照片人物:ADI工業市場總監蔡振宇
時下，全球經濟充滿各種不確定性，原材料價格波動，製造業轉移，用工成本起伏促使工業和製造業向更加智慧的方向演進，大量先進的科技不斷加入，加快了工業、製造業更新、升級的腳步，以因應當今和未來的工廠自動化挑戰。
針對這個穩健而快速變化的應用市場，我們請ADI工業市場總監蔡振宇，針對業界關心的一些工業自動化問題，分享了他的看法……
工業製造業中的感知系統不斷進化
光線、距離、溫濕度、雜訊、震動等各種感測器在被廣泛使用，IO-Link®介面簡化了與智慧感測器和執行器的通信，將信號傳輸與電纜供電技術相結合。借助IO Link 这样的連接傳輸技術，工業自動化系統日益互連和智慧化以適應集中控制和優化生產的需求。
工廠4.0的連接 圖片來源：adi.com
ADI工業市場總監蔡振宇表示，IO-Link® 介面簡化了與智慧感測器和執行器的通訊，可將訊號傳輸與電纜供電技術相結合，目前已成為工業自動化關鍵通信技术之一。
ADI提供了同時建置設備PHY和主PHY介面(COM1/COM2/COM3)的方案，在惡劣的工業環境，主4埠IO-Link電源和通訊介面及整合式降壓穩壓器和LDO的IO-Link收發器則具有±60V的電纜介面保護，能夠提供所需的耐用性，透過可調限流和壓擺率變送器則更可實現卓越的EMC性能。ADI IO-Link方案並提供用於元件啟動的自動喚醒請求(WURQ)生成和輸出電源電流增強能力。
目前的工业应用中，狀態監測被工业界普遍使用。這是一種預測性維護策略，透過不同類型的感測器持續監控資產狀況，並運用從感測器提取的資料來進行即時監控。製造商可透過收集的資料降低維護成本和資產停機時間，進而提高輸送量和資產利用率。CbM可用於建立趨勢、預測故障、計算資產的使用壽命，以及提高製造工廠的安全性。
在檢測、訊號處理、通訊、電源管理和系統設計方面，ADI具備深厚积累，結合領先的AI感測和解譯平台，使客戶能更快地部署狀態監測(CbM)解決方案，並從中獲取更多更高品質的資料和見解。
ADI MEMS加速度計用於CbM應用中的振動和衝擊檢測，在低功耗、低雜訊、寬頻寬和溫度規格方面處於領先地位，並提供一系列晶片上整合訊號處理的MEMS感測器。ADI溫度感測器可透過類比和數位輸出提供高準確度和高精度。
多種無線協議並存 將感知能力延伸至危險區域
在工業應用中，任何單種無線技術都無法滿足所有需求。ADI的多種無線通訊技術讓用戶無需部署有線網路即可連接偏遠和難以到達的危險區域的感測器。
蔡振宇表示，ADI提供非常先進的無線子系統和完整的訊號鏈解決方案，旨在降低設計難度和加快部署速度。這些解決方案包括SmartMesh®、5G、低功耗藍牙®(BLE)，以及60 GHz無延遲無線資料連接。其中具特色的是Smartmesh與60 GHz無延遲無線資料連接。“
ADI的SmartMesh®無線感測器網路產品是配備網狀網路軟體的晶片和預認證 PCB 模組，使感測器能夠在嚴苛的工業物聯網環境中通訊。SmartMesh網路由高度可擴展的自成型多跳節點網格和網路管理器組成，其中的節點稱為“mote”，可收集和中繼資料，而網路管理器負責監視和管理網路性能和安全性，並與主機應用程式交換資料。
SmartMesh WirelessHART 解决方案 圖片來源:ADI
SmartMesh網路使用時間同步通道跳頻(TSCH)鏈路層進行通訊，這是ADI SmartMesh團隊開創的技術，也是WirelessHART (IEC62591)和IEEE 802.15.4e等無線Mesh網路標準的基本建構模組。另外，為維護資料安全性，SmartMesh並提供加密、身份驗證和消息完整性檢查，確保網路安全完整的無線Mesh網路解決方案而無需開發網路堆疊。
SmartMesh® 嵌入式無線感測器網路可實現>99.999%的資料可靠性和10年以上的電池使用壽命，支援在高度挑戰性的環境中部署無線感測器網路。
所有基於資料包的無線連接標準都存在同一個問題：鏈路中會發生延遲。從指令創建，一直到接收和執行指令，會影響設備的反應時間。工業自動化使用即時通訊協定需要通信期間幾乎不存在延遲，所以無線鏈路必須提供無延遲連接。隨著人們通過增大對機器人的投入來利用自動化流程，ADI提供適用的解決方案，以提高工業效率，並減少工作錯誤率。在使用即時無線鏈路時，無需再顧慮延遲這個會隨著時間疊加拉長、耗費工廠大量成本的問題。
蔡振宇說明，ADI的ADMV9611和ADMV9621 60 GHz解決方案提供媲美有線連接的性能。ADMV9611和ADMV9621 PCB子系統創建完整的毫米波(mmWave)無線鏈路，提供全雙工操作。透過这些技術，ADI得以為工業自動化應用提供即時、高度可靠的連接。
ADI_admv96xx 系列
建構易於使用的AI、Base T1L等解決方案 助力工业用户數位化轉型
工業應用內容和應用場景複雜多樣，貫穿整個工業場景，工業物聯網終端設備也應因需求不斷加入各種能力，包括機器學習、AI等等，這需要晶片供應商不斷提升計算晶片的AI、ML能力。
AI人工智慧需要超強的運算能力，ADI 的AI微控制器MAX78000則大幅降低了AI運算所需功耗。MAX78000使神經網路能夠在互聯網邊緣端以超低功耗運行，將高能效的AI處理與經過驗證的超低功耗微控制器相結合。透過此基於硬體的卷積神經網路(CNN)加速器，即使是電池供電的應用也可執行AI推理，同時功耗僅為微焦耳級。
ADI KWS20 開發套件 使用了MAX78000 MCU 圖片來源:ADI
在通信連接部分，工業界正在從從4 mA到20 mA以及HART介面過渡到基於10BASE-T1L工業乙太網。未來，可以相對快速地進行日益複雜的感測器軟體更新，以及故障和網路診斷（如感測器線路短路）。由於10BASE-T1L不再需要使用閘道和變換器，配置也更簡單。通過消除閘道，可大大降低這些舊設備的成本和複雜性，並且可以清除這些設備產生的資料孤島。
ADI的工業乙太網路平台解決方案為完整的網路介面解決方案，可為各種工業、儀器和其他設備提供設備連接。ADI Chronous™網路介面解決方案為完整的通訊子系統，可快速、簡單地將工業乙太網連接納入任何終端系統。ADI工業乙太網平台解決方案包括完整的多協定軟體解決方案，可在具有不同軟體映射的所有終端系統中使用一種硬體設計，以支援不同的工業協定。
ADI Chronous™ 滿足時間敏感網路(TSN)和確定性乙太網路的需求。時間敏感網路是為在標準乙太網路內提供確定性性能而開發的IEEE 802.1™和IEEE 802.3™標準，其是於工業層面開發的通用標準，用於消除協議之間的交互操作問題，使目前的協定在不同應用、頻寬和企業之間共用網路並提供可靠的確定性通信和可擴展性，一直延伸到邊緣節點。
更加安全、可靠的工業生產環境
工業應用中，從傳動到加工，大量使用了各種馬達系統，馬達系統的能耗、安全監控一直是近些年來工業應用中的一項重點。
蔡振宇表示，ADI的OtoSense™ 智慧馬達監測感測器則是基於AI人工智慧的完整硬體和軟體解決方案，其可感測和解譯任何聲音、振動、壓力、電流或溫度，以實現連續狀態監測(CbM)和按需求診斷。
ADI OtoSense可自行檢測異常，透過與狀態監控領域專家交互不斷學習，同時創建數位指紋以協助識別機器故障，進而提早預測故障，避免發生代價高昂的停機、損壞或重大故障。ADI OtoSense涵蓋最關鍵的診斷，將資料轉化為具體的操作的指令或操作建議，可對三相交流非同步低壓電動機進行24/7的狀態監測，並以清晰的方式呈現資訊，提供問題及解決方式建議。
ADI OtoSense Smart Motor Sensor 圖片來源:ADI
工業4.0需要高度互聯的感測器、執行器、閘道和聚合器，而如此更高程度的互聯進一步增加了潛在網路攻擊的風險，因此安全措施比以往更加重要。IEC 62443系列標準為建構更安全的工業基礎設施提供了一條途徑，而IEC 61508 是工業應用中所用IC設計的功能安全標準，ADI 已採用此標準來擴展已非常嚴格的新產品開發流程，確保 IEC61508 要求的額外安全計畫、安全分析、驗證和確認得以執行。
另外，嵌入式安全解决方案亦能將安全保護擴展至邊緣端。ADI的DeepCover®安全認證器針對眾多安全場景提供相應的解決方案，涵蓋重要周邊或配件的簡單身份驗證和使用管理，以及互聯裝置的可信操作和安全通訊。安全認證器提供基於硬體的強健金鑰儲存和加密演算法，能有效抵禦駭客攻擊，實現安全目標。ADI並將ChipDNA® PUF技術整合至產品並配備先進的保護功能，全力抵禦攻擊。
推動永續發展工業未來
在科学界以及各国政府正在积极推动低碳經濟自動化目標，降低碳排放以及實現淨零排放成为工业制造的进化的一个重要部分。
ADI認為透過提高效率和減少對電網的需求，將使製造商提高營運彈性、節省成本並減少碳排。
蔡振宇表示，由於能效是應對排放挑戰的核心，技術人員和製造商必須確定從哪些方面著手具有實際意義，工業馬達則可能是一個完美的起點。
隨著世界尋求實現更高的能效和減少碳排放，部署更高效的馬達和驅動器，並採用數位化技術，將伴隨著更大的商機。馬達驅動系統整合先進的感測、訊號處理、邊緣AI和連接解決方案，可在智慧邊緣產生運動資料和洞察。
對於製造商來說，各種經驗和聯繫對於大規模部署節能電機技術非常重要，因此關鍵在於如何與生態系統夥伴開展合作，而在工業、技術和政府領域透過合作夥伴對於實現工業和全球的能效目標非常重要。半導體技術是支援現代驅動器實現節能轉型的重要推動因素，ADI正投資開發節能技術、解決方案和產品，尋求繼續推動先進電機驅動技術的發展，包括控制演算法、理想的開關頻率和數位建模。從設計、建模、確定尺寸到動力傳動優化操作和控制，對於馬達驅動系統的生命週期管理，這些全面廣泛的技術是不可或缺的關鍵要求。數位化轉型和人工智慧技術，將有助於實現更永續未來所需的節能馬達驅動系統。
