Maxim：邊緣智能控制技術為工業(yè)5.0自適應機器發(fā)展鋪平道路

提起工業(yè)智能化場景，以太網(wǎng)連接是實現(xiàn)智能化的基礎，Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP 這些協(xié)議正在被應用于工業(yè)控制應用層的實時通信、系統(tǒng)組態(tài)對象以及工程模型中，不過，不同于這些協(xié)議在大規(guī)模設備部署和較大數(shù)據(jù)量傳輸需求中的應用，IO-Link 作為網(wǎng)關協(xié)議，在后端傳感器 / 執(zhí)行器到前端 PLC 控制節(jié)點的連接中發(fā)揮著重要作用，這涉及到一個需求——邊緣智能。

邊緣智能用于工廠自動化，意味著大幅降低停工時間和成本，提高生產力?！巴９ぴ斐擅磕?800 小時的生產力損失，以一個汽車生產廠商為例，這樣的停產會造成的損失一分鐘就是 2.2 萬美金，一個小時就是 130 萬美元，從經(jīng)濟利益的損失來講是非常巨大的?！盡axim Integrated 工業(yè)與醫(yī)療健康事業(yè)部工業(yè)通信產品線副總裁 Jeff DeAngelis 援引麥肯錫的數(shù)據(jù)表示，“自動化技術則可以減少 20%的生產維護成本，提升 10%的生產力?！?/p>

Iota Communications 的一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，當邊緣智能用于樓宇自動化時，可以減少員工 30%的病假天數(shù)，節(jié)能 20%，改善空氣質量滿足 LEED 認證要求——這是一個綠色建筑評價體系。

不論是工廠還是樓宇，要實現(xiàn)邊緣智能，離不開四個關鍵要素：智能傳感器、智能執(zhí)行器、軟件可配置 IO 和增強診斷功能。智能傳感器是指傳感器本身會更加的智能，能夠通過配置去實現(xiàn)更多的功能，在部署了傳感器之后，可以通過一些配置或者是調整，實現(xiàn)不同的傳感器功能。在需要部署一些新的傳感器時，不需要重新的拉線、部署，只需要簡單的配置操作，工廠也不需要停工。

同樣，智能執(zhí)行器也是指可以自動的配置、調整一些功能和一些特性。如具備一些自適應性，可根據(jù)外界的環(huán)境做出一些自動的調整等。通過這種自適應的根據(jù)環(huán)境做的調整和優(yōu)化，可以提高產出率，也可以提升工作安全，并由此提高工作壽命和時效，繼而降低成本和提高工作效率。

軟件和可配置的輸入輸出接口，針對傳感器和執(zhí)行器與現(xiàn)實世界的交互 I/O，對于傳統(tǒng)的方式來說，器件的輸入或輸出接口是固定的設置，缺少靈活性。而通過軟件來控制 I/O 增加了靈活性，在未來部署的時候也會更加的靈活，同樣的一個接口可以通過軟件實現(xiàn)輸入或輸出的設置。

不管是工廠還是樓宇，智能化的設備雖然可以提高效率，但這些設備本身也需要具備能監(jiān)控自身狀況的診斷功能，即能夠診斷設備是否存在潛在的故障等，能夠越早的發(fā)現(xiàn)問題，就越容易解決，通過降低發(fā)生故障的機率來提高工作效率。

Jeff 認為，當這四個要素整合在一起構建智能邊緣時，如何維護和擴展這個體系關乎到成本和效率，“PLC 直接到傳感器 / 執(zhí)行器的傳統(tǒng)方法，維護成本高，操作復雜，并且缺乏靈活性，例如要對傳感器進行復雜的編組都需要能對傳感器的電氣特性進行遠程而快速的調整。針對這一需求，Maxim Integrated 發(fā)布了一個最新的 IO-Link 通信方案的參考設計 MAXREFDES177# IO-Link，該參考設計用于演示 MAX22515 IO-Link 收發(fā)器和通過軟件配置 MAX22000 模擬 IO 的所有模式。

圖：Maxim Integrated 最新的 IO-Link 通信方案的參考設計 MAXREFDES177#?

MAX22000 和 MAX22515 芯片組方案充分利用了 IO-Link 的雙向通信接口優(yōu)勢。IO-Link 接口允許每個 IO-Link 傳感器、執(zhí)行器或 IO 擴展模塊與標準硬件接口交互操作。芯片組方案也提供軟件定義的性能參數(shù)和可選的模擬輸入或輸出工作模式。

MAX22000 是軟件可配置模擬 IO，其功耗和尺寸均為最接近競爭產品的一半，其溫漂比最接近的競爭方案低 2 倍，從而支持高精度溫度校準。關鍵功能包括 24 位 ADC 模擬輸入模式和 18 位 DAC 模擬輸出模式，以及工作在 2 線或 4 線電阻溫度檢測器(RTD)/ 熱電偶溫度測量。

MAX22515 是一款 IO-link 收發(fā)器，與最接近的競爭產品相比，功耗僅為四分之一，尺寸僅為二分之一。MAX22515 是業(yè)界最小的具有±1.2kV/500Ω浪涌保護的單通道 IO-Link 收發(fā)器。這款高度集成器件內部包括保護二極管、輔助數(shù)字輸入、I2C 或引腳控制、內置振蕩器和可選 3.3V 或 5V LDO，有助于提供高可配置性、減少 SKU。器件的 C/Q 驅動級導通電阻僅為 2.2Ω或 2.65Ω (典型值)，采用最小 2.5mm x 2.0mm WLP 封裝，使熱損降低 4 倍。與最接近的競爭產品相比，方案尺寸減少 50%，適用于小尺寸空間受限的 IO-Link 傳感器或執(zhí)行器。

兩款產品比市場上的其他方案占位面積縮小 50%?！拔覀冞@些新的技術再結合下一代最新的 AI 算法，將為未來的工業(yè)領域帶來更大的提升?！盝eff 說，“Maxim Integrated 其實是從 AI 控制的角度為未來的工業(yè) 5.0 自適應的機器發(fā)展鋪平道路?！?/p>