智能工厂、智能楼宇和工业物联网发展应运而生,连接需求的增长已成不可抵挡的趋势,增强连接促进了制造和加工设施以更快的速度朝着数字化转型。制造商运营压力的增强——保持整体生产力和成本效益,面对更短的产品生命周期,更多产品形态的多种挑战及压力,迫使工厂改进自动化系统,增加灵活性,提高生产力。
设备间建立连接,面对难以计数的接口和解决方案要实现无缝连接并非容易之事,方案提供商所做的就是最大程度减弱通向无缝连接的瓶颈,建立可扩展且易于升级的系统和接口及通信基础设施,整合相互不兼容的协议,建立工业网络向协调一致转变,借助多种新技术实现这种智能连接。
上图展示的是未来工厂连接模型,涵盖运营层的终端节点到控制设备、自动化器件、驱动器、处理仪器和IT层。工业现场总线应用中,ADI提供了丰富的全方位解决方案,由传统现场总线 RS-485解决方案至背板连接适合的多点LVDS,再由工厂边缘 IO-link至具备稳健性和确定性的工业以太网,最后至高速隔离 USB端口,最新上线的文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》对这些方案进行全面的解析,扫码即可下载~
文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》从以下七个方面为大家分享了ADI全方位的解决方案。欢迎大家下载完整文档查看。
RS-485:智能工厂增强技术
RS-485发展已有40余年但仍广泛应用于工业处理电机控制和楼宇自动化中,RS-485物理层被广泛应用于任何同等的通信协议,比如PROFIBUS,Hiperface DSL,Modbus RTU或BACNet等。
RS-485的优势表现于灵活的拓扑结构,较长的传输距离,1km@ 100kbps数据速率,最多支持256个节点的点对点或点对多点网络。
工厂智能化的提升要求传输更多更快更远的数据,接口器件具有更强的保护。受益于ADI新推出的收发器产品推动,RS-485于今天仍然适用,满足当前和未来工厂的需求。
工业连接中的RS-485
《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》在这部分分享了新一代收发器的优势以及ADI新推出的一款信号和电源隔离式RS-485收发器-ADM286xE/ADM256xE系列。
多点LVDS:增强背板连接
多点LVDS结合了RS-485和LVDS的精华,专为增强背板连接而设计,如下图所示。纵观工厂连接的发展,RS-485作为多点长电缆的稳健通信方式之一,在功耗和速度方面已落后于时代需求。LVDS方案主要针对PCB级别的点对点连接进行优化,解决了 RS-485速度低功耗大的问题,但是LVDS在诸如设计背板这种大型多点网络时仍然存在不足。
M-LVDS是一种较新的技术方案,针对背板通信这种多点通信进行了优化,具备了LVDS高速和低功耗特性,且能够在多点网络上实现至少32个节点之间的通信。根据所使用的收发器,MLVDS单通道的通信速度可达250Mbps,与标准CMOS输出相比,具有较宽的共模范围。
M-LVDS:优化背板通信
文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》在这部分分享了数据采集机架中M-LVDS背板特点,欢迎下载查看。
IO-Link——边缘智能解决方案
IO-Link是应用于工厂或自动化工程中相对较新的工业传感器标准,是点对点的通讯协议,双向通信,支持配置和增加诊断数据,目前呈现迅速增长态势。
工厂现场设备的传感器或执行部件一般放置于远端,通过 IO-Link将这些现场设备通过3芯未屏蔽线连接到IO-Link主设备并与控制器通讯,如下图所示。一般控制器通常为PLC或者可编程逻辑控制器,数字信号和模拟信号通过IO-Link主设备进行处 理。值得一提的是,IO-Link中的IODD缓冲文件支持用户自行安装,可以大幅简化配置和安装。
IO-Link 系统构架示例
文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》在这部分介绍了双通道IO-Link主机收发器——MAX14819。
工业以太网——提供稳健、高带宽、时间敏感数据
工业以太网技术不仅支持终端节点的连接,还支持到云端的连接,实现无缝连接。工业以太网备受欢迎大致有以下几个原因:
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可互操作和可扩展性
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支持从10Mbps到Gbps的速度
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确定性和实时性
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基于标准的解决方案
以上四大原因的具体解释请查看文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》。
工业以太网10BASE-T1L
就过程自动化和过程控制而言,4-20mA的环路实现需要为每个终端节点提供一条专用电缆并一直连接到PLC。但考虑到所需的电缆数量,这必将形成一个非常复杂的网络,如下图所示。使用10BASE-T1L后网络可以得以简化,仅使用一条双绞线来传输不同传感器的数据。在可扩展性方面,若要添加一个传感器而非添加一条从终端节点传感器一直连接到PLC的线缆,只需将传感器和一根小线缆添加到最近的交换机即可。
简单、无缝的边缘到云端连接
文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》在这部分分享了ADI工业以太网10BASE-T1L优势以及10BASE-T1L产品,欢迎下载文档进行了解。
工业以太网10/100/1000BASE-T
针对10/100/1000BASE-T以太网,ADI提供ADIN1200和ADIN1300,前者是10/100快速以太网PHY,后者是10/100/1000千兆PHY,具有低延迟和低功耗特点。这两款均属于工业级器件,采用小型封装,设计更紧凑。产品已在-40˚C到105˚C的温度范围内经过测试,适用于恶劣的环境。经过EFT、ESD等EMC标准测试,确保了即使在最恶劣的环境中,也能发挥出色的稳健性能。
ADI提供称之为RPG2平台的完整系统解决方案,基于100Mbps ADIN1200 PHY的2端口多协议设计,包含必要的硬件如EtherCat、PROFINET等。RPG2平台经过了完整预认证软件,缩短了使用者的开发时间,加快产品上市。该平台可用于工厂和过程自动化、运动控制、楼宇自动化和运输等应用。
隔离式USB:稳健的外设接口
传统工业应用接口由RS-232承担,目前由隔离式USB替代,成为系统上用于调试、数据记录和固件更新的有效外设接口。由于工业系统中干扰的存在,隔离式USB实现噪声防御和高压隔离,成为安全可靠的接口,为工厂车间的任何设备提供稳健外 设连接。
ADI于10年前发布了当时市场上少有的符合USB1.0和1.1标准的 USB隔离器,支持0.5Mbps低速和12Mbps全速,用于连接鼠标、键盘等外设及慢速更新和调试端口。第二代隔离USB,为使用者带来更灵活的选项并增强了系统稳健性。
高速隔离式USB器件选择
文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》在这部分分享了第二代USB 隔离器产品具有的一些关键特性。
工业现场设备形态多样化,连接需求各不相同,从现场RS-485、工厂边缘IO-link、高速隔离USB、以太网平台化RPG2,再到控制级M-LVDS,无论是设计下一座智能工厂还是面向未来改造的智能建筑,ADI丰富的解决方案满足客户的所有连接需求。查看文档《ADI为智能工厂的增强型连接提供解决方案》即可全面了解ADI的解决方案。