意法半导体助您应对智慧工业的挑战

日期:2018-07-13

 

 
日前,意法半导体(ST)在京举办以“意法半导体电机控制、通信及传感解决方案让工厂更智能”为主题的智慧工业媒体交流会。该公司市场营销和应用(亚太区)高级总监Francesco Muggeri先生针对当前智慧工业趋势和所面临的挑战,介绍了意法半导体的应用战略焦点以及面向智慧工业的各种解决方案。
 
趋势所向,挑战繁多
Francesco Muggeri认为,今天的第四次工业革命是从工业到智慧工业的变革,在使用网络物理系统、通信、物联网和分散式决策过程中将部分取代或关联机器。智慧工业的挑战在于,工业自动化有非常多复杂的应用,需求庞杂,对半导体技术的要求也非常高。其关键趋势是工厂需要配备分布式控制的下一级自动化,从而实现更安全的工作环境、全新的人机交互模型,提高工业机械的能效,同时捕捉和运用制造数据,完成人工智能和机器学习功能。这样才能实现更多智能和意识、更多连接、更高效和更安全。
他表示,作为面向智能驾驶和物联网领域的产品和解决方案领先供应商,意法半导体的产品线涵盖了智能产品、智能家居和城市、智慧工业及智能驾驶等所有关键应用的核心。这是一个完整的生态系统。
 

 
他说,意法半导体拥有逾30年的工业应用开发经验,深入了解应用知识,基于行业领先的创新技术,提供最广泛的产品系列,以优化产品和系统解决方案提供推动工业智能的要素。它可以帮助客户打造更智能、更安全、更高效的工厂和工作场所,实现以下一些目标:更高生产效率的工厂;更大灵活性和定制化可能性的供应链;实现可持续生产,减少废弃物,减少能耗;为员工提供更加安全的工作环境;在工作场所实现更佳的人机协作;以及优化机器和工具的使用。
 
领先的工艺技术组合
Francesco Muggeri介绍说,意法半导体拥有高附加值片上系统(SoC)和系统级封装(SiP)解决方案,根据智慧工业的不同需要,可以将不同的工艺任意组合,实现新的和更多的功能。面向智慧工业的意法半导体专用产品可以实现分布式智能、分散式诊断;配备通信和灵活性性能,能实时适应外部事件;在电力使用的各个方面都提高效率和安全性。
 

 
意法半导体的系统级封装技术是高附加值SiP解决方案,有助于打造集成系统级功能。利用微控制器、电气隔离、电机控制和功率晶体管等的集成实现智能化、应用特定的控制、功耗、电气隔离、通信外设。这些卓越品质都可以用标准尺寸的封装融合在一起。例如,电机控制和功率晶体管的集成可以达到史无前例的500W/cm2高功率密度。
那么,这样的解决方案都采用了哪些技术,又能够实现哪些创新呢?Francesco Muggeri如数家珍,应用的技术包括:质量控制图像传感器、电机的集成控制、有助于实现双向数据记录的连接性、板载集成接近传感器、惯性和环境传感器、有线或无线分布式执行器、控制和电源的片上系统,以及用于步进电机的智能微执行器。其在智慧工业方面的创新在于:自动识别缺陷、驱动器微型化、远程维护、预测性维护、远程监控、自动优化,以及识别和保护工具。具体应用有预防性维护、封装、智慧农业、健身设备、车床工具以及物流。
 
面向智慧工业的解决方案
接着,Francesco Muggeri介绍了意法半导体的一些解决方案。首先是运动控制与功率。他表示,从模拟到数字化运动控制是推动机电组件发展的必由之路,以实现不受地域限制的智能和诊断系统。嵌入了智能的运动控制设备拥有大功率和简洁性,适用于智慧工业。STSPIN系列就是紧凑、高效、可靠的电机驱动器。作为电机和运动控制领域的先锋,意法半导体提供丰富的电机驱动器,在广泛的额定电压和电流范围上满足有刷直流电机、步进电机和无刷直流电机的要求。例如,STSPIN800系列适用于3D打印和舞台照明;STSPIN200系列适用于电子气门和电子门锁;而STSPIN32系列则适合机械臂、电动工具和工业自动化和控制。
新产品STSPIN233和STSPIN830具备高集成度、工作电压范围大、全套保护功能、最小的尺寸和最轻的重量、平稳/安静的运动、高效率、可靠和多功能控制的关键特性与优势。
片上电气隔离产品组合广泛采用使能技术进行系统级封装,异构集成有助于提高系统稳健性、安全性和可靠性。意法半导体创新的STDrive栅极驱动器系列适用于多种应用,可产生必要的电压和电流电平,以准确有效地激活工业、消费品、计算机和汽车应用中的功率级。其应用包括电动/混合动力车辆、1200 V逆变器、服务器/UPS、压缩机和太阳能。新产品包括STGAP2S、STGAP2D和PWD5F60。
在工厂自动化电源设备方面,意法半导体的可靠性高、紧凑、成本效益高的功率分立型器件可在广泛的额定电压和电流范围满足多种应用要求。新产品SLLIMM™和ACEPACK™拥有高结温(175°C),采用尺寸更小的紧凑型设计,具有灵活性、可扩展性和高效率,可以提高设备可靠性和生命周期。
第二是面向智慧工业的通信解决方案。它可以用智能化方式连接和驱动工业传感器和执行器,针对IO-Link的主机和设备,以及通用型收发器,不需要特殊电缆,与现有网络完全兼容,无需现场总线,可实现高性能过程数据传输,进行自动参数设置和扩展诊断,以及轻松处理错误检测和校正功能。
在工厂自动化的通信解决方案方面,意法半导体通信产品的驱动和接口、传感器节点自动化适用于各种类型的负载和应用,例如工业PC外设、数控机床和智能楼宇连接。用于工厂自动化的IO-Link可以实现工厂自动化中分布式传感器节点。另外,还有超低功耗蓝牙和sub-GHz无线传输,可以连接测量仪表、传感器至云端。
 

 
第三是面向智慧工业的传感解决方案。意法半导体独特的运动和环境传感器产品组合涵盖专门设计的全方位传感器类型,旨在支持工业应用,满足工业4.0变革(工业物联网(IoT)或智慧工业)的严苛要求。其功能包括加速度计和传感器、震动监控、振动控制、环境感应(压力、湿度和温度),应用范围有机械臂、预测性维护和工业自动化和控制。
 

 
Francesco Muggeri还特地介绍了用意法半导体解决方案实现的预测性维护——动态检测电机运行状态的案例。他表示,预测性维护能够减少多达50%的停机时间,还可节省多达40%的设备和维护成本。他认为,面向智慧工业的基于条件的监控,例如环境传感器在过程和质量中将发挥着至关重要的作用。
 

 
Francesco Muggeri最后总结道,意法半导体深入了解系统和应用知识,面向智慧工业不断开发新的运动控制与功率、通信和传感技术,其领先的产品组合涵盖了工厂自动化的各种需求。意法半导体还为客户提供全方位的评估和生态系统工具,帮助其缩短产品面世时间。这些也使意法半导体成为了客户实现智慧工业应用的优选合作伙伴。
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