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  • 干货:工业自动化领域的“电五官”解析与梳理

    在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,传感器几乎必不可少。它是设备的机械系统和控制系统连结的纽带,机械系统通过传感器将运动参数以及运行状态反馈给控制系统,控制系统通过传感器反馈的信号和数据发出指令驱动机械系统,其重要性不言而喻。 传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。设备控制系统需要通过它来确定:机构的位置、产品的有无、以及产品的精度等重要参数以监测和控制设备的使用状态和产品的生产过程。具体来讲,工业生产者需要使用各种传感器来监视、控制生产过程中的各个参数,使设备处于正常状态,如果出现故障也能被及时发现。 本文主要梳理了工业自动化领域五种常见的工业传感器类型。 一、光电传感器 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类:外光电效应、内光电效应及光生伏特效应。光电器件有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。 光电传感器拥有分辨率高、响应时间短、检测距离长、对检测物体的限制少等特点。尤其值得一提的是,它可实现颜色判别。通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。 二、接近传感器 接近传感器能以非接触式进行传感检测,所以不会进行磨损以及伤害检测对象,更无火花、噪音。由于是无接触的输出方式,所以使用寿命长,几乎对接点的寿命没有任何的影响。接近传感器与其他检测方式不同的是,它适合和在水油环境下使用,检测时几乎不受检测对象的污渍和水油的影响。 其中,接近式传感器本身只能近距离且无接触检测金属物体。测距改变式弹力杆装置最大的特点是可以使触点的感应范围范围过载。弹簧加载活塞、探针、按钮,一般是用来接触产品然后检测产品是否到位、定位准确以及核实被测产品。 三、光纤传感器 利用光纤研制光纤传感器始于1977年,该技术一问世即引起人们的极大兴趣,目前光纤传感器已经得到迅猛发展。因为光纤本身是电介质,而且敏感元件也可用电介质材料制作,因此光纤传感器具有良好的电绝缘性,光纤表面能承受80kV/20cm电压,尤其适用于高压的供电系统以及大容量电机的测试,可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境,而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。 利用光纤能构成种类繁多的传感器,故有人称光纤传感器是万能传感器。它可测量许多物理量,应用范围遍布军事、商业、民用、医学、工业控制等各个领域。需要明确的一点是,传统传感器是以机-电测量为基础,而光纤传感器则以光学测量为基础。 四、位移传感器 位移传感器是把物体的运动位移转换成可测量的电学量一种装置。通常用于把不便于定量检测和处理的形变、振动、位移、位置、尺寸等物理量转换为易于定量检测、便于作信息传输与处理的电学量。 位移传感器种类繁多,近几年应用领域不断扩大,越来越多的创新技术也开始被运用到传感器中。例如,基于光纤技术、时栅技术、OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术等,由于技术的进步,各种传感器性能大幅提高,成本也显著降低。 五、霍尔效应传感器 旋转霍尔效应传感器一般不使用任何运动部件,这种基于半导体的传感器将霍尔效应传感元件与电路相结合,以提供与旋转磁场变化相对应的模拟输出信号。有两个输出选项可供选择,即模拟或脉冲宽度调制(PWM)。 其中,线性霍尔效应传感器测量磁场的线性运动,而不是旋转。据悉,该传感器可针对设定的输出电压进行编程,该输出电压对于给定的行进距离是成比例的。截至目前,霍尔传感器的相关技术仍在不断进步过程之中,可编程霍尔传感器、智能霍尔元件和微型霍尔传感器将具有良好的市场前景。 小结: 新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。 传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。 未来几年,随着智能制造的加速推进,智能传感、监控、生产、监测系统、技术、设备市场需求有望进一步攀升。其中,在常见的汽车电子、通信电子、消费电子、专用电子设备内,将搭载不同类型的传感器。为更好的满足客户需求,企业也将致力于研发出更多高质量的传感器新品。

    时间:2020-09-23 关键词: AI 传感器 工业控制

  • 2020工博会开展首日人气爆棚,一睹工业自动化与机器人展现场盛况!

    9月15日,第二十二届中国国际工业博览会(以下简称:工博会)在上海国家会展中心(上海)隆重开幕。开展首日,虽然今天天公不作美,但是凉凉的秋雨丝毫没有减弱大家对工博会的热情,现场摩肩擦踵,入场的观众排起了长龙。人气爆棚。 据OFweek工控网了解,本届工博会将持续到19日,展览面积达24.5万平方米,参展企业逾2000家;同时首开“线上工博”,实现线上线下有机融合办展,近500项新技术新产品首展首发,创历届之最。 作为工控行业专业媒体,OFweek工控网今日主要聚集于工业自动化展和机器人展,下面我们一起来看看工业自动化和机器人企业的现场实况! 施耐德电气 台达 信捷电气 雷赛智能 贝加莱自动化 西门子 菲尼克斯 基恩士 博世 力控技术 库卡 ABB 发那科 安川电机 川崎 艾派科技 广州数控 钱江机器人 三菱 极智嘉 美的 绿的谐波 倍福 节卡机器人 艾利特 爱普生 埃斯顿 配天机器人 史陶比尔 斯坦德 国机集团 哈工智能 往期精彩回顾 400亿美元售出!ARM真的被卖了:对中国科技界影响超乎想象 华为正面回应芯片遭打压:没有选择就是最好的选择,危与机并存 到底是什么让工程师成了一份苦逼的工作?? 蓝思科技被曝高管贪腐,原董事长助理受贿554万被判7年! 爆雷!三星/SK海力士确认断供华为 近期活动 关于我们 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-18 关键词: 人工智能 工业控制

  • 对MLCC的电源要求也太高了,我们得降降!

    多层陶瓷电容器(MLCC)的价格在过去几年急剧上涨,究其原因,与汽车、工业、数据中心和电信行业使用的电源数量增加有关。陶瓷电容被用在电源输出端,用于降低输出纹波,以及控制因为高压摆率加载瞬变而导致的输出电压过冲和欠冲。输入端则要求陶瓷电容进行解耦和过滤EMI,这是因为在高频率下,它具备低ESR和低ESL。 为了提高工业和汽车系统的性能,需要将数据处理速度提高几个等级,并且在微处理器、CPU、片上系统(SoC)、ASIC和FPGA上集成更多耗电器件。这些复杂的器件类型需要多条稳压电轨:一般是内核0.8 V,DDR3和LPDDR4分别1.2 V和1.1 V,外设和辅助组件分别为5 V、3.3 V和1.8 V。降压(降压型)转换器被广泛用于调节电池或直流总线提供的电源。 例如,汽车中的高级驾驶员辅助系统(ADAS)产品组合大幅提升了陶瓷电容的使用率。随着电信行业开始采用5G技术,也需要用到高性能电源,这也会显著增加陶瓷电容的使用率。内核的电源电流从几安培增加到几十安培,且严格管控电源纹波、负载瞬变过冲/欠冲和电磁干扰(EMI),这些都需要额外的电容。 更高的电源工作(开关)频率可以降低瞬变对输出电压造成的影响,降低电容需求和整体解决方案的尺寸,但是更高的开关频率往往会导致开关损耗增加,降低整体效率。能否在先进的微处理器、CPU、SoC、ASIC和FPGA需要极高的电流时,避免这种取舍并满足瞬变要求? ADI的单芯片 Silent Switcher® 2 降压稳压器系列帮助实现紧凑的解决方案尺寸、高电流能力和高效率,更重要的是,还具备出色的EMI性能。LTC7151S单芯片降压稳压器使用Silent Switcher 2架构来简化EMI滤波器设计。谷电流模式可以降低输出电容需求。我们来看看适合SoC的20 V输入至1 V、15 A输出解决方案。 01 面向SoC的20 V输入、15 A解决方案 在适合SoC和CPU功率应用的1 MHz、1.0 V、15 A解决方案中,输入一般为12 V或5 V,可能在3.1 V至20 V之间波动。只需要输入和输出电容、电感、几个小型电阻和电容即会组成完整的电源。此电路易于修改,以生成其他输出电压,例如1.8 V、1.1 V和0.85 V,一直到0.6 V。输出电轨的负回流(至 V–引脚)使得其能够对负载附近的输出电压实施远程反馈检测,最大限度降低板路径的压降导致的反馈误差。 该解决方案使用LTC7151S Silent Switcher 2稳压器,该稳压器采用高性能集成式MOSFET,以及28引脚散热增强型4 mm × 5 mm × 0.74 mm LQFN封装。通过谷电流模式实施控制。内置保护功能,以最大限度减少外部保护组件的数量。 顶部开关的最短导通时间仅为20 ns(典型值),可以在极高频率下直接降压至内核电压。热管理功能支持可靠、持续地提供高达15 A的电流、20 V的输入电压,无散热或气流,因此非常适合电信、工业、交通运输和汽车应用领域的SOC、FPGA、DSP、GPU和微处理器使用。 LTC7151S具备广泛的输入范围,可以用作一级中间转换器,支持多个下游负载点或LDO稳压器在5 V或3.3 V时达到最高15 A。 02 使用最小的输出电容,满足严格的瞬变规格 一般来说,会扩大输出电容,以满足回路稳定性和负载瞬态响应要求。对于为处理器提供内核电压的电源,这些要求尤其严格,必须出色地控制负载瞬变过冲和欠冲。例如,在负载阶跃期间,输出电容必须介入,立即提供电流来支持负载,直到反馈回路将开关电流增高到足以接管。一般来说,可以通过在输出端安装大量多层陶瓷电容来抑制过冲和欠冲,在快速负载瞬变期间满足电荷存储要求。 另外,提高开关频率也可以改善快速回路响应,但这会增大开关损耗。 还有第三种选项:支持谷电流模式控制的稳压器可以动态改变稳压器的开关 TON和TOFF时间,以满足负载瞬变需求。如此,可以大幅降低输出电容,以满足快速瞬变时间。下图所示为LTC7151S Silent Switcher稳压器立时响应4 A至12 A负载阶跃和8 A/µs压摆率之后的结果。 LTC7151S采用受控导通时间(COT)谷电流模式架构,支持开关节点在4 A至12 A负载阶跃瞬变期间压缩脉冲。在上升沿启动约1 µs之后,输出电压开始恢复,过冲和欠冲则限制在46 mV峰峰值。图a中所示的3个100 µF陶瓷电容足以满足典型的瞬变规格要求,如图b所示。图c显示负载阶跃期间的典型开关波形。 图:(a) 这种5 V输入至1 V输出的应用在2 MHz下运行,需要最小的输出电容达到快速地响应(b)负载阶跃,以及负载阶跃期间的(c)开关波形。 03 3 MHz高效降压型稳压器可用于狭小空间 LTC7151S采用4 mm × 5 mm × 0.74 mm封装,其中集成了MOSFET、驱动器和热回路电容。让这些组件彼此靠近可以降低寄生效应,以便快速开关这些开关,且保持很短的死区时间。开关的反并联二极管的导通损耗也大大降低。集成式热回路解耦电容和内置补偿电路也可以帮助降低设计复杂性,最大限度减小解决方案的总体尺寸。 如前所述,顶部开关的20 ns(典型)最短间隔允许在高频率下实现极低的占空比转换,使得设计人员能够利用极高频率操作(例如3 MHz)来降低电感、输入电容和输出电容的大小和值。极为紧凑的解决方案适用于空间有限的应用,例如汽车和医疗应用领域的便携式设备或仪器仪表。使用LTC7151S时,可以不使用大体积散热组件(例如风扇和散热器),这是因为LTC7151S支持高性能功率转换,即使在极高频率下也是如此。 在3 MHz开关频率下运行的5 V至1 V解决方案中,伊顿提供的小尺寸100 nH电感和3个100 µF/1210陶瓷电容一起,提供适用于FPGA和微处理器应用的纤薄紧凑型解决方案。在室温下,全负载范围内温度上升约15°C。 04 Silent Switcher 2帮助实现出色的EMI性能 使用15 A应用满足已经发布的EMI规范(例如CISPR 22/CISPR 32传导和辐射EMI峰值限值),可能意味着多个迭代板旋转,涉及在解决方案尺寸、总效率、可靠性和复杂性之间取舍。传统方法通过减慢开关边沿和/或降低开关频率来控制EMI。这两种方法都会产生不良的影响,例如效率下降,最短接通和关断时间增加,以及增大解决方案尺寸。复杂、大尺寸的EMI滤波器或金属屏蔽等强力EMI消除方案在所需的电路板空间、组件和装配方面增加了大量成本,并使热管理和测试复杂化。 使用15 A应用满足已经发布的EMI规范(例如CISPR 22/CISPR 32传导和辐射EMI峰值限值),可能意味着多个迭代板旋转,涉及在解决方案尺寸、总效率、可靠性和复杂性之间取舍。传统方法通过减慢开关边沿和/或降低开关频率来控制EMI。这两种方法都会产生不良的影响,例如效率下降,最短接通和关断时间增加,以及增大解决方案尺寸。复杂、大尺寸的EMI滤波器或金属屏蔽等强力EMI消除方案在所需的电路板空间、组件和装配方面增加了大量成本,并使热管理和测试复杂化。 LTC7151S前端采用简单的EMI滤波器,在EMI测试室中接受测试,通过了CISPR 22/ CISPR 32导通和辐射EMI峰值限值认证。在1 MHz、1.2 V/15 A电路的原理图中显示了吉赫兹横电磁波(GTEM)电池的辐射EMI CISPR 22的测试结果。 结论: 智能电子、自动化和传感器在工业和汽车环境中的普及,提高了对电源数量和性能的要求。特别是低EMI,已成为更加重要的关键电源参数考量因素,除此以外,还包括小解决方案尺寸、高效率、热性能、稳健性和易用性等常规要求。 LTC7151S使用ADI的Silent Switcher 2技术,尺寸紧凑,可以满足严格的EMI需求。LTC7151S支持谷电流模式控制和高频率操作,可以动态变更TON和TOFF时间,几乎立即主动支持负载瞬变,因此可以使用更小的输出电容和快速响应。具备集成MOSFET和热管理性能,可以稳定可靠地从高达20 V的输入范围持续提供高达15 A电流。 LTC7151S 适用于低 EMI 的 Silent Switcher®2 架构 VIN 范围:3.1V 至 20V VOUT 范围:0.5V 至 5.5V 差分 VOUT 远程检测 可调频率:400kHz 至 3MHz PolyPhase® 运行:高达 12 相 输出追踪和软启动 基准电压源精度:±1% 过温 电流模式操作,实现出色的线路和负载瞬态响应 精确的 1.2V 运行引脚阈值 支持强制连续/不连续模式 耐热性能增强型 28 引脚 4mm × 5mm × 0.74mm LQFN 封装 原文转自亚德诺半导体 关于世健 亚太区领先的元器件授权代理商 世健(Excelpoint)是完整解决方案的供应商,为亚洲电子厂商包括原设备生产商(OEM)、原设计生产商(ODM)和电子制造服务提供商(EMS)提供优质的元器件、工程设计及供应链管理服务。 世健是新加坡主板上市公司,拥有超过30年历史。世健中国区总部设于香港,目前在中国拥有十多家分公司和办事处,遍及中国主要大中型城市。凭借专业的研发团队、顶尖的现场应用支持以及丰富的市场经验,世健在中国业内享有领先地位。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-09-14 关键词: 汽车电子 多层陶瓷电容器 工业控制

  • 工业控制网络安全误

    工业控制网络安全误

    误区一:控制系统对黑客或病毒来说不是那么脆弱 (1)佳士拿汽车工厂事件 多个地点受影响2005年8月13日美国的佳士拿汽车工厂被一个简单的电脑病毒关闭了。 尽管公司网络与互联网之间已安装了专业防火墙,病毒依然能进入了工厂的控制系统(可能是通过一台笔记本电脑)。 一旦进入了控制系统,病毒就能够在几秒钟之内从一个車间感染到另一个車间。 大约50,000流水线工人因此要暫停工作在这期间。 该事故的原因是什么?就是一个叫Zotob的蠕虫病毒经过第二通道进入了网络。估计损失影响为1,400万美元。 (2)美国Browns Ferry核工厂的“安全”事件 : 2006年8月因反应堆在‘高功率、低流量条件’的危险情况下, Browns Ferry核电厂所有人员不得不全部撤离。 控制循环水系统的冗余驱动器失效了,原因是控制网络上“过量交通”的缘故。 可能是两种不同供应商的控制产品产生了通讯过荷现像。 该事故的原因是什么?不当和过度的交通在控制网络上。 核电厂因此停机2天,估计损失的费用约60万美元。 (3)水处理入侵, Harrisburg, PA 2006年10月一部被感染的笔记本电脑(维修用的),黑客入侵了在美国宾夕法尼亚州的哈里斯堡水处理厂的计算机系统 。 被攻破的笔记本电脑是通过互联网,然后与一个VPN连接作为切入点用来安装病毒和间谍软件在这工厂SCADA系统的PC里。 虽然进攻目标似乎並没有在水的质量上,但此事如果没有被发现的话,恶意软件随时可以干扰了工厂的业务 。 误区二:目前为止没有什么事情发生,所以我们是安全的 (1)2001年之前特点 敌对事件为主要原因:不合适的雇用活动 不满意的雇用员工 偶然事件 (2)2001年之后特点分析: 大部分为外部攻击:系统突破 病毒/特洛伊/蠕虫 拒绝服务(DOS) 阴谋破坏误区三:我们的控制系统没连因特网,所以控制系统很安全连接到WANS和MES:(1)直接从因特网 (2)被信任的第三方 (3)连接到PC网的笔记本电脑 误区四:黑客不懂SCADA/PLC/DCS (1)Brum2600 Blackhat Conference: “事情开始变得有趣了…讨论议题就像是讨论‘用玻璃杯装着的水是多么的安全’ ,英国水资源管理部门讨论一次用无线电射频系统来控制的系统故障分析,这种系统可以被滥用、擅自试用和轻易地破坏” Source: The Register, October 20, 2003 (2)Talk #16: SCADA系统暴露出很多问题,在这些系统或者子系统上的信息攻击可以通过远程登录或者同时多重登录实现,本议题侧重于今天日益增多的SCADA系统的结构和攻击分析及一般的SCADA通讯协议分析

    时间:2020-09-10 关键词: 工业控制

  • 工业控制现场数据传输中蓝牙技术的应用研究

      运营商所需要的IPv6演进方案,首先要能够解决IPv4的地址短缺问题,由于时间紧迫,这个方案还要具备较高的成熟度,而且部署简单。其次,运营商还需要长远考虑,确定中后期的演进路线。   互联网名称与数字地址分配机构(ICANN)公布的最新数据表明,全球IPv4地址仅剩余2.52亿个,不到总量的6%,预计IPv4地址会在2011年8月耗尽。随着物联网、移动互联网、IPTV、宽带上网等业务不断发展壮大,运营商不停地扩大网络规模,这也使IPv4地址枯竭的速度更快了。业内人士认为,IPv6是解决IPv4地址短缺的争议最少的方案。   运营商的困惑   运营商将IPv4升级为IPv6网络的过程,就好像将旅馆的所有客房重新粉刷、更换家具设施,同时还要保障旅馆不停业,甚至接待更多旅客;并且旅馆老板还要考虑成本投入,难度可想而知。运营商在升级到IPv6时,普遍面临下面三个挑战。   方案众多   IETF有观点认为:“IPv6最大的败笔,在于无法向前兼容IPv4协议。”这也是从IPv4升级到IPv6,出现众多演进方案的根本原因。虽然这些方案的技术不外乎三类——双栈、隧道和地址转换,但在不同细枝末节上的变种已超过20余种,如NAT444、NAT64、NAT-PT、DS- Lite、6RD、IVI等。   这些技术方案有的可以缓解IPv4地址短缺的燃眉之急,有的可以帮助运营商应对来自终端用户或自身网络建设的IPv6部署需求。各种技术方案的应对场景不同,再加上运营商的网络基础各异,这都增加了运营商选择方案的难度。   成本敏感   电信行业显然已经不再是早年的“朝阳产业”,运营商也在不断降低毛利以吸引更多用户,抵抗竞争压力。尤其是2008年的全球金融危机之后,电信行业也不可避免地陷入投资额下降的困境。在IPv6网络演进的问题上,运营商的改造规模覆盖了终端、接入、城域、骨干等各个环节,几乎是全网升级,设备采购量和资金投入自然不小。如何降低TCO,保护投资,也是运营商需要考虑的关键问题之一。   平滑演进   IPv6的演进不可能一蹴而就,不同电信业务、不同应用场景在不同阶段对IPv6演进方案有着不同需求。因此,基于各过渡技术的进展,运营商需要根据自己的特点,选择合适的过渡方案组合。在这个过程中,运营商不仅要解决目前的地址枯竭问题,还要兼顾长期的演进过程更加平稳,以达到保护投资的目的。   IPv6演进之道   运营商所需要的IPv6演进方案,首先要能够解决IPv4的地址短缺问题,由于时间紧迫,这个方案还要具备较高的成熟度,而且部署简单。其次,运营商还需要长远考虑,确定中后期的演进路线。在全盘考虑整个网络改造的过程中,运营商要注意控制投资成本,保护前期采购的设备能够得到充分使用。   初期过渡方案NAT444   NAT444方案由日本NTT提出,其主要思想是将NAT44部署位置提高,由运营商部署运营级NAT44设备CGN,同时与用户侧的NAT组成两级地址转换,形成三块地址空间,即用户侧私有地址、运营商私有地址、公网地址。这也是NAT444名称的由来。NAT444方案可以提高IPv4地址的复用率,缓解地址枯竭问题,而且便于部署,只需在汇聚层或者核心层增加CGN设备即可,无需进行较大规模的设备替换。从用户感知度、技术成熟度和部署难易度等方面考虑,NAT444是目前比较好的方案。   下面分析一下成本问题。假设整体改造一张拥有100万宽带用户的城域网,分别采用NAT444、6RD和DS-Lite三种方案来进行。由于NAT444部署简单,不需要家庭网关的支持,所以仅需升级城域网基础设施,增加CGN设备,其费用约为400万美金。6RD和DS-Lite方案除了要在城域网中增添专用网关之外,均需要家庭网关的支持,以每个家庭网关43美金计算,这两个方案的费用开销在4700万美金以上。显然,NAT444方案最具成本优势。

    时间:2020-09-09 关键词: 蓝牙技术 数据传输 工业控制

  • 下一代Flash存储器在工业控制领域技术与应用

    下一代Flash存储器在工业控制领域技术与应用

      下一代Flash存储器品质与耐用度趋势越来越往下,工控市场客户往往只敢选用单价高昂的SLC存储器,也使得工控应用上的SSD容量受到局限;Flash SSD/DOM业者导入十倍于MLC耐用品质等级的iSLC存储器技术,加上导入种种维护、监控SSD内部Flash在擦写均匀度(Wear Leveling)、品质与稳定性的关键技术,使得MLC可以导入轻量级工控应用,而iSLC存储器将成为工控应用的新宠。   MLC在嵌入式工控应用的挑战   NAND Flash随着制程进步,线路宽度与间距越来越细小,连带影响到可擦写次数(P/E Cycles)的缩减。以SLC存储器为例,从3x纳米制程(3xnm)时代的100,000次P/E Cycles,仅需4个ECC bit(错误即时修正位元),到2x纳米制程时代的SLC,其P/E Cycles降到60,000次且需要ECC 24bit。      宜鼎国际股份有限公司工控FLASH事业处协理吴锡熙   MLC Flash从早期5x纳米制程需要ECC 8bit、P/E cycles为10,000次,到3xnm MLC时P/E Cycles降到5,000次,ECC爆增到15bit;跨入2xnm MLC时P/E Cycles已降到3,000次,需要到ECC 24bit,2ynm MLC时,修正位元数更增加至ECC 40bit。   周边储存装置的传输速率也不断的提升。2010年ONFI 2.0推进到133MB/s,eMMC v4.41传输速率为104MB/s;2011年ONFI v2.2/Toggle 1.0规格,把Flash传输速率提升到200MB/s,eMMC v4.5拉高到200MB/s;UFS 1.0传输速率为2.9Gbps,SATAⅡ规格到3Gbps(300MB/s);2012年ONFI v3.0/Toggle v1.5提升到400MB/s,UFS v2.0传输速率倍增为5.8Gbps,SATAⅢ则为6Gbps(600MB/s);到2015年ONFI v4.x/Toggle v2.xx规格定义的传输速率增到800MB/s、1.6GB/s。   面对新一代Flash耐用度╱品质持续下降的种种挑战   吴锡熙指出,使用MLC存储器挑战,在于持续增加的错误位元数,2ynm制程已经超过40个,在-40?85℃宽温环境下,其错误位元数还会增加;同时 MLC在电源突然中断循环测试(Power Cycling)下容易资料遗失,资料寿命会随着P/E Cycles增加而缩短,以及16K分页设计的MLC在做区块回收(Garbage CollecTIon)时会花费更多处理时间。   如果客户评估想导入MLC于轻量级工控应用,除了需要有好的平均擦写机制、内部监控工具之外,还要有其他辅助性的技术。   MLC 会随着P/E cycles擦写次数的增加,错误位元会逐渐增加。依照宜鼎内部长期测试结果,以3xnm MLC为例,从1,000 P/E Cycles以内,平均只产生一个错误位元;经过20,000 P/E cycles后,错误位元数暴增了5倍。2xnm制程的MLC,在1,000 P/E cycles以下的平均错误位元数就已经是5,经过8,000次后增加到25;2ynm制程的MLC在1,000 P/E cycles时错误位元数3,8,000次时增加到34,到10,000次时增加到41个。   宜鼎提出Flash Correct-and-Refresh(FCR)技术,随时读取并监控错误位元发生率异常增加的MLC区块,修正后搬移到其它储存状况较好的区块后重新抹写更新,可以改善Flash的使用寿命。宜鼎也对16KB分页的MLC Flash,发展出更智慧的区块回收(Garbage CollecTIon)演算法,减少SSD做资料维护的延迟现象。   吴锡熙认为若要使用MLC存储器时,可采用动态平均擦写(Dynamic Wear-Leveling)技术,再搭配静态平均擦写(StaTIc Wear-Leveling),对于仅3,000次P/E Cycles的MLC来说尤其重要。像宜鼎(Innodisk)就提供一个iSMART工具程式,可以用点状分布图方式,呈现出该SSD某一个区块的写入次数,以及整体Wear-Leveling效果,同时也能针对温度与使用寿命做监控与预估,同时也能发挥监控效能以及预先警示功能。   而 MLC在写入资料时若突然发生断电情况,万一此时韧体正在进行写入资料或区块回收作业时,特别容易造成被写入的存储页与相邻存储页的连带影响,甚至造成整个SSD资料遗失。因此好的SSD控制芯片需具备失效╱低电压侦测电路,藉由侦测输入电流发生压降时,能迅速的将该写完的存储页完成后,储存必要的系统状态旗号恢复且重新开机载入OS。   以iSLC提供低成本、高品质的工控应用   在一般商温(0~70℃)的工控应用下,需要经常性的读写且要五年的品质保证,对于密集读写的重量级应用上,客户往往只选订SLC;但SLC与MLC价差快要五倍。因此宜鼎提出以iSLC存储器解决方案来取代。   iSLC 与既有SLC、MLC存储器的差异,在于iSLC运用既有的低本的MLC存储器制程技术,在每一个细胞电路单元,使用SLC读写技术(只储存1个位元的电荷值),Endurance因而提升到30,000次P/E Cycles,介于SLC的60,000次与MLC的3,000次之间,成本虽然比MLC高,却比SLC便宜一半。可应用在像是IPC/Kiosk /POS系统、嵌入式系统、伺服器主机板以及薄型终端机等。   他列出一张以相同2xnm制程的MLC与iSLC长期耐用度的测试图表:MLC 在连续写20,000次后,产生错误位元数超过30;iSLC则是仅有6个,即便连续抹写超过100,000次,产生错误位元数不超过10个,耐用度与品质媲美标准SLC制程的SLC存储器。以32G容量SSD测试,每天写满32GB资料10次,MLC只能维持0.8年,旧制程(3xnm) SLC可以达到27.4年,新制程(2xnm) SLC可达16.4年,而2xnm制程的iSLC可达到7.6年。   宜鼎国际以iSLC快闪存储器技术设计一系列产品,全为SATAⅡ介面设计:   型号2.5” SSD 2IE採8通道设计,容量32GB~256GB,循序读写速度为230、200MB/s;SATADOM-QVL 2IE以及SATADOM-QV 2IE则为4通道设计,容量8 ~ 64GB,循序读写速度为130、120MB/s;CFAST 2IE存储器一样为4通道设计,容量8 ~ 64GB,循序读写速度为130、120MB/s。另外有mSATA 2IE的mSATA模组,Halfslim尺寸的SATA Slim 2IE,以及SATADOM QH 2IE模组,皆为SATAⅡ介面四通道设计,容量8 ~ 64GB,循序读写速度为130、120MB/s   嵌入式应用的SATAIII解决方案   吴锡熙接着介绍针对嵌入式工控应用的SATAIII产品解决方案。由宜鼎研发的Innodisk ID167控制芯片,采四通道8CE设计,ECC资料修正能力为40bit/1KB;搭配64Mx16bit的DDRⅢ存储器做为读写缓冲区,同时在SATAⅢ的Slumber、DEVSEL模式下仅有33 mW、5mW的功耗。採ID167设计的SSD与mSATA模组,将于2013年第一季开始送样。   Innodisk ID167搭配选用24/25nm制程的同步型(Sync)MLC Flash存储器颗粒,以IO Meter做效能实测,64GB(4CH)版本,其循序读取╱写入效能达480MB/s、270MB/s,持续性读取╱写入IOPS为80K、 1K;128GB(4CH)版本的循序读取╱写入效能 520MB/s、350MB/s,持续性读取╱写入IOPS为80K、2K;256GB(4CH)循序读取╱写入效能 550MB/s、400MB/s,持续性读取╱写入IOPS为80K、3K,表现算是相当出色。   跟工控应用为主流的128GB SLC SSD相比,CystalDiskMark v3.0实测结果,256GB MLC SATAIII SSD的循序读取、写入速度为519、344MB/s,而纯SATAⅡ的128GB SLC SSD,循序读取、写入速度为253、190MB/s。在两者成本相近情况下,256GB MLC SATAIII SSD比128GB SLC SATAⅡ SSD容量倍增、效能更快。   宜鼎也提供有SSD单芯片模组,由Innodisk ID167控制芯片加上Flash硅晶圆封装做COB封装而成,32GB(4CH x 1CE)版本,其循序读取、写入速度为480、140MB/s。跟SATAII SLC的32GB SATADOM做CystalDiskMark v3.0效能实测,SATA III循序读取、写入速度为482、271MB/s;SATA II循序读取、写入速度为252、235MB/s。

    时间:2020-09-05 关键词: 存储器 嵌入式 ssd Flash 伺服器 工业控制

  • Molex投射电容式触摸屏技术提供具有高精确度的可定制解决方案

    Molex投射电容式触摸屏技术提供具有高精确度的可定制解决方案

      创新技术实现适用于前沿医疗、工业和消费品应用的多点触摸功能性   (新加坡 – 2013年4月10日) ---全球领先的全套互连产品供应商Molex公司发布投射电容式触摸屏产品,利用Molex现有的电容开关技术,提供具有操作响应性和直观性的多点触摸功能性。这些触摸屏可让OEM厂商通过提供定制的嵌入式软件、多种屏幕和玻璃型款、多种处理外观和输出接口选择,以期满足特定的客户需求。   Molex产品经理Jeff Nagy表示:“在手持式设备、监视器、显示器和其它互动应用等中低批量市场中,业界对触摸屏技术的需求不断增长,特别是在医疗领域。Molex投射电容式触摸屏为那些寻求在其产品中集成触摸屏技术的OEM厂商提供了具有高定制性的低成本选择,使得他们能够满足几乎任何客户需求。”   Molex投射电容式触摸屏具有蚀刻导电层,能够穿过保护层感测触摸,提供多达2亿次操作的长使用寿命,10点多点触摸功能可以实现先进的手势功能,比如移动、旋转、扩大和点击打开。产品备有广泛的可定制选项,以期满足许多特定的设计标准和预算要求,包括:   · 2.0至32.00触摸屏尺寸设计范围,4096 X 4096 dpi分辨率   · 多种触摸屏材料,包括玻璃和玻璃、玻璃和薄膜、薄膜和薄膜   · 不同的玻璃型款,包括普通、化学增强和钢化,以及包括防闪烁、防反射和透明的表面处理外观   · 可以配置嵌入式软件,满足特定的电气输出需求   · 包括USB、I2C和分立信号的多种输出接口   这款产品适用于包括医疗IV泵、去纤颤器、血糖仪和脉搏血氧仪、工业设备控制,以及平板电脑、手持式产品和GPS等消费产品。   要了解更多的信息,请访问公司网页www.chinese.molex.com/molex/industry/industry?industry_key=medical&channel=Industries&utm_source=prssorch&utm_medium=prrelease&utm_content=CapaciTIve+Touch+Screen&utm_campaign=medical,如要接收Molex其它产品和行业解决方案的信息,请在www.molex.com/link/register上注册订阅e-nouncement新闻通讯。   关于Molex Incorporated   除连接器外,Molex 还为众多市场提供完整的互连解决方案,范围涵盖数据通信、电信、消费类电子产品、工业、汽车、商用车辆、航天与国防、医疗和照明。公司成立于1938年,在全球15个国家拥有41家生产工厂。Molex公司网站www.molex.com.cn。请在微博t.sina.com.cn/molexconnector关注我们,在优酷网u.youku.com/molexchina观看我们的视频,并在www.connector-cn.net 阅读我们的中文博客。

    时间:2020-09-04 关键词: GPS 触摸屏 电容 molex 血糖仪 工业控制

  • 应对电机设计,安森美有何发展趋势及创新方案?

    应对电机设计,安森美有何发展趋势及创新方案?

      随着节能成为全球范围关注的焦点,电机设计的能效也日益成为一个引人关注的问题。电机驱动产品不断配合行业发展的趋势,帮助设计人员提升能效、降低能耗、提高可靠性、减少元件数量等等,在实现节能方面发挥着积极的作用。   电机市场发展趋势   历经百年的发展,电机的应用领域已非常广泛。安森美半导体的电机驱动产品覆盖的汽车及工业等领域的应用,正是电机市场主要趋势的一个缩影。   首先是汽车电气化的趋势,即汽车制造商用集成的高能效电机替代传统内燃引擎动力,通常是用无刷直流(BLDC)电机替代皮带和齿轮驱动,用于引擎盖下的辅助元件,如泵、阀、供暖及空调、风扇等。由于BLDC电机具有相当优异的性能,也开始进入传统上采用有刷直流(BDC)电机方案的其他应用。   另一个趋势是应用装配率的提升增加了电机的安装数量,如电机化供暖通风空调(HVAC)气瓣控制(主要用于有刷直流及单极步进电机)也开始应用于较低端汽车的HVAC系统。   BLDC电机在工业及电信中的应用也越来越普遍。典型应用包括风扇、鼓风机、泵及压缩机。BLDC电机的能效比交流电机或开关磁阻电机更高。BLDC电机能实现低成本变速应用,特别是用于集成了无传感器换相算法,从而能够省却外部传感器。   节能趋势对电机驱动应用的新要求   能源成本通常是电机整个寿命周期成本最主要的部分。因此,采用更高效的电机可以节约大量能源。   节能趋势对电机驱动的新要求包括几个方面,其一,能效是由所选择的电机技术及电机结构决定的,因此要求选择能将电能转换为机械能的比例提升至最高的电机。其次,要选择可以将驱动器的功耗降至最低并提高能效的驱动电路。其三,要通过提升电机驱动智能来实现优化的能耗方案。   此外,一些应用还要求系统中不使用有刷电机(使用步进或无刷直流电机);而使用无传感器换相(不使用电位计或霍尔传感器反馈)、嵌入运动控制算法(用于低动力应用),将能效提到最高,降低可听噪声,改善电磁干扰(EMC)性能等。另外,还有一些应用需要将驱动电路与电机紧邻布设在机电致动器上,并通过总线 (LIN、I2C等)连接至中央控制单元。   安森美半导体提高电机设计能效的创新解决方案   在快速、精确及动态的动作控制应用中,步进电机是越来越普及的一种选择。随着电机技术的发展,智能驱动器/控制器专用标准产品(ASSP)也涌现出来,能够高效地驱动这些电机。这些器件为设计人员提供了更加灵活的方案,开创了创新功能的空间,并发现了许多新的应用。   1. 双极步进电机驱动及控制器   安森美半导体开发的AMIS-3062x系列的AMIS-30623就是高效驱动机电致动器中的双极步进电机的驱动及控制器。这款产品嵌入了专用有限状态机及针对先进前照灯系统(AFS)系统要求定制的本地互连网络(LIN)指令集。该器件集成了非传感控制检测功能,能提高可靠性,减少元件数量和板上空间,降低产品成本。AMIS-30623专为远程及多轴定位应用而设计,非传感控制检测功能的设计者能轻易完成精确的定位校准及半封闭式的循环操作。   AMIS-30623的LIN接口使其适用于需要连接远程LIN主机的机械电子解决方案。这款产品的目标应用包括前照灯级测量、自动HVAC设计、监控摄像头控制、专业照明设备及工业机器人等。AMIS-30623的工作温度均为-40℃至125℃,可传输高达800 mA的可编程电流。芯片上的定位控制器可依监控类型、定位范围和参数的不同而修改配置。这款产品还具备电流保持特性。图1是AMIS-30623的框图。   安森美半导体的AMIS-30624步进电机驱动器也可用于可移动式拍摄全景-上下摆动-放焦变大(PTZ)保安摄像机应用。该器件通过I2C总线以简单的微控制器驱动3个电机。该拓扑结构支持极紧凑的摄像机设计,有助于降低成本及提供精确的工作。   AMIS-3062x单芯片解决方案的核心是一个数字运动控制器和一个H桥布局的50mA至800mA双极两相步进电机驱动器。这种驱动器提供微步进 (micro-stepping)操作,因此不再需要在速度、噪声和共振导致的失步(step loss)之间进行权衡。运动控制器提供可编程峰值电流,采用20kHz PWM电流控制方案。它还集成了系统通信接口,有LIN或I2C接口可供选择。在包括汽车工业在内的远程或分布式应用中,LIN架构可以减少布线和改善 EMC性能。配有I2C的器件更适合在独立PCB上与本地微处理器一起用作外围设备。   该系列器件的主要优点是,所有针对应用的运动控制功能都可以在厂内进行预编程,明显减少了工程师的编码工作。如果选择器件的闪存版本,还可以在开发应用及之后测试和调试软件时进行再编程。这将显著加快设计更新的速度。

    时间:2020-09-04 关键词: 汽车电子 安森美 电机 电机驱动 工业控制

  • 以太网标准与驱动系统设计

    以太网标准与驱动系统设计

      因为多种原因,工业以太网已成为工厂自动化的主流技术。而没有引起同样重视的是,需要在供应商系统中实现这一通信技术。本文从工厂自动化供应商开发从机系统的角度出发,介绍实现工业以太网的各种选择,例如I/O模块和驱动等从机系统。   这些OEM面临的难题可以从查看机系统体系结构开始。供应商并非针对某一协议来设计从机系统,而必须支持可以在工厂中实现的任何标准,不能指定某一种协议,因此系统必须适应任何一种协议。   开发的从机协议新标准也有独特的硬件特性,它们不能使用标准MAC实现。这些都直接影响对实现平台的选择。   以太网简介   一开始,以太网——10 Mbps最初的以太网、100 Mbps的快速以太网,以及1 Gbps的千兆以太网,是在共享介质上在器件之间传送信号,都不能适应工业应用。而快速以太网(100 Mbps)的出现,其交换模式支持全双工功能,意味着可以在两个器件之间构建点对点链接,使得以太网能够用于大部分工业应用中。   但是,所有工业以太网协议都需要作出一定程度的判决,传统上是通过使用软件协议堆栈来解决的。一些新协议已经开始使用特殊MAC结构来实现更好的延时。图1显示了一些工业以太网协议的结构。   对速度的要求(或延时)   工厂自动化系统有实时响应要求。“实时”是什么?答案是取决于应用类型。有时候,按照数百毫秒来衡量,而有时候按照微秒来衡量。有不同的设计方法使得通信协议能够满足不同的延时要求。      图1:工业以太网协议体系结构   如图1所示,PHY层通常是独立的模拟器件。但是,可以在数字逻辑器件中实现其他功能,由处理器针对协议栈以及定制应用来运行软件。   而所有的工业以太网协议都需要特殊的软件堆栈,某些新协议在MAC以及交换上使用独特的非标准设计。   EtherCAT和Powerlink是两种较新的协议,需要特殊的MAC设计。特别是EtherCAT使用了创新的方法,在一个以太网帧中封装了更多的数据包。多个从机器件的数据被封装到一个以太网帧中。当从机器件读取以太网帧时,它必须为自己提取出数据包的内在含义,而忽略其他信息——更重要的是,它必须能够“随时”完成这一工作。当连接了很多从机器件时,也要满足最低延时要求。典型的应用是运动控制以及多轴机器人驱动。   这一协议好的一面是,会引起一个帧延时而不是256帧延时(如果您是网络上的第256个从机器件)。   为支持所选择的协议,从机器件中的MAC设计不同于传统的以太网MAC,是非标准的,需要FPGA或者ASIC特殊设计。图2显示了不同的实时要求是怎样导致通信协议标准不同体系结构的。   从系统设计的角度看,如果您必须支持标准MAC实现以及特殊实现,那么,设计应包含MAC设计,或者是硬件可编程的。      图2:不同的实时要求导致不同的实现   关键趋势影响了系统设计   驱动和I/O模块(工厂自动化中典型的从机器件)的第一个发展趋势是通信功能的深度嵌入,这是由于系统成本下降、外形减小以及功耗预算降低等因素造成的。   过去,客户花费数百美元来购买商用通信模块,然后将其加入到驱动模块中。这类模块性价比不高,而且也不适用于小外形封装驱动设计。   另一替代方案是包括单独的ASSP专用于实现通信功能。由于不同的客户会使用不同的工业以太网标准,因此,这种ASSP可能会被过度设计,以支持多种协议。   但是,供应商希望将他们所有的数字驱动功能集成到一个硅片中,要求通信协议功能规模不大,能够作为整个“芯片驱动”设计的组成部分来实现。   图3显示了工业以太网功能实现的转变。      图3:从模块到器件,到芯片集成功能   第二个趋势是工业以太网标准的快速发展。与现场总线协议相似,有很多类型的工业以太网协议,最重要的是,这些标准并没有在市场上合并。   驱动系统供应商必须能够支持6到8个标准,才能将其产品销售到全球不同的工厂中。例如,如果您希望在亚洲和欧洲同时销售您的驱动设备,同时适应EtherCAT和Ethernet Powerlink,那么,您需要:   · 设计、开发,并维持两组驱动设计   或者   · 包括ASSP以支持多种协议——希望协议不会变化   或者   · 使用可编程平台   表1列出了流行于全世界的某些竞争以太网标准。      表1:出现了竞争以太网标准,基于底层现场总线协议   过去,当工业以太网标准使用标准MAC/交换机时,很容易采用MPU进行通信。如果您需要支持新标准,您只需要交换协议栈(软件)。但是,正如前面所讨论的,很多新标准需要特殊的MAC实现。   很显然,应对这些新标准时,在标准MPU上采用标准以太网MAC和交换机对通信协议进行标准化处理是不够的。   某些MPU供应商开发了创新方法,例如开发专用嵌入式处理器使用的定制微代码,用于仿真非标准MAC。但是,编写专用RISC引擎定制微代码来仿真硬件MAC并不是实现或者更新逻辑设计最直接简单的方法。   需要特殊MAC实现的协议通常采用定制硬件方法,取决于产量以及要求的价格点而使用ASIC或者FPGA。而且,MAC设计总是有可能随着标准的发展而改变。为保证您的设计今后不会过时,采用可编程方法是最安全的。   另一考虑是可能向千兆以太网发展。由于几乎所有的FPGA都支持千兆以太网,即使标准开始向高于1 Gbps速率发展,经过深思熟虑的系统设计也需要新的FPGA编程文件来支持这类标准的发展。   在可编程架构中以深度嵌入的功能来实现工业以太网使您不仅能够以相同的硬件灵活的支持多种协议,而且还受益于高度集成的设计——功耗、成本和外形封装。

    时间:2020-09-04 关键词: 以太网 工业控制

  • 飞思卡尔最新工业机器人解决方案特点及优点分析

    飞思卡尔最新工业机器人解决方案特点及优点分析

      工业机器人已应用于一系列自动化任务中,包括焊接、涂漆、装配、取放、包装、产品检查和检测等。每个多轴机器人本身可以是复杂的系统,配备传感器、采集卡、电机和运动控制。机器人往往部署于需要监控功能的团队中,以实现全面控制。高性能PowerQUICC® I和QorIQ通信处理器集成了监控和操作机器人所需的处理能力和连接功能,具备高耐用、高速度和高精度等特性。

    时间:2020-09-03 关键词: 飞思卡尔 工业机器人 工业控制

  • 引领智能潮流 共探工控“芯”变革

    引领智能潮流 共探工控“芯”变革

           工业控制技术大概经历了3个阶段:第一代的传统计算机集中控制系统(CCS);第二代的分散控制系统(DCS);第三代的现场总线控制系统(FCS)。现在,对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,又催生了以太网和控制网络的结合,智能化、网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等新兴技术融合进来。工业控制领域正正在经历着一场史无前例的“芯”变革。   随计算机科学技术、先进智能控制技术以及网络通信技术的发展,传统的工业控制领域正受到先进科学技术的冲击,传统的工业控制技术已经逐渐地被智能控制技术所替代。智能工业控制拓展了工业控制的发展空间,带来新的发展机遇,智能化的工业控制正迅猛成长。   TI: 看好中国市场 蕴量深耕工业   随着中国市场容量的不断增大,中国不仅是全球最大的制造工厂,也正在成为最主要的消费市场之一。很多本土企业成长的同时,相当一部分国外企业进入中国市场并且迅速发展。这些公司中,既有TI的客户也有同行。今天的TI拥有着非常丰富的产品线,其产品线的宽度和广度已经足以覆盖各行各业的应用领域。而近年来,TI模拟产品在工业领域的快速发展,让TI深切的体会到工业领域巨大的发展前景。   德州仪器高级副总裁、模拟业务部总经理Brian Crutcher表示:“TI把中国视为全球最重要的市场之一,TI在中国市场有着很多的机会,仅2012年,TI在中国就有120亿美元的发展机遇。这些机会不止在通信产品和消费电子产品领域,在其它领域也有很多发展机会,尤其是工业控制发展前景更是相当广阔。”   Brian Crutcher表示,就是在近年全球经济低迷的大环境下,TI模拟在工业领域的仍然能保持一个较高的、稳定的快速增长。而且,“我们非常喜欢工业领域,这个领域与以往很多领域不同,不是几个客户占据了一个领域,而是有着成千上万的潜在客户,这就意味着我们将有非常巨大的发展空间。”TI的很多产品都可以直接或者稍作改动的轻松应用在工业领域中。同时,为了更好的满足工业客户的需求,TI在生命周期、应对恶劣环境、安全性等方面都做了相应特殊的处理。TI不仅仅是看好工业市场,更是做好了十足的准备,将TI“Smarter, Healthier, Greener, Safer and more Fun!”的产品带入了工业领域。    德州仪器高级副总裁、模拟业务部总经理Brian Crutcher先生   AMD:工控智能化促进工业4.0的到来   继蒸汽机的发明、大规模生产和自动化之后,“工业4.0”时代开始被人们提及。前三次工业革命的到来造就了机械、电气和信息技术。如今,物联网和智能制造正宣告着第四次工业革命——工业4.0的到来。   工业4.0的重要方向之一是“智能工厂”,重点研究智能化生产系统及过程,以及网络化分布式生产设施的实现。德国专家们提出的“工业4.0”的全新理念,主要就对联网工厂以及相关方面的演变进行研究。对产品开发、物流以及生产的集成将通过材料流、产品流、以及信息流得以实现,从而构建高度复杂又极为高效的全球化生产运营。这样一来,一条生产线就能够跟供应商以及消费信息进行连接,从而根据消费者需求对生产环节进行动态调整,并对所交付的原材料进行相应调整。   AMD嵌入式解决方案事业部工业控制与自动化战略营销经理Cameron Swen表示,智能化制造、联网化及集成化工厂正逐渐支撑起工业4.0这一趋势。针对工业控制与自动化领域AMD推出的SoC解决方案,具备数据管理功能,支持标准网络,可以通过相互间的高效通信对收集来的数据进行管理和分析,可以实现先进的联网工控系统。    AMD嵌入式解决方案事业部工业控制与自动化战略营销经理Cameron Swen   NI:迎接第四次工业革命浪潮   物联网掀起的第四次工业革命浪潮正逐步扩大,带动嵌入式系统讯号撷取与控制应用需求大量涌现,因此美国国家仪器(NI)推出采用开放式平台的可程式化自动控制器CompactRIO(cRIO),以及价格更平易近人的myRIO方案,协助产业界加速新一代嵌入式系统开发。   美国国家仪器创办人暨执行长James Truchard于第十九届NI Week开幕第一天的论坛中表示,产业界正在经历第四次工业革命,信息物理融合系统将为大势所趋。该系统系由运算、通讯及控制所组合而成的系统架构,将会大大改变交通运输、医疗保健、能源、制造业及农业等产业领域。   Truchard进一步指出,无所不在的运算和即时系统将成为第四次工业革命的中心,而美商国家仪器已拥有真正协助重新定义产业运作的技术。以软体定义硬体平台设计将为大势所趋,而该公司的产品策略亦朝此发展。    美国国家仪器创办人暨执行长James Truchard

    时间:2020-09-03 关键词: 物联网 工业4.0 智能工业 工业控制

  • 百度工业革命思维:大数据再造互联网

      未来的产业机会在哪里?互联网大佬们“英雄所见不尽相同”。   腾讯创始人马化腾就用“互联网+”来概括互联网行业的未来机会,即互联将向更多的传统行业渗透,并使传统行业脱胎换骨;百度创始人李彦宏则认为互联网未来有一个趋势,除了马化腾论及的“互联网+”之外,另一个趋势是互联网本身也在被技术改变,此前一波是移动技术,未来主要是云计算与大数据。   “互联网+”是已经发生的事情。李彦宏说:“接下来发生的事是技术改变互联网。”   日前,百度第四届技术开放日在北京举行,会议的主题是“大数据引擎驱动未来”。百度宣布发布大数据引擎,并将这一大数据引擎向外界开放,为其提供大数据存储、分析及挖掘的技术能力。这是全球首个开放大数据引擎。   百度大数据引擎的意义是什么?至少包括两个方面的意思:一是利用新技术,特别是移动、云计算、大数据技术改造互联网;二是打造一个开放平台,把“互联网+”的思想引入更多行业。   数据开放平台   百度大数据引擎包含三层开放平台,分别是开放云、数据工厂、百度大脑。   百度开放云解决的是数据存储和计算瓶颈,这是由百度低能耗数据中心和分布式运算架构等技术来解决;在数据工厂平台,百度提供了“大数据挖掘机”把数据关联起来,并从中挖掘出它的价值;百度大脑建立在百度深度学习和大规模机器学习基础之上,现在已经可以模拟两、三岁婴儿的智力水平。   随着移动设备的普及,现在的人们已经随时随地都在产生数据,无论是某个PC网站上购物,搜索某条新闻,或是在手机玩某一个游戏,这些行为都会留下数据。   这种趋势还会继续。未来产生的数据,除了电脑、手机外,还有移动传感器、可穿戴设备、智能电视、车载电子设备,也包括了手机定位器、手机照相机等。这些设备会产生更加丰富的数据,使未来成为一个“大数据”时代。   在设备方面,百度开始进行尝试投资,包括智能手环、智能手机等产品。这些硬件产品多与第三方公司合作,百度出技术、出钱,甚至出人。百度的目的就是把百度的技术,包括搜索、地图等植入到这些硬件产品中,获得更多数据。   李彦宏把这一策略称为“baidu inside”,类似PC时代的“wintel inside”,不同的是,“baidu inside”是免费的,目的在于数据,“wintel inside”很昂贵,在PC时代,微软与英特尔攫取整个产业大部分利润。   百度高级副总裁王劲说,现在这个时代是一个数据大爆炸的年代,每个人,每个机构都要适应这一变化。   百度大数据引擎已经推出了一些十分好玩的服务:今年春节期间,百度和央视一起做了“百度迁徙活动”,利用基于百度地图LBS开放平台,根据每天多达70亿次的定位信息,在地图上直观显示春运期间人们怎样运动。   另外例子是百度大脑与语音识别技术相结合的应用:可以把海量的婴儿声音上传到大数据中心提取特征,年轻父母可以录下婴儿哭声上网比对,就知道孩子因为什么哭,是饿了,还是想撒撒娇,让没有带孩子经验的父母得到帮助。   百度工业革命   上述好玩的应用只是百度自己在百度大数据引擎上开发出来的应用;百度未来要把百度大数据引擎开放给更多行业的更多企业,让他们插上互联网的翅膀。   王劲举了一个医疗行业的例子,现在已经有很多可穿戴设备能够24小时每天监控健康状况,记录血压、心跳、睡眠状况、运动状况,检测汗液、血液,分析用户的身体情况,并且24小时不间断地把检测数据上传到大数据中心。   王劲说:如果把这些数据跟医院关联,这些数据将产生极大的价值。   王劲以心脏病做例子解释:每年有几百万人得了心脏病,百度大数据中心具有很好的计算能力,可以从几百万患者的24小时监控数据里头找到它的共性,我们提前两天给人发预警,如果你再这样下去就有可能得心脏病,由医院给人群发出警告,由于预防的代价远远低于治疗的代价,我们有可能把治的成本转换成预防的成本,提高了人们对疾病预防的能力,也能极大改变医患之间关系。   另一个可以改变的行业是保险行业:保险公司希望降低赔付率,在预防的模式下就可以降低赔付率,就有可能打造一个多方共赢新的医疗模式。   百度大数据引擎另一技术是以图搜图的技术:用手机拍一张某人现在的照片,就能在网上把这个人过去在网上所有的照片都找出来。   李彦宏认为:未来数据会无处不在,无论做什么事情都离不开大数据,百度开放自己的大数据核心能力,将更好地帮助传统行业挖掘数据价值,加快传统行业转型升级,进而发挥出对整体社会经济的革命性影响。   李彦宏表示,“海量数据存储、关联、分析是大数据时代的关键,是挑战更是机遇。”百度推出大数据引擎,旨在帮助各行业应对挑战,推动社会大数据、行业大数据的价值挖掘进程,帮助各行业发现并抓住新机会。   并不是每个公司都有存储、关联、分析大数据的能力,百度大数据引擎就是给这些公司提供存储、关联、分析大数据的能力,提供大数据基础设施。   李彦宏说,互联网发展已有二十年,这二十年就是各行各业被互联网冲击的二十年,最先受到冲击的是媒体,然后是零售业,旅游,刚刚开始的是金融业。   每一次涅槃,也是一次重生。李彦宏认为,未来会有更多行业被卷入,而且被卷入的速度越来越快,是一个加速发展的过程,产生一场新的工业革命。   百度本身是一个互联网公司,但却同样需要拥抱互联网:百度搜索引擎抓住的是互联网巅覆媒体的潮流,百度需要变化,迎接下一波潮流。

    时间:2020-09-02 关键词: 云计算 大数据 工业控制

  • 嵌入式工业以太网的应用研究

    嵌入式工业以太网的应用研究

      1 引言   随着网络技术的发展,工业以太网成为了各国工控界的一个研究热点领域。国内开展这项研究较早的浙江大学,中科院沈阳自动化所,浙大中控等单位在国家“863”课题的支持下,起草了“用于工业测量和控制系统的EPA系统结构和通信标准”,并力图在化工领域建成几个示范性应用项目。广东工业大学联合中南大学,中科院自动化所开展了嵌入式工业以太网的研究,并进行了“基于uClinux嵌入式系统的工业以太网控制器开发”,致力于发挥嵌入式系统在工控领域的优势。   2 应用背景   压力、温度、水位和流量是化工、污水处理以及钢铁等行业中最常用的控制系统,为了研究在各种行业、不同工艺流程下的通用网络控制系统,所以本文中将不强调工艺流程。而应用试验的对象也将使用中南大学率先研发的仿工业现场的被控对象,本文将对最常用的压力、温度、水位和流量四个控制系统进行全面仿真工业现场的试验。   3 嵌入式工业以太网系统结构   将企业现场网络分为控制层和设备层。针对现场对网络可靠性参数的严格要求,在控制层网络改进传统以太网拓扑结构。采用环形网络拓扑,可以增加网络的可靠性。   而解决网络的实时性问题则采用了控制区域(Control Domain)概念,将控制现场分区,减少各个控制区资源竞争的情况。而控制区域之间的是通过以太网交换机(交换式)来通信。   改进后的网络结构如图1所示。控制层网络由100M以太网构成组成环形网络。      每个控制区域(Control Domain)包含以太网交换机和嵌入式的工业以太网控制器,以及一些变送器和执行机构。如图2所示。      而位于控制区域中的工业以太网控制器采用嵌入式系统来设计。

    时间:2020-09-02 关键词: 以太网 嵌入式 工业控制

  • 变频器应用常见的问题与必备应对措施

      在现代工业控制中,采用变频器控制电动机的电力拖动系统,有着节能效果显著,调节控制方便,维护简单,可网络化集中远程控制,可与PLC组成控制系统等优点。变频器的这些优点使其在工业自动控制领域中的应用日益广泛。本文对变频器应用中的故障问题进行了分析,并介绍了处理方法。   1、变频器应用中的问题   1.1谐波问题   变频器的主电路中起开关作用的器件,在通断电路的过程中,都要产生谐波。较低次谐波通常对电动机负载影响较大,引起转矩脉动;而较高的谐波则使变频器输出电缆的漏电流增加,使电动机出力不足。谐波干扰还会导致继电保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。   1.2噪声与振动问题   采用变频器调速,将产生噪声和振动,这是因为变频器输出波形中含有高次谐波分量。随着运转频率的变化,基波分量、高次谐波分量都在大范围内变化,很可能与电动机的固有机械振动频率发生谐振,而这种谐振是噪声与振动的来源。   1.3发热问题   变频器在运行中由于内部损耗而产生热量,这种热量主电路占98%,控制电路占2%左右。同时在夏季环境温度过高,使变频器温度上升,温度可高达80~90℃,由于变频器是电子装置,内含电子器件和电解电容等,温度过高易造成元器件失效,使液晶屏幕数据无法显示,还经常会发生变频器保护动作的现象。   因此,必须将变频器输出的谐波抑制在允许的范围内,同时消除或减弱噪声与振动,对变频器进行散热,以延长变频器的使用寿命。   2、变频器应用中一些问题的分析与处理   2.1对谐波问题的处理   对谐波问题的处理就是切断干扰的传播途径和抑制干扰源上的高次谐波。   切断干扰的传播途径有:   1)切断共用接地线传播干扰的途径动力线的接地与控制线的接地应分开,即将动力装置的接地端子接到地线上,将控制装置的接地端子接到该装置盘的金属外壳上。   2)信号线远离干扰源电流的导线布线分离对消除这种干扰行之有效,即把高压电缆、动力电缆、控制电缆与仪表电缆、计算机电缆分开走线。   抑制干扰源上的高次谐波的方式有:   1)增加变频器供电电源内阻抗通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用,内阻抗越大,谐波含量越小,这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此,选择变频器供电电源时,最好选择短路阻抗大的变压器。   2)安装滤波器在变频器前加装LC型无源滤波器,滤掉高次谐波,通常滤掉5次和7次谐波。   3)安装电抗器在变频器前侧安装线路电抗器,可抑制电源侧过电压。   4)设置有源滤波器有源滤波是自动产生一个与谐波电流的幅值相同且相位正好相反的电流,从而可以有效地吸收谐波电流。   2.2对噪声与振动问题的处理   1)当变频器输出中的低次谐波分量与转子固有机械频率发生谐振时,则噪声增大;当变频器输出中的高次谐波分量与铁芯、机壳、轴承架等,在各自固有频率附近处发生谐振时,则噪声增大。   变频器传动电动机产生的噪声特别是刺耳的噪声与PWM控制的开关频率有关,尤其在低频区更为显著。要解决这一问题,一般在变频器输出侧连接交流电抗器。如果电磁转矩有余量,可将u/f设定小些,以平抑和降低噪声。   2)变频器工作时,输出波形中的高次谐波引起的磁场对许多机械部件产生电磁策动力,策动力的频率与这些机械部件的固有频率接近或重合时将发生谐振。对振动影响大的主要是较低次的谐波分量,在PAM方式和方波PWM方式时有较大的影响。但采用SPWM方式时,低次的谐波分量小,影响亦变小。   减轻或消除振动的方法是在变频器输出侧接人交流电抗器以吸收变频器输出电流中的高次谐波电流成分。采用PAM方式或方波PWM方式的变频器时,可改用SPWM方式变频器,以减小脉动转矩,就可以减弱或消除振动,防止机械部分因振动而受损。   2.3对发热问题的处理   通用变频器的运行环境温度一般要求在-l0℃~+50℃。为保证变频器可靠地工作,并延长变频器的使用寿命,必须对变频器进行散热。冬天可以利用变频器的内装风扇将变频器箱体内部的热量带走;夏天温度本身就有40℃,利用变频器的内装风扇带走的内部热量只能使室内和变频器箱体温度升高,此时最好的办法是利用窗户或在机配电室紧邻变频器箱体的墙壁上下方均匀适当地打几个φ500mm的洞,同时确保控制柜内变频器周围留有一定的空间,保持良好的自然通风。这样还不行的话可以打开风扇,或在洞口加装排气扇和风道,将变频器产生的热量强制抽出室外。最后可考虑采用空调对安装变频器的空间环境进行强制降温。   3、结语   加强对变频器应用中故障问题的研究非常必要,这对变频器的正常使用,挖潜增效,都具有十分重要的意义。

    时间:2020-09-01 关键词: 变频器 工业控制

  • PID控制的原理及常用口诀总结

      PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件,由比例单元比例P(proporTIon)、积分单元I(integraTIon)和微分单元D(differenTIaTIon)组成。PID控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。   1.PID常用口诀:   参数整定找最佳,从小到大顺序查,先是比例后积分,最后再把微分加,曲线振荡很频繁,比例度盘要放大,曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳,曲线偏离回复慢,积分时间往下降,曲线波动周期长,积分时间再加长,曲线振荡频率快,先把微分降下来,动差大来波动慢,微分时间应加长,理想曲线两个波,前高后低4比1,一看二调多分析,调节质量不会低   2.PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:   温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s   压力P: P=30~70%,T=24~180s,   液位L: P=20~80%,T=60~300s,   流量L: P=40~100%,T=6~60s。   3.PID控制的原理和特点   在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。   比例(P)控制   比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。   积分(I)控制   在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。   微分(D)控制   在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

    时间:2020-08-31 关键词: pid 工业控制

  • 电动汽车动力总成控制系统方案详解

    电动汽车动力总成控制系统方案详解

      长期以来,诸如永磁同步电机(PMSM)和感应电机等三相交流电机,被广泛地应用于工业控制系统。在汽车应用领域,这些电机还是相对时新的装置,目前正被逐渐用作传统内燃机的补充品或替代品。PMSM采用的绕组为三相正弦分布绕组和机械位移绕组。三相正弦波和时间位移电流可以产生旋转磁场。这一旋转磁场使电机转动,通过(逆变器中的)MOSFET切换电机绕组的电流而产生。磁场定向控制(FOC)算法为电机电流控制生成PWM模式。转子的位置和电流持续不断地被检测。基于高性能微控制器的高效FOC系统,为电动汽车和混合动力汽车驱动提供安全高效的解决方案创造了条件(图1)。      图1:运行于FOC模式的32位TriCore微控制器。   AUDO MAX产品系列的PWM生成方式   英飞凌的32位AUDO MAX系列微控制器内装一枚主内核(TriCore CPU,浅绿色)和一枚快速协处理器(被称为PCP,深绿色)。这种非对称架构能够利用PCP高效处理外围设备,而无需中断在TriCore CPU上运行主算法的处理进程。PCP负责处理关键的实时中断负荷,因此可减轻CPU的负担。   有两种方案可以生成驱动逆变器的PWM.GPTA可生成非常复杂的PWM模式,例如非对称死区时间生成或定制模式。外设模块 CCU6是一个低端方案,可用于生成中心对齐和边缘对齐的PWM模式。相比GPTA而言,CCU6可以以较低的软件开销直接支持PWM信号生成,同时,无需配置多个定时器单元。   CCU6和GPTA这两个模块都具备触发功能,能够让PWM信号和A/D电流测量实现无延迟的等时同步(参见箭头“触发事件”)。作为一个附加的安全特性,每个GPTA模块都配有“紧急模式停止信号”,可用于设置安全开关。针对TriCore AUDO MAX微控制器系列的所有成员,提供了一个基于PRO-SIL的安全平台,它包含硬件(安全看门狗CIC61508)和软件(SafeTcore驱动程序),可满足ASIL认证的B级至D级要求。   通过模数转换器(ADC)测量电流   图1所给示例对电机的两个相电流进行了测量,并采用了一个模数转换器对其进行转换。基于逐次逼近寄存器(SAR),该模数转换器具备很高的精度(12位分辨率),并且转换时间小于1微秒。由两个已知的相电流可以计算出第三个相电流。针对更高的安全要求,建议对电机的第三个相电流进行额外的测量。针对这一应用,带有第三个模数转换模块的微控制器可供选择。   连接旋转变压器和编码器   旋转变压器将PMSM转子的角位移转换为一个电气值。一般情况下,可利用一个附加的正切函数电路从两个信号(正弦/余弦)导出转子的角度值。旋转变压器电路的信号输出至SPI总线,也可由微控制器直接读取旋转变压器的正弦和余弦信号。还有一种可选的方式是读取编码器信号,在运行于微控制器GPT12的编码器接口中对其进行调理,再反馈到控制算法。   AUTOSAR之外重复利用汽车电子软件   近年来,汽车电子软件和通信已通过OSEK、AUTOSAR、FlexRay等规范而标准化。除标准化软件成分以外,汽车电子系统还使用了可在多种应用中被重复利用的控制算法。如今,电机控制由分布在汽车车身、底盘和动力总成系统各处的电子控制单元(ECU)来完成。MC-ISAR eMotor驱动程序提取了三相电机应用中电流控制的一般特性,设计用于支持多种位置信息采集模式和逆变器控制装置。   三相电机控制   英飞凌AUDO MAX系列非常适用于电机的控制。TriCore架构和MC-ISAR eMotor驱动程序可采用高级控制策略控制多台三相电机,包括无刷直流电机(BLDC)块交换(block commutaTIon,BC)及永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制(FOC)。单一微控制器甚至还能同时支持BLDC和PMSM电机控制。相比于其他类型的电机而言,采用FOC控制的PMSM电机能效更高、磨损更小,并且可以实现精确控制和定位。特别是,这种电机支持线性转矩控制,为将其用于混合电动汽车动力总成系统奠定了基础。   图2显示了MC-ISAR eMotor驱动程序的电流控制环路,右侧为复杂设备驱动(CDD)。这个时间关键型电流控制环路在中断上下文中进行处理,处理时间不超过50微秒。左侧是附加的用于位置和转速控制的软件成分(SWC),由应用程序提供。      图2:电机控制中的电流控制环。   位置检测和电流检测模式   为符合精确定位的要求,MC-ISAR eMotor通过采用霍尔传感器外加增量编码器和旋转变压器,实现了典型高分辨率检测模式。此外,还可将无传感器FOC用于故障安全模式。对于成本敏感的应用,AUDO MAX系列支持直接旋转变压器模式,该模式通过软件和分立元器件实现,避免了配备外置旋转变压器IC的需要,这能使每个控制单元在成本上降低2美元左右。与此同时,MC-ISAR eMotor可以支持两相或直流母线电流测量模式(图3)。      图3:MC-ISAR eMotor操作模式。   MC-ISAR eMotor软件划分   此软件可划分为两个组成部分:不依赖于硬件和依赖于硬件的成分。不依赖于硬件的模块用于EmoControl、位置信息采集 PA和FOC(图4)。因此,EmoControl是通过FOC控制方向和电流的主要模块。送入电机的电流决定了转矩。MC-ISAR eMotor驱动向应用程序反馈电机位置和转速信息。位置信息采集PA模块负责从旋转变压器和编码器信号中提取角度信息。具备Park-Clarke变换和空间矢量调制(SVM)的FOC,是通过检测给定电流和位置来设置新电流的主要部分。      图4:磁场定向控制(FOC)模块框图。   硬件相关的模块,包括重复使用的AUTOSAR MCAL驱动(ADC、SPI、DIO),或PWM信号生成(EmoPwm驱动CCU6)和编码器接口EmoIcu(通过GPT12读取编码信号)的专用模块。客户编写的位置和转速控制代码,可以按标准软件成分(SW-C)添加,就像AUTOSAR所提供的一样。   MC-ISAR eMotor安全考虑   为支持符合安全要求的应用,从一开始设计软件成分时就考虑安全要求非常重要。在ECU的开发阶段应明确应用的特定需求,并且,这些需求将随应用的不同而不同。此外,为支持安全应用,还应考虑现成电机驱动的某些安全因素。MC-ISAR eMotor采用符合ISO26262的软件开发流程开发而成,并可支持安全相关系统中的三相电流测量。   英飞凌eMotor主要优势概述   英飞凌AUDO MAX系列和MC-ISAR eMotor驱动,可并行控制多达4台PMSM或BLDC电机,同时还能满足应用任务控制所需的性能。MC-ISAR eMotor和标准AUTOSAR MCAL驱动由同一配置工具整合,因此,用户可在同一界面中为AUTOSAR MCAL和MC-ISAR eMotor驱动配置微控制器资源,为无缝配置不同软件模块创造了条件。汽车ECU开发人员可专注于电机的应用相关控制,而无需改编电机的控制算法。为降低系统成本,AUDO MAX系列还支持直接旋转变压器模式,免除了加装旋转变压器IC的需要。AUDO MAX系列和MC-ISAR eMotor驱动被设计用于支持安全应用。

    时间:2020-08-31 关键词: 汽车电子 感应电机 工业控制

  • 步进电机定位不准的原因分析

    步进电机定位不准的原因分析

      由于开环控制系统具有操作方便,价格低廉的优点,所以我国所采用基本是以开环控制反应式步进电机为主。虽然步进电机应用广泛,但其并不能如同普通的交(直)流电机在常规条件下使用,且从起点到终点的运行速度在理论状况下,在电机的极限起动频率大于运行的速度时,电机可按要求运行,并可达到预期的运行速度。运行至行程结束时,也能立即发出可以实现停止功能的脉冲,并使电机停止运行。但实际情况是,步进电机能实现的极限起动预率较低,远不能满足较高的运行速度的要求。在这种工作状况下,强行使电机以要求的速度(大于极限起动预率)直接起动,则会发生“丢步”或无响应。而当电机运行至终点时,虽然已经立即停止发脉冲,令其停止,但由于惯性作用,会发生冲过终点的现象,即产生过冲。      特别值得注意的是,为了既要保证系统的定位精度(电机的升降速缓慢,防止产生“失步”或“过冲”)又要获得高的定位速度,主流系统都将定位过程划分为粗定位阶段和精定位阶段进行。根据生产实践经验,“丢步”和“过冲”是步进电机在运行中最常出现的两种严重影响步进电机定位精度的“罪魁”。   出现定位不准的主要原因包括:   (1)要求起动初速度过高,超过电机极限起动频率,或者加速度太大,造成“丢步;   (2)电机马达的功率达不到系统的要求;   (3)动器工作过程遭受千扰;   (4)控制系统的控制器产生误动作;   (5)换向时丢脉冲,单向运行定位准确,换向后定位出现偏差,并虽换向次数的增加其偏差泉积就越明显;   (6)软件存在设计缺陷;   (7)使用同步带的场合,软件补偿太多或太少。

    时间:2020-08-28 关键词: 步进电机 工业控制

  • PLC程序设计五大要点

      1.安全贯穿于整个过程   安全问题,最重要的是思想上的重视;然后,还要辅之以技术手段的保证。这里,虽言之以“辅”,却不可轻视,须知“保证”二字的份量;如此而说,是为了突出“思想上重视”的重要性。   在对控制对象及控制工艺进行深入全面了解的基础上,考虑操作安全,尽最大努力解决操作或动作过程中的偶然因素和不安全因素,编制出符合工艺,安全可靠,利于操作,方便维修的控制程序。   当然,安全问题,制度上的完善也是一个方面。   2.先期准备工作是前提   先期准备工作的重要性,相信有多位朋友都知道,包括对控制要求的了解和整体设计思路、甚至于相关知识和基础知识的掌握,可参见前面的两个小结。   同样地,许多朋友都会晓得,首先要先期准备工作,其次是掌握PLC硬件接线和软件的操作使用。   而广义地说,学习PLC也是一个日积月累的过程,也可以归结到“先期准备工作”中。这叫未雨绸缪,机遇偏爱有所准备的人。   3.程序结构须合理安排   好的程序,结构应清晰合理,能够便于程序的阅读和调试;当程序量较大,或控制较为复杂时,须注意设计方法和编程技巧的应用。   “程序架构很重要”,这就是说子程序的应用,不仅减少了程序容量,还增加了可读性,方便了程序的调试修改。   平常在练习编程或编制小的程序时,如果有时间,就可以做这方面的训练,比如采用不同的方案、不同的思路进行比对,以开阔思路和取得经验。   4.程序调试是组成部分   编制的程序,必须经过调试,以发现错误、完善功能。调试分为模拟调试(模仿实际情况)和现场调试;只有经过现场调试运行认可的程序,才是可用的程序。   另外,调试时的考虑必须全面,尽可能列出足够多的情况,包括误操作、元器件不良、以及突然断电等,并注意PLC与外围电路的配合。   PLC是控制系统的一个组成部分,所以必须置于整个系统中考虑。   5.在平时的学习和积累   一些知识和经验,需依靠平时的积累,这是许多朋友的实际体验。而PLC编程本身,特别是小型PLC的基本应用,一般均感觉不难。   像一些人用过三菱FX2N、西门子200和松下FP0,感觉基本指令上手很容易;对功能指令,通过查手册和进行简单的试验,也能够应对大多数的编程需要。但中型PLC,用到的知识要多一些。   还有一些经验的人强调了动手的必要性,“在干中学,在学中干,如此反复收效颇丰”;“感觉还是要实际操作学习快,不干就忘了”。还要利用已有条件进行学习。   其实在维修中,也可以取得许多经验,比如他人好的方法和不足之处,包括程序的功能和电路的设计,这些都可以用于今后的设计中。   6.结语   本文所谈是一个大方向,把握了这个大方向,对于入门者来说,就可开始熟悉指令和进行编程试验了。

    时间:2020-08-27 关键词: 自动化 plc 工业控制

  • 以太网在工业控制领域的应用及未来展望

            随着智能设备硬件模块的小型化,热成像产品除了应用于无人机,还或将应用于智能楼宇等方面,甚至是智能手机上。   经过几十年的发展,红外热成像技术已经广泛应用于军事、医疗、工业生产、消防等领域,更是在近几年开启了民用化的发展趋势。对于安防而言,热成像技术的出现,为视频监控在光线不足时增加了夜视和透视的功能,在整个安防行业的发展历程中起到至关重要的作用。随着技术的不断革新,现如今,热成像技术也正在不断朝着新应用、新领域发展,今天我们来聊聊热成像技术与无人机和智能化的结合所迸发出的火花。   红外成像的原理和发展历程   自然界中一切物体,只要温度高于绝对零度(-273.16°C),都会发出红外线,利用红外探测器和光学成像物镜进行探测,就能将被测物体的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,即将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。      19世纪初英国物理学家就从水银温度计中发现红外辐射,直到二十世纪,红外探测技术不断得到提升,纵观红外热成像技术百年发展历史,完成了由光子丹元探测到致冷型红外焦平面阵列成像到非致冷红外成像的发展历程。而其应用早在第二次世界大战开始,热成像技术就已经应用于军事,利用热辐射来探测敌方的行踪。后来随着热成像仪的出现及普及,逐渐应用于医疗、工业生产、日常生活等领域。   热成像+无人机    无人机作为目前最火的科技单品,已经在各行各业掀起了一股“无人机+”的风潮,一时之间,互联网企业巨头谷歌、亚马逊、Facebook等纷纷高调进入炙手可热的无人机行业,并已经成形一批无人机产品。国内以大疆为首的中国无人机制造商们已经在全球市场上占据了重要位置,安防领域继去年深圳安博会上展出专业级无人机后,各大安防知名品牌也纷纷对无人机的技术开发跃跃欲试,安防界也同样深陷“无人机+”风潮之中。      与互联网一样,无人机可以根据搭载的设备来决定其具备的功能,从而开辟了与传统行业跨界合作的通道,而随着无人机的应用领域不断增多,所需具备的技术要求不断加大,其中红外热成像技术成为无人机在救灾、抓捕罪犯、电力巡线、科学拍摄、工农业生产等方面的重要技术保障。无人机+红外热成像的合作方式,也让红外热成像技术更加立体化及多元化。      正是基于热成像技术与无人机的技术契合点和广阔的应用前景,大疆宣布与全球热成像的领导者美国菲力尔公司(FLIR)合作,推出夜视无人机产品,开启无人机+热成像跨界合作的典范。而作为国内热成像品牌企业,大立科技、武汉高德、广州飒特、上海巨哥、深圳景阳等也纷纷开始了对无人机探索。      伴随着电子产业、材料科学、控制和通讯技术的日益成熟,无人机+热成像将广泛应用于各个行业领域,开启了产业的高速发展时期。无人机可搭载可见光相机和红外热像仪进行航拍,不受空间和地理位置的局限,热像仪通过探测物体本身发出的红外线,对景物温度分布进行成像,能在能见度低和有危险性位置进行探测,两者技术的重叠可用于夜视追踪、搜寻救援、设备巡检、农林牧渔等领域,尤其是在一些灾难预防以及监测中,也发挥不可小觑的作用。   热成像+智能化   视频监控经历了由人力值守、辨别分析发展到机器自动分析的发展过程,已经完成了由事后检索逐步过渡到自动化、智能化的身份转变。智能分析技术让监控设备具备自主感知、图像识别、深度学习能力,将安防监控的事后取证延伸到事前预警、事中快速处置、事后海量数据的证据链的检索等,从而极大程度提升监控的效率。在红外摄像机上加入智能分析功能,最大限度的解放了人力,目前它不仅实现对事件结果的高效分析和融合应用,还可以形成对事件内在发展规律的结果输出,辅助科学决策,快速解决实际的问题。      为了将热成像与人工智能进行结合,扩充热成像技术的延展性,FLIR将其世界领先的长波红外(LWIR)技术和Movidius行业领先的视觉处理单元(VPU)集成到一个热成像内核中,使其能够在低功耗下进行先进的图像处理,为其热成像产品带来人工智能。      而在国内,很多红外热成像摄像机都加入了智能分析的功能,相较于传统的可见光摄像机而言,大华汪凯峰认为,“红外热成像摄像机具有穿透能力强、探测距离远、可识别隐藏目标、温度检测及昼夜可视等优势,在安防监控领域与可见光摄像机已形成不可或缺的优势互补关系。红外热成像摄像机基于图像与温度算法,更是大大提高了报警准确率和安防系统的运行效率,其在周界安防、机场安保、铁路沿线中稳步推广,前端智能化已成为整个行业的未来和趋势。”      除了智能分析,未来热成像还将更加智能化趋势发展,实现智能感知、智能识别、智能分析、智能跟踪、智能联动、智能融合、智能辅助、智能控制等“专业智能”的目标。      随着智能设备硬件模块的小型化,热成像产品除了应用于无人机,还或将应用于智能楼宇等方面,甚至是智能手机上。随着民用化趋势发展,未来相信有更多的军用技术将充分渗透至民用市场,支撑核心技术突破。

    时间:2020-08-20 关键词: 以太网 工业控制

  • 工业控制装置的重要角色,对于PLC你是否知道这些

    工业控制装置的重要角色,对于PLC你是否知道这些

    PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步,它的应用领域不断扩大。如今,PLC不仅用于开关量控制,还用于模拟量及数字量的控制,可采集与存储数据,还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯,实现大范围跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。   1、用于开关量控制 PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点,由于它能联网,点数几乎不受限制,不管多少点都能控制,所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的、即时的、延时的、不需计数的、需要计数的、固定顺序的、随机工作的等等,都可进行。 PLC的硬件结构是可变的,软件程序是可编的,用于控制时,非常灵活。必要时可编写多套或多组程序,依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。 用PLC进行开关量控制实例是很多的,冶金、机械、轻工、化工、纺织等等,几乎所有工业行业都需要用到它。目前,PLC首用的目标,也是别的控制器无法与其比拟的,就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。 2、用于模拟量控制 模拟量,如电流、电压、温度、压力等等,它的大小是连续变化的。工业生产,特别是连续型生产过程,常要对这些物理量进行控制。 作为一种工业控制电子装置,PLC若不能对这些量进行控制,那是一大不足,为此各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前,不仅大型、中型机可以进行模拟量控制,就是小型机,也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制,要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元,不过是特殊的I/O单元。 A/D单元是把外电路的模拟量,转换成数字量,然后送入PLC;D/A单元,是把PLC的数字量转换成模拟量,再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元,它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离、与输入输出继电器(或内部继电器,它也是PLC工作内存的一个区,可读写)交换信息等等特点。 这里的A/D中的A,多为电流,或电压,也有温度。D/A中的A,多为电压,或电流。电压、电流变化范围多为0~5V,0~10V,4~20mA,有的还可处理正负值的。这里的D,小型机多为8位二进制数,中、大型多为12位二进制数。A/D、D/A有单路,也有多路。多路占的输入输出继电器多。有了A/D、D/A单元,余下的处理都是数字量,这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强,不仅可进行数字的加、减、乘、除,还可开方、插值,还可进行浮点运算,有的还有PID指令,可对偏差制量进行比例、微分、积分运算,进而产生相应的输出,计算机能算的它几乎都能算。 这样,用PLC实现模拟量控制是完全可能的。 PLC进行模拟量控制,还有A/D、D/A组合在一起的单元,并可用PID或模糊控制算法实现控制,可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是,在进行模拟量控制的同时,开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的,或控制的实现不如PLC方便。当然,若纯为模拟量的系统,用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。 3、用于运动控制 实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有运动控制。如机床部件的位移,常以数字量表示。运动控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善。目前,先进国家的金属切削机床,数控化的比率已超过40%~80%,有的甚至更高。PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹,可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k,有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置,则完全可以依NC的原理实现种种控制。高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。新开发的运动单元,甚至还发行了NC技术的编程语言,为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。 4、用于数据采集 随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC,其数据存储区(DM区)可达到9999个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。数据采集可以用计数器,累计记录采集到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。PLC还可配置上小型打印机,定期把DM区的数据打出来。 PLC也可与计算机通讯,由计算机把DM区的数据读出,并由计算机再对这些数据作处理。这时,PLC即成为计算机的数据终端。 电力用户曾使用PLC,用以实时记录用户用电情况,以实现不同用电时间、不同计价的收费办法,鼓励用户在用电低谷时多用电,达到合理用电与节约用电的目的。 5、用于信号监控 PLC自检信号很多,内部器件也很多,多数使用者未充分发挥其作用。其实,完全可利用它进行PLC自身工作的监控,或对控制对象进行监控。对一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,监控以至进一步能自诊断是非常必要的,它可减少系统的故障,出了故障也好查找,可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性。 6、用于联网、通讯 PLC联网、通讯能力很强,不断有新的联网的结构推出。 PLC可与个人计算机相连接进行通讯,可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理,使PLC用起来更方便。 为了充分发挥计算机的作用,可实行一台计算机控制与管理多台PLC,多的可达32台。也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯,交换信息,以实现多的对PLC控制系统的监控。PLC与PLC也可通讯,可一对一PLC通讯,可几个PLC通讯,可多到几十、几百。 PLC与智能仪表、智能执行装置(如变频器),也可联网通讯,交换数据,相互操作。可联接成远程控制系统,系统范围面可大到10公里或更大。可组成局部网,不仅PLC,而且高档计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网,也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中。网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。 联网、通讯,正适应了当今计算机集成制造系统(CIMS)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(Point)、到线((Line)再到面(Aero),使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体,进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景,已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。 以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲,PLC有大、有小。所以它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备,甚至一个部件,一个站点;大的可控制多台设备,一条生产线,以至于整个工厂。可以说工业控制的大小场合,都离不开PLC。 

    时间:2020-08-20 关键词: plc 数据采集 工业控制

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