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提起工業(yè)智能化場景，以太網(wǎng)連接是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)，Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP 這些協(xié)議正在被應(yīng)用于工業(yè)控制應(yīng)用層的實(shí)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(shè)備部署和較大數(shù)據(jù)量傳輸需求中的應(yīng)用，IO-Link 作為網(wǎng)關(guān)協(xié)議，在后端傳感器 / 執(zhí)行器到前端 PLC 控制節(jié)點(diǎn)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(chǎn)力?！巴９ぴ斐擅磕?800 小時的生產(chǎn)力損失，以一個汽車生產(chǎn)廠商為例，這樣的停產(chǎn)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(jì)利益的損失來講是非常巨大的。”Maxim Integrated 工業(yè)與醫(yī)療健康事業(yè)部工業(yè)通信產(chǎn)品線副總裁 Jeff DeAngelis 援引麥肯錫的數(shù)據(jù)表示，“自動化技術(shù)則可以減少 20%的生產(chǎn)維護(hù)成本，提升 10%的生產(chǎn)力?！?/p>
Iota Communications 的一個統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)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(zhì)量滿足 LEED 認(rèn)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(shí)現(xiàn)邊緣智能，離不開四個關(guān)鍵要素：智能傳感器、智能執(zhí)行器、軟件可配置 IO 和增強(qiáng)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(shí)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(diào)整，實(shí)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(diào)整一些功能和一些特性。如具備一些自適應(yīng)性，可根據(jù)外界的環(huán)境做出一些自動的調(diào)整等。通過這種自適應(yīng)的根據(jù)環(huán)境做的調(diào)整和優(yōu)化，可以提高產(chǎn)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(shí)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(shè)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(shí)現(xiàn)輸入或輸出的設(shè)置。
不管是工廠還是樓宇，智能化的設(shè)備雖然可以提高效率，但這些設(shè)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(shè)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(jī)率來提高工作效率。
Jeff 認(rèn)為，當(dāng)這四個要素整合在一起構(gòu)建智能邊緣時，如何維護(hù)和擴(kuò)展這個體系關(guān)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(hù)成本高，操作復(fù)雜，并且缺乏靈活性，例如要對傳感器進(jìn)行復(fù)雜的編組都需要能對傳感器的電氣特性進(jìn)行遠(yuǎn)程而快速的調(diào)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(shè)計(jì) MAXREFDES177# IO-Link，該參考設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 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(kuò)展模塊與標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)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(zhǔn)。關(guān)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(chǎn)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(hù)的單通道 IO-Link 收發(fā)器。這款高度集成器件內(nèi)部包括保護(hù)二極管、輔助數(shù)字輸入、I2C 或引腳控制、內(nèi)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(qū)動級導(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)再結(jié)合下一代最新的 AI 算法，將為未來的工業(yè)領(lǐng)域帶來更大的提升?！盝eff 說，“Maxim Integrated 其實(shí)是從 AI 控制的角度為未來的工業(yè) 5.0 自適應(yīng)的機(jī)器發(fā)展鋪平道路。”
