迎接工业4.0，TI解读工业发展趋势

IHS 2015年第3季度的最新数据显示，未来几年，全球范围内工业模拟与嵌入式处理市场的年均复合增长率高达9%。这个数字的背后，是对人们工业4.0坚定的信心和半导体厂商积极的行动。以建立智能工厂为目标的工业4.0及类似的全球项目，将会使现有生产力水平提升30%。这一增长从何而来呢？首先是自适应能力的提升，其次是工厂运作效率的提高，同时，人体工程学的运用也会进一步地提高产线上工人的舒适度和效率。当然，客户和商业伙伴的融合也必不可少。实现这些目标，最终要落脚在虚实整合的生产系统上：包括实现连接、转换、网络、认知、配置架构的传感器、处理器、软件和通信。有了坚实的基础，工业市场才能在智能制造和生产方面产生飞跃，迎接“工业4.0”时代的真正到来。

 

图：工业模拟与嵌入式处理市场的年均复合增长率高达9%

 

“实现这些功能的模拟与嵌入式器件是德州仪器最专注也最具优势的业务板块，”德州仪器（TI）系统工程及营销副总裁Scott Roller表示：“工业是TI目前所服务的最大市场，也是未来最重视的市场。”工业市场正是Scott Roller领导的最近成立的TI系统工程及营销团队重点关注的市场之一，他们通过将TI的模拟和嵌入式处理产品转换成为参考设计和系统的专业知识，帮助客户加快设计流程和上市时间。基于TI多年来服务于工业市场的丰富经验，Scott Roller与21ic记者分享了工业发展的三大趋势，并介绍了TI最新的参考设计方案。

图：德州仪器（TI）系统工程及营销副总裁Scott Roller

 

趋势之一：更高可靠性

 

随着生产的复杂度提升，工厂环境的电机、RF无线电、电源或户外的噪声源也越来越多，工程师面临的挑战是在嘈杂环境中人员或物体的接近度感测。据Scott Roller介绍，现有技术无法解决开放式环境中的问题，需要额外组件或在终端设备上钻孔。TI推出经优化的抗噪接近度传感器系统，实现最大感测距离和响应按钮按下检测。这是由一节5号电池供电的独立系统，固件包括处理原始数据的微分积分算法。其核心器件是FDC2214电容数字转换器，在任何环境中实现可靠、低成本电容式人体和物体感测，通过任意绝缘材料实现的感测使终端设备更美观。

 

图：抗噪接近度传感器系统

 

趋势之二：更高精度

 

由于工厂控制应用需要更高精度的测量，测试与测量应用对分辨率和准确度要求最高，同时越来越复杂的系统需要额外的诊断信息。以TI采用超低功耗MCU MSP430F5529的高分辨率体重计参考设计为例，它采用的AC电桥激励几乎消除了所有偏移和偏移漂移误差，在允许的温度范围内，总体误差少于1μV。除此之外，TI的高分辨率ADC ADS1262/63还可以用于其他高可靠性系统，其分辨率高达32位，2.5SPS时噪声低至7nVRMS，可以准确测量对于桥式应用至关重要的小信号，并集成了故障检测和诊断。

 

图：高分辨率体重计

 

趋势之三：更易连接

 

实现感测支持+数据记录+连通性。TI推出带有NFC接口的超低功耗多传感器数据记录器参考设计。在由一块CR-2032 钮扣电池供电的情况下，数据记录的时间可长达5年。

 

图：小巧的低功耗NFC数据记录器

 

我们身处一场全新的工业革命当中。无论将它称为称为西方的工业4.0、工业互联网，还是有中国特色的“中国制造2025”，从技术角度看，它们的目标都是将工业革命的进程与互联网革命中所凸显的计算、信息和通信系统的最新进展结合在一起。智能电子感测、控制和通信技术的发展正在提升工厂自动化水平，使得效率更高、运营成本更低，并且最终将更好的产品交付到客户手中。Scott Roller表示，TI正致力于提供实现这次革命所需的用于感测、控制和通信的集成电路。TI在超低功耗技术方面始终是一名创新者和领导者，并将继续努力，将专业知识与能量采集和更多突破性技术组合在一起，在无法进行布线的地方实现先进传感器的运行。TI将不断创新，提供在未来几年间，工厂设备制造商和制造业系统集成商所需要的智能硬件、软件和支持，帮助他们实现工业创新的愿景。

 

在中国市场，TI为众多工业领域的客户提供解决方案，TI最关注工厂自动化、电机驱动、楼宇自动化和能源四大领域。Scott Roller认为，虽然在电网电力自动化等领域非常领先，但中国的工业水平总体还在工业3.0的阶段。针对中国客户经验不足、对整套方案需求较多的特点，TI将凭借产品丰富的优势，提供更多的模拟和EP全套解决方案的支持。随着物联网技术和更多的信息技术越来越发达，Scott Roller坚信中国客户在这一领域里将快速成长起来。