“当前，工业主动化正于向着数字化及智能化趋向成长，即经由过程物联网（IoT）技能，装备及体系可以或许实现互联互通，数据可以及时收罗及阐发，从而提高出产效率及矫捷性。那末，工业范畴将来成长趋向怎样？作为半导体厂商，安森美半导体于工业范畴方面有着如何的结构，将怎样于这场工业海潮中捉住机缘迎接挑战？近日，中电网采访了安森美亚太区运用工程技能总监 Hector Ng，配合切磋了工业范畴中的“芯”机缘。
当前，工业主动化正于向着数字化及智能化趋向成长，即经由过程物联网（IoT）技能，装备及体系可以或许实现互联互通，数据可以及时收罗及阐发，从而提高出产效率及矫捷性。那末，工业范畴将来成长趋向怎样？作为半导体厂商，安森美半导体于工业范畴方面有着如何的结构，将怎样于这场工业海潮中捉住机缘迎接挑战？近日，中电网采访了安森美亚太区运用工程技能总监 Hector Ng，配合切磋了工业范畴中的 芯 机缘。
工业主动化将来成长趋向怎样？将带来哪些机缘及挑战？
工业主动化正于向智能化及互联化标的目的成长：经由过程物联网（IoT）技能，装备及体系可以或许实现互联互通，数据可以及时收罗及阐发，从而提高出产效率及矫捷性。此外，AI及呆板进修技能于工业主动化中的运用愈来愈广泛。这些技能可以帮忙优化出产流程、猜测装备妨碍、提高产物质量。
此中，呆板视觉技能将饰演至关主要的脚色。呆板视觉技能于工业主动化中的运用将显著晋升质量节制及检测的效率及正确性，经由过程高分辩率摄像头及进步前辈的图象处置惩罚算法，呆板视觉体系可以及时检测产物缺陷，确保产物质量。呆板视觉技能还有将进一步鞭策主动化出产线的成长，视觉体系可以用在物料辨认、定位及跟踪，从而实现更高效的主动化操作，削减人工干涉干与。于工业呆板人范畴，呆板视觉技能将用在指导及节制呆板人履行繁杂的使命，呆板人可以更切确地完成装置、搬运及包装等操作，提高出产效率。
于工业主动化运用中，除了了要求高机能，人们还有愈来愈器重削减碳萍踪，越发存眷于任何负载下实现更高的功率转换效率。是以采用面向将来的高效率功率半导体技能对于在此类运用具备贸易可行性及可连续性至关主要。作为集成及分建功率转换半导体供给商的行业带领者，安森美(onsemi)一直与互助伙伴互助，解决实现更高效率及机能的重要挑战。咱们提供多种拓扑，包括升压、反激及准谐振，可选择单片 IC 或者分立方案实现。如碳化硅（SiC）于机电驱动中的运用愈来愈广泛。这些质料具备更高的开关速率及更低的导通损耗，可以或许显著提高体系效率。
当前工业主动化向着数字化及智能化趋向成长。集成为了传感器及节制算法的智能机电驱动器可以或许及时监测及调解机电运行状况，提高体系的靠得住性及效率。数字旌旗灯号处置惩罚器（DSP）及微节制器（MCU）的运用使患上机电驱动节制越发切确及矫捷，撑持繁杂的节制算法及通讯和谈。
工业主动化成长至今如今面对哪些问题？
为了能推进及时决议计划、提高出产效率及主动化程度，各行各业都愈来愈存眷设备计较机视觉技能的运用。工业图象传感器赋能呆板逾越人眼的视觉，使呆板视觉更精准、智能、高效，推进工业主动化的成长。要让体系更精准，需要思量怎样提高图象传感器的感光机能，降低噪声，提高帧率及分辩率，增年夜动态规模，甚至直接利用图象传感器输出3D信息及高光谱信息。功耗及成本也很主要。此外，需要确保图象传感器的机能不变，质量靠得住，以实现高效的工业体系。以安森美的图象传感器为例，因为采用了全像素架构，安森美传感器于所有光照前提下都能保留更多细节，纵然于低光前提下也不破例。安森美图象传感器于HDR方面体现精彩，可以或许捕获到高对于比度场景的细节，纵然于极度光照前提下也能提供清楚、富厚的图象。可扩大的产物系列可以或许削减体系开发成本及时间。
工业主动化中，机电驱动饰演着主要的脚色，其能耗盘踞了工业运用能耗的很年夜一部门。按照国际能源署（IEA）的数据，机电体系的能耗约占全世界工业电力耗损的65%摆布。相干法例愈来愈严酷，市场对于年夜幅降低工业机电驱动器能耗的需求变患上愈加火急。例如交流机电凡是可直接由交流电源驱动，为了提高能效及增强节制，可以采用变频驱动，按照负载需求调治机电的运行速率，削减能源华侈。而使用进步前辈的节制算法及智能化技能，如矢量节制、直接转矩节制等，可以实现更邃密的机电节制，提高能效。
新一代功率半导体器件撑持更高的开关频率，实现更低的导通损耗及开关损耗，提高了机电驱动体系的效率，如安森美近期新推出的采用了新的场截止第7代(FS7)绝缘栅双极晶体管(IGBT)技能的1200V SPM31智能功率模块，与市场上其他领先的解决方案比拟，能效更高、尺寸更小、功率密度更高，于是整体体系成本更低，很是合适三相变频驱动运用，如热泵、商用暖通空调体系以和工业泵及电扇。而第7代1200V 800A QDual3 IGBT功率模块与其他同类产物比拟，功率密度更高，且提供高10%的输出功率，带来业界领先的能效体现，有助在降低体系成本并简化设计，也很是合适用在年夜功率工业机电驱动器。
工业运用对于半导体解决方案是否有非凡的要求？
工业运用对于半导体解决方案的要求有其怪异性，重要表现于如下几个方面：
靠得住性及经久性。工业情况凡是较为严苛，包括高温、低温、湿度、振动及电磁滋扰等。是以，芯片需要具有高靠得住性及经久性，以确保于各类极度前提下仍能不变运行。安森美(onsemi)的产物遵照严酷的质量节制尺度，确保每个元件都具备高靠得住性及长命命。安森美的解决方案还有具有精彩的耐高温机能，产物设计思量了抗滋扰能力，确保旌旗灯号传输的不变性及正确性，并且所有产物于出厂前都颠末严酷的测试，包括情况测试、寿命测试及机能测试，确保其于各类苛刻前提下的靠得住性及经久性。
散热与热治理。高功率电子器件于运行历程中会孕育发生年夜量热量，假如散热不良可能致使机能降落、寿命缩短甚至妨碍。设计有用的冷却体系，联合被动（如散热片、液冷）及自动（如电扇、泵）冷却技能，以和优化电子封装及结构，是确保体系不变事情的要害。如安森美的压铸模模块比平凡的凝胶填充模块提高热轮回利用寿命10倍。
高效率与节能。跟着全世界对于节能减排的存眷度提高，工业体系往往需要越发看重能效。安森美夸大智能电源技能的主要性，这包括利用进步前辈的半导体质料如碳化硅来制造更高效的功率电子器件，这些器件可以或许撑持更高频率的操作，削减损耗，提高机电总体体系效率。与此同时，功率因数校订PFC拓扑技能将继承成长，以削减电网谐波及提高体系的总体能效。
工业物联网要害技能有哪些？这些要害技能将怎样实现？
工业物联网（IIoT）的要害技能包括如下几个方面：
传感器技能
传感器是IIoT的基础，卖力收罗各类物理量及情况参数，如温度、湿度、压力、振动等。
边沿计较
边沿计较于接近数据源之处举行数据处置惩罚，削减了数据传输的延迟，提高了及时性及相应速率。
通讯技能
靠得住的通讯技能是IIoT的焦点，包括有线及无线通讯技能，如低功耗蓝牙、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT及10Base-T1S以太网等，确保数据的及时传输及装备的互联互通。
数据处置惩罚与阐发
年夜数据技能及人工智能（AI）用在处置惩罚及阐发从传感器及装备网络的年夜量数据，提供有价值的洞察及决议计划撑持。
此外，云计较提供了强盛的计较及存储能力，撑持数据的集中治理及阐发，晋升了体系的矫捷性及可扩大性。IIoT体系需要强盛的收集安全办法来掩护数据及装备免受收集进犯，包括加密技能、身份验证及拜候节制等。经由过程这些要害技能的运用，工业物联网可以或许实现装备的智能化、出产的主动化及治理的邃密化，鞭策工业范畴的数字化转型。
工业4.0重要解决了哪些问题，工业4.0的到来，对于制造业带来哪些影响？
工业4.0经由过程主动化及智能化技能显著提高了出产效率，削减了人工干涉干与及过错，使患上出产体系越发矫捷，可以或许快速相应市场需求的变化，实现定制化出产。经由过程数据阐发及智能治理，工业4.0优化了资源的利用。智能传感器及数据阐发技能使患上质量节制越发精准。
此外，工业4.0经由过程物联网及年夜数据技能，实现了供给链的透明化及高效治理，削减了库存及物流成本。经由过程猜测性维护技能，工业4.0可以或许提早发明装备妨碍，削减停机时间及维护成本。工业4.0使用年夜数据及人工智能技能，撑持企业举行数据驱动的决议计划，提高了决议计划的科学性及正确性。经由过程解决这些问题，工业4.0鞭策了制造业的转型进级，提高了企业的竞争力及市场相应能力。
于逐渐迈向工业 4.0的历程中，对于在人机交互的需求日趋增长，呆板人技能也亟待改良。智能呆板人与传统工业呆板人的差别的地方于在，前者利用了年夜量差别的传感器、AI 及进步前辈算法来与情况交互，检测障碍物，并与人类及其他呆板协作。今朝，智能呆板人重要用在堆栈及出产工场等受控情况，但运用在户外功课的趋向日趋较着。
安森美于工业节制方面的结构？怎样助力智能工业成长？
安森美于工业节制方面有着广泛的结构，其智能传感及智能电源技能致力在提供高机能、高靠得住性及高效能的解决方案。尤其是于相干的电源治理、传感器技能以和机电驱动节制及接口通讯等方面提供一些要害技能解决方案。
安森美提供各类电源治理解决方案，包括高效的电源转换器、稳压器及电源治理IC。这些产物可以或许确保工业节制体系于各类事情前提下不变运行。安森美的传感器产物线涵盖了位置传感器、图象传感器、温度传感器等多种类型，这些传感器可以或许及时监测工业情况中的各类参数，为节制体系提供正确的数据撑持。尤其值患上一提的是，安森美的图象传感器系列集高机能、紧凑像素及低功耗等特征在一体，它提供多种分辩率，从30万至 4500 万像素不等，合用在广泛的运用，有用为智能工业成长提供助力。安森美的NCS32100双电感扭转位置传感器能于 6,000 RPM 转速时实现 50 角秒的位置精度，于捐躯些许精度的环境下，转速高达 45,000 RPM。
于机电节制方面，安森美提供了多种驱动器及节制器，撑持各类类型的机电，包括直流机电、步进机电及交流机电。这些产物可以或许实现高效、切确的机电节制，广泛运用在工业主动化装备中。安森美也提供各类用在变频驱动的MOSFET、IGBT、二极管、模块及栅极驱动器、运放等器件，以提高能效及增强节制。
工业节制离不开各类通讯方案及接口，安森美的接口及通讯解决方案包括各类总线接口、无线通讯模块及有线通讯模块。这些产物可以或许确保工业节制体系与其他装备及体系之间的靠得住通讯。布线是于工业情况中部署传统以太网的另外一个障碍。尺度以太网线缆有四对于电线，不仅增长了成本，并且也难以安装。10BASE-T1S 专为利用单对于电线而开发，是以更小巧、更容易利用，成本也较着更低。安森美的10BASE-T1S以太网节制器产物组合处在成长前沿，可以或许为要求苛刻的工业情况提供更优秀的靠得住性及机能体现。安森美推出了一系列切合10BASE-T1S尺度的以太网节制器及收发器，包括NCN26010 (MAC/PHY) 及NCN26000 (PHY)节制器专为工业多点收集而设计，有助在削减机柜内的布线，同时可增长带宽。
此外，安森美还有提供了一系列安全及掩护解决方案，包括过压掩护、过流掩护及热掩护等。这些产物可以或许提高工业节制体系的安全性及靠得住性，避免不测妨碍及毁坏。经由过程这些结构，安森美于工业节制范畴提供了周全的解决方案，帮忙客户提高出产效率、降低能耗及晋升体系靠得住性。
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