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德州仪器:自动化工厂向系统化升级,统一的平台才能集中解决分散的需求
发布时间:2019-06-13 阅读量:1699 应用领域:工业电子 来源:我爱方案网 作者:Jude

随着物联网技术的迅猛发展,后工业时代不断发展,甚至呈现出加速演变的趋势。未来,无人工厂将会是智能升级的一个重要方向,不仅能让人从简单的、繁复的、危险的工作中解脱出来,还能极大地提高成产效率。在这种情况下,工业自动化将面临哪些新的挑战?又有哪些机会?


近日,在深圳举行的工厂自动化和机器人技术创新的媒体见面会上,德州仪器处理器部门负责人Sameer Wasson、德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿针对智慧工厂的发展趋势和面临的挑战进行了深入的探讨,并分享了TI在工业领域的最新技术产品和解决方案。

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德州仪器处理器部门负责人Sameer Wasson


无人工厂容错率低,对数据采集、传输、处理能力要求极高


工业自动化的最终目的是降低人工成本,提高生产效率,打造无人工厂。而无人工厂的容错率较低,一旦工厂里面的人手越来越少,其自动化的部分要实现机器自动运行,不允许出现差错。目前,工业领域涉及数据采集、数据传输、数据处理等各个层面,存在和其他行业不同的问题,比如:如何避免数据因采集和传输环节出错造成停产问题?如何保证工厂自动运行的时候不会误伤周边工人?


无人工厂往往需要采集和获取很多环境数据,因此,数据采集和传输是智慧工业中一个很重要的环节。一旦一个传感器传送了错误的数据或者没有成功传输数据,都会对工厂的生产带来很大的影响,甚至造成重大损失。


和消费电子等领域相比,工业传感器在精度、稳定性、抗震动和抗冲击性方面有更苛刻的要求,需要从稳定性、精度、运行安全等多方面考虑,不管是简单的温度、湿度的传感器,甚至是更复杂的有距离要求的传感器,比如激光雷达。


不同的传感应用,需要把采集到的数据传送到终处理器里,帮助做实时的判断。此时,通讯技术为数据传输起到很重要的作用。工业应用对4G、5G、WiFi、蓝牙等短距离通讯技术有一定的需求,但工厂涉及到大量的设备,这些设备里是需要有去做实时控制的部分。特别是现在很多工厂采购的设备都是从不同的公司买来的,如何实现设备的互联互通成了一个摆在面前的难题,这需要有标准的工业通信的来满足,确保每一个系统都是采用了相同的通信协议,最终实现互联互通。


在工厂设备从原来的单打独斗变成互联互通的情况下,数据的安全和保密工作需要高度重视。如果没有进行数据保密,很容易被黑客破解系统,甚至造成了重大的灾难。设计工业自动化的过程中,需要考虑周边人员的安全。目前的无人工厂并非完全无人,哪怕有一个人在工厂里工作,也要确保自动化系统里与足够的安全措施,保证不伤害工人的性命。


这方面要求自动化工厂有很快的响应速度,有实时处理的功能。在这样的情况下,云端服务器不一定是最好的解决方案,反而本地运算和云端相结合会是更好的方法。


Sameer Wasson说:“以前工厂的更多的是MCU,现在都用比较大的AM处理器解决实时数据处理的问题。这些数据一方面会在本地去做运算,另一方面也有很多的数据要传送到云端,特别是有一些比如需要根据工厂业务的情况才决定去投入什么样的生产线,去做什么样的产品,这样的应用需要本地运算和云端服务进行结合才能发挥最好的能效。至于设备如何跟云端连接,怎么样利用所谓的Gateway去做连接,边缘计算的权重多少比较合适都是需要考虑的问题。”


统一的处理器平台才能集中解决分散的需求


目前很多工业应用都是零星分散的,不同的应用情景用不同的平台进行研发,不仅人力成本高,研发的时间和金钱成本也高。工业自动化的需求纷繁复杂,不仅要求要有强大处理能力的平台,还要有统一的平台来进行研发。


Sameer Wasson表示,“从整个工厂来说,我们是看到越来越多从整个系统去考虑,不管这个工厂里边的PLC、CNC,还是简单的控制机器手臂,所有的设备都是需要有互联互通的部分。当中可能需要有一个相对比较强的网络处理器或者相对比较强的边缘计算处理器,所以TI在Sitara系列,Sitara就是TI的AM,有可能是AM单核的,有可能是多核的AM,有可能是AM加DSP的控制器有一个AM6系列的产品,是很适合做工业传感、工业通信还有工业控制的功能,包括了安全性的部分,这些功能都集成在处理器里面。另外,工人的人身安全部分需要有一些工业安全的标准来满足,比如说IEC61508就是工业的安全标准。在这方面,我们的产品也可以做到功能安全的基本保护。”


此外,针对如何掌握整个产线来进行实时调整的问题,TI也有相应的措施。Sameer Wasson补充说,“工业自动化在实时监控部分需要很精准的数据,不管是温度也好,湿度也好。刚才提到Sitara  AM6部分,我们在很多不同应用里,在全世界各地已经是有很多,虽然这个产品相对比较新,但已经有很多不同的应用,包括了工业机器人,我们一体性的机器人,比较长的GPU,可以看到有很多AM6已经在做。另外来说有很多IPC的HMI应用可以看到有越来越多的客户会更希望去到X86平台里在AM部分也有更多的选择。还有在访问的控制或者边缘设备的控制,工厂的保护,还有很多的运动攻击,这些支付在医疗部分,医疗监控这些应用都会看到我们AM6系列很适合做的应用。”


TI在工业自动化领域的杀手锏——毫米波方案


在处理器方面,工业自动化领域里目前看到好的技术是毫米波雷达。一般来说,毫米波雷达更多的是出现在汽车应用里,比如77G雷达。而应用在工业领域的一般的标准是以60G频率为主的。吴健鸿表示,TI去年开始有一些新的60G的毫米波雷达出来,是专门针对工业应用为主去做的。

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德州仪器中国区业务拓展总监吴健鸿

TI的60-GHz毫米波传感器克服了与射频设计相关的传统挑战,体积非常小,也能为客户降低成本,提供高达4GHz的超宽带宽。其毫米波传感器能在单芯片上集成精确的传感和实时决策以及处理,可以在复杂的环境下检测物体的速度、角度和距离,也能提供高级算法的片上处理功能。客户通过这个毫米波传感器,能让机器实现的独特数据集与片上处理功能,减少工厂在自动化设计和运作时的错误检测。


结语


工业自动化正基于物联网技术往智能化方向发展,使得工厂的设备能够快速实现内部联通、接收及理解信息,并做出实时决策。这一智能化趋势不仅推动着智慧工业的创新,也为半导体技术的发展带来新机遇。

TI有整个系列的产品,能集中解决各种问题,覆盖低端、中端到高端市场,有大内核和多内核的,也有AM和DSP,有很多不同类型的产品能满足各种各样的需求。更重要的是,TI能通过提供一整个系列的产品给客户,让他们可以在一个处理器平台根据不同的应用选择所需的产品。

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