，這會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，比如，同一巧克力品牌的產(chǎn)地可能不同，而不同產(chǎn)地可以獲得原材料不完全相同。產(chǎn)線的自適應(yīng)調(diào)整功能允許對原材料用量進行調(diào)節(jié)，確保產(chǎn)品的一致性。另外，產(chǎn)線還要引入自診斷功能，提升監(jiān)測能力，從而讓產(chǎn)線更安全，進而提高產(chǎn)線工人的安全性。

舉一個例子，在Intel的晶圓廠，通過在晶圓設(shè)備上增加一些傳感器，對這些傳感器收集的數(shù)據(jù)進行分析、監(jiān)測，實現(xiàn)對晶圓狀況的實時檢測，這個平臺采用GE的AI平臺GEPredix，通過AI算法，對收集的數(shù)據(jù)做計算，能夠準確無誤地、快速地對系統(tǒng)進行調(diào)整。從而大幅提升系統(tǒng)的正常運行時間，提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)4.0帶動大型PLC向小尺寸、緊湊型PLC轉(zhuǎn)化，目前，對小型PLC的需求量幾乎是大型需求量的2倍，小型PLC能夠把智能化推進到工廠前端，實現(xiàn)真正的智能化制造、自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

Go-IO厚積薄發(fā)

無論是工業(yè)4.0，還是工業(yè)智能化，對半導體廠商意味著什么呢？對此，MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理JeffDeAngelis先生表示：“我們要用新的思維方式去定義產(chǎn)品，首先它要求集成電路提供更高的靈活性，或者說是軟件可編程、可配置能力，以提供更靈活的調(diào)節(jié)能力。另外還有自適應(yīng)能力，自適應(yīng)診斷功能，應(yīng)對環(huán)境的變化，從而助力工業(yè)智能化的發(fā)展?！?/p>

作為半導體廠商，不僅提供IC，還要提供一些智能化的參考設(shè)計平臺，一方面向客戶展示，用我們的IC能夠?qū)崿F(xiàn)什么，達到什么樣的目標，另外，有了參考設(shè)計，客戶可以很容易地把參考設(shè)計移植到他的平臺上去，做實際驗證。

2014年，MaximIntegrated推出了第一代智能化工業(yè)IoT平臺產(chǎn)品，即微型PLC，跟當時同等功能的PLC相比，尺寸縮小了15倍，功耗降低了50%。

2016年，隨著IC集成功能向前推進，基于其更高集成度的解決方案，Maxim推出了pocketIO參考設(shè)計平臺，并引入了IO-Link智能傳感器技術(shù)，IO-Link技術(shù)讓用戶真正實現(xiàn)自適應(yīng)制造概念。

pocketIO的尺寸是167K立方毫米，它的尺寸和上一代的微型PLC相比，縮小了2.5倍，功耗降低了30%。

2018年11月，Maxim推出了第三代產(chǎn)品Go-IO參考設(shè)計平臺。Go-IO在只有信用卡一半大小的面積上整合了17個可配置IO，作為自動化工廠子系統(tǒng)可大幅提升生產(chǎn)效率和自診斷功能。

Go-IO支持主動監(jiān)測和交流設(shè)備健康和狀態(tài)信息，并實現(xiàn)了更高的吞吐量和生產(chǎn)效率。該參考設(shè)計也滿足PLC日益嚴格的尺寸及功耗要求，與其參考設(shè)計PocketIO相比，方案尺寸縮小10倍、功耗降低了50%。

Jeff表示，這種集成度和設(shè)計密度的參考設(shè)計平臺，現(xiàn)在還沒有哪家競爭對手能夠達到如此高的集成密度。

圖：MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理JeffDeAngelis先生

在談到IC工作溫度時，Jeff表示：”我們現(xiàn)在面向工業(yè)應(yīng)用推出的IC的工作溫度范圍是-40°C到125°C，一般工業(yè)應(yīng)用要求溫度上限達到85°C就可以了，但是我們已經(jīng)超出原有的工業(yè)級范圍要求，另外強調(diào)一點，實際上也是很重要的一點，IC低功耗很重要，因為小尺寸IC必須發(fā)熱少，所以低功耗很重要，比如說我們GO-IO卡用三節(jié)的AA電池供電可以工作10小時。”

整合三大技術(shù)

GO-IO整合了三大技術(shù)，一是工業(yè)通信，由于整合了高度集成的工業(yè)通信接口，多個GO-IO模塊可以相互之間進行數(shù)據(jù)傳輸、信息交流，借助GO-IO的通信能力，還可以把數(shù)據(jù)最終推送到云端，這是它的一大優(yōu)勢。另外一個技術(shù)是工業(yè)輸入輸出技術(shù)，即數(shù)字IO技術(shù)。還有一項技術(shù)是工業(yè)電源技術(shù)。

Maxim的上一代隔離RS-485提供了數(shù)字隔離技術(shù)和變壓器驅(qū)動，外部只需搭一個變壓器，就可以實現(xiàn)電源和數(shù)據(jù)隔離了。其數(shù)字隔離采用電容隔離技術(shù)，可以支持更高的通信速率。而新一代GO-IO平臺中，將上一代隔離RS485與變壓器兩者集成到了一起，構(gòu)成MAXM22510，使整體尺寸縮小了40%。

GO-IO平臺的另一個高集成度設(shè)計是八通道數(shù)字輸入技術(shù)，器件將數(shù)字輸入與數(shù)字隔離集成在一起，構(gòu)成隔離的數(shù)字輸入解決方案(MAX22192)，使整體尺寸縮小31%。這種數(shù)字隔離技術(shù)不僅僅把數(shù)字輸入和隔離整合到一起，它實際上還提供更多功能，比如：開路、短路、過壓、過流故障診斷，這對工業(yè)IoT的設(shè)計是有幫助的，可以實時監(jiān)測產(chǎn)線上的運行狀況。

這里，Jeff還特別強調(diào)了Maxim的數(shù)字輸出技術(shù)MAX14912，八路數(shù)字輸出芯片。MAX14912除了能夠?qū)崿F(xiàn)快速的切換，還有一個安全消磁功能，這對工業(yè)控制非常重要，比如許多現(xiàn)場執(zhí)行器是感性負載，開關(guān)瞬間會有很強的反沖。這個能量處理的不好就會損毀機器設(shè)備。Maxim的這款I(lǐng)C里面由于集成了釋放通道，也就是消磁功能，可以把感性負載的反沖能量吸收掉，而不會損壞設(shè)備上的其他部件，幫助用戶擺脫了設(shè)計上的局限。

另據(jù)Jeff介紹，第二代工業(yè)PLC平臺pocketIO所采用的電源還需要外部電感，而在GO-IO新一代平臺中，則采用了單電源模塊uSLIC，將高效同步整流高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器、電感、電容集成在同一模塊內(nèi)。

一切為了客戶

Jeff表示：“我們通過幾代產(chǎn)品的研究，一直緊跟市場的發(fā)展趨勢，并保持與客戶的密切溝通和配合。比如說，依照客戶的要求，我們的數(shù)字IO引入了SPI接口配置功能，使得用戶可以重復利用設(shè)計，提升設(shè)計靈活性。另外，數(shù)字IO器件的菊鏈功能，使得客戶可以在同一SPI接口上實現(xiàn)多片級聯(lián)，擴展數(shù)字IO的通道數(shù)。

GO-IO意味著不僅應(yīng)用于工業(yè)自動化，而且可以從工廠走到樓宇自動化，再走到機器人，走到不同的終端應(yīng)用上去，這就是把它定義為GO-IO的原因。GoIO的小尺寸設(shè)計可以很容易地放置到樓宇的壓力、溫度監(jiān)測探頭，以及空調(diào)等控制器中；當然也可以把它安裝到機器人手臂上做現(xiàn)場控制和調(diào)整。

下圖所示是Maxim基于這個平臺提供的一個參考設(shè)計，可以通過網(wǎng)站訂購，在這套參考設(shè)計里面，包含了GO-IO模塊、主板和應(yīng)用處理器板(MAX32630)。

Jeff表示，這個參考設(shè)計是一個標準配置，與二進制IO兼容。Maxim針對這個GO-IO提供API支持。

在談到GO-IO與客戶對接時，Jeff表示：“現(xiàn)在，我們處在工業(yè)變革時期，集成產(chǎn)品需要快速發(fā)展跟進工業(yè)智能化的進程。另外，在應(yīng)用層面，不單單是工業(yè)自動化，包括樓宇自動化、機器人，所覆蓋的終端應(yīng)用也越來越廣，需求也就更大了。我們的GO-IO平臺已經(jīng)得到工業(yè)領(lǐng)先廠商的認可。”