【中國傳動網 行業(yè)動態(tài)】 工業(yè)4.0的發(fā)展對于IC、特別是模擬IC廠商很重要。

當前，工業(yè)智能化正在向工廠網絡前沿、邊緣發(fā)展，提高生產的自適應調節(jié)能力，自適應調節(jié)可以實現更高的靈活性，這樣用一條產線可以生產多種產品，而不需要擴建更多的產線。另外一個好處，是獲得更高的生產效率（提升65%），還可以大幅縮短產品的開發(fā)時間。

保證產品的一致性也很重要，這會直接影響到產品的質量，比如，同一巧克力品牌的產地可能不同，而不同產地可以獲得原材料不完全相同。產線的自適應調整功能允許對原材料用量進行調節(jié)，確保產品的一致性。另外，產線還要引入自診斷功能，提升監(jiān)測能力，從而讓產線更安全，進而提高產線工人的安全性。

舉一個例子，在Intel的晶圓廠，通過在晶圓設備上增加一些傳感器，對這些傳感器收集的數據進行分析、監(jiān)測，實現對晶圓狀況的實時檢測，這個平臺采用GE的AI平臺GEPredix，通過AI算法，對收集的數據做計算，能夠準確無誤地、快速地對系統(tǒng)進行調整。從而大幅提升系統(tǒng)的正常運行時間，提高生產效率。

工業(yè)4.0帶動大型PLC向小尺寸、緊湊型PLC轉化，目前，對小型PLC的需求量幾乎是大型需求量的2倍，小型PLC能夠把智能化推進到工廠前端，實現真正的智能化制造、自適應調節(jié)。

Go-IO厚積薄發(fā)

無論是工業(yè)4.0，還是工業(yè)智能化，對半導體廠商意味著什么呢？對此，MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經理JeffDeAngelis先生表示：“我們要用新的思維方式去定義產品，首先它要求集成電路提供更高的靈活性，或者說是軟件可編程、可配置能力，以提供更靈活的調節(jié)能力。另外還有自適應能力，自適應診斷功能，應對環(huán)境的變化，從而助力工業(yè)智能化的發(fā)展?！?/p>

作為半導體廠商，不僅提供IC，還要提供一些智能化的參考設計平臺，一方面向客戶展示，用我們的IC能夠實現什么，達到什么樣的目標，另外，有了參考設計，客戶可以很容易地把參考設計移植到他的平臺上去，做實際驗證。

2014年，MaximIntegrated推出了第一代智能化工業(yè)IoT平臺產品，即微型PLC，跟當時同等功能的PLC相比，尺寸縮小了15倍，功耗降低了50%。

2016年，隨著IC集成功能向前推進，基于其更高集成度的解決方案，Maxim推出了pocketIO參考設計平臺，并引入了IO-Link智能傳感器技術，IO-Link技術讓用戶真正實現自適應制造概念。

pocketIO的尺寸是167K立方毫米，它的尺寸和上一代的微型PLC相比，縮小了2.5倍，功耗降低了30%。

2018年11月，Maxim推出了第三代產品Go-IO參考設計平臺。Go-IO在只有信用卡一半大小的面積上整合了17個可配置IO，作為自動化工廠子系統(tǒng)可大幅提升生產效率和自診斷功能。

Go-IO支持主動監(jiān)測和交流設備健康和狀態(tài)信息，并實現了更高的吞吐量和生產效率。該參考設計也滿足PLC日益嚴格的尺寸及功耗要求，與其參考設計PocketIO相比，方案尺寸縮小10倍、功耗降低了50%。

Jeff表示，這種集成度和設計密度的參考設計平臺，現在還沒有哪家競爭對手能夠達到如此高的集成密度。

圖：MaximIntegrated工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經理JeffDeAngelis先生

在談到IC工作溫度時，Jeff表示：”我們現在面向工業(yè)應用推出的IC的工作溫度范圍是-40°C到125°C，一般工業(yè)應用要求溫度上限達到85°C就可以了，但是我們已經超出原有的工業(yè)級范圍要求，另外強調一點，實際上也是很重要的一點，IC低功耗很重要，因為小尺寸IC必須發(fā)熱少，所以低功耗很重要，比如說我們GO-IO卡用三節(jié)的AA電池供電可以工作10小時?！?/p>

整合三大技術

GO-IO整合了三大技術，一是工業(yè)通信，由于整合了高度集成的工業(yè)通信接口，多個GO-IO模塊可以相互之間進行數據傳輸、信息交流，借助GO-IO的通信能力，還可以把數據最終推送到云端，這是它的一大優(yōu)勢。另外一個技術是工業(yè)輸入輸出技術，即數字IO技術。還有一項技術是工業(yè)電源技術。

Maxim的上一代隔離RS-485提供了數字隔離技術和變壓器驅動，外部只需搭一個變壓器，就可以實現電源和數據隔離了。其數字隔離采用電容隔離技術，可以支持更高的通信速率。而新一代GO-IO平臺中，將上一代隔離RS485與變壓器兩者集成到了一起，構成MAXM22510，使整體尺寸縮小了40%。

GO-IO平臺的另一個高集成度設計是八通道數字輸入技術，器件將數字輸入與數字隔離集成在一起，構成隔離的數字輸入解決方案(MAX22192)，使整體尺寸縮小31%。這種數字隔離技術不僅僅把數字輸入和隔離整合到一起，它實際上還提供更多功能，比如：開路、短路、過壓、過流故障診斷，這對工業(yè)IoT的設計是有幫助的，可以實時監(jiān)測產線上的運行狀況。

這里，Jeff還特別強調了Maxim的數字輸出技術MAX14912，八路數字輸出芯片。MAX14912除了能夠實現快速的切換，還有一個安全消磁功能，這對工業(yè)控制非常重要，比如許多現場執(zhí)行器是感性負載，開關瞬間會有很強的反沖。這個能量處理的不好就會損毀機器設備。Maxim的這款IC里面由于集成了釋放通道，也就是消磁功能，可以把感性負載的反沖能量吸收掉，而不會損壞設備上的其他部件，幫助用戶擺脫了設計上的局限。

另據Jeff介紹，第二代工業(yè)PLC平臺pocketIO所采用的電源還需要外部電感，而在GO-IO新一代平臺中，則采用了單電源模塊uSLIC，將高效同步整流高壓DC-DC轉換器、電感、電容集成在同一模塊內。

一切為了客戶

Jeff表示：“我們通過幾代產品的研究，一直緊跟市場的發(fā)展趨勢，并保持與客戶的密切溝通和配合。比如說，依照客戶的要求，我們的數字IO引入了SPI接口配置功能，使得用戶可以重復利用設計，提升設計靈活性。另外，數字IO器件的菊鏈功能，使得客戶可以在同一SPI接口上實現多片級聯，擴展數字IO的通道數。

GO-IO意味著不僅應用于工業(yè)自動化，而且可以從工廠走到樓宇自動化，再走到機器人，走到不同的終端應用上去，這就是把它定義為GO-IO的原因。GoIO的小尺寸設計可以很容易地放置到樓宇的壓力、溫度監(jiān)測探頭，以及空調等控制器中；當然也可以把它安裝到機器人手臂上做現場控制和調整。

下圖所示是Maxim基于這個平臺提供的一個參考設計，可以通過網站訂購，在這套參考設計里面，包含了GO-IO模塊、主板和應用處理器板(MAX32630)。

Jeff表示，這個參考設計是一個標準配置，與二進制IO兼容。Maxim針對這個GO-IO提供API支持。

在談到GO-IO與客戶對接時，Jeff表示：“現在，我們處在工業(yè)變革時期，集成產品需要快速發(fā)展跟進工業(yè)智能化的進程。另外，在應用層面，不單單是工業(yè)自動化，包括樓宇自動化、機器人，所覆蓋的終端應用也越來越廣，需求也就更大了。我們的GO-IO平臺已經得到工業(yè)領先廠商的認可。”