從工業(yè)到智能工業(yè)，ST亮出了“控制、通信、傳感”三把利器

從人類社會(huì)的整體進(jìn)程來(lái)看，工業(yè)革命對(duì)其發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)，城市化建設(shè)快速推進(jìn)，不同地區(qū)能夠無(wú)障礙交流，世界逐步形成一個(gè)整體。第一次工業(yè)革命以水和蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備為標(biāo)志，使工廠代替了手工工場(chǎng)，用機(jī)器代替了手工勞動(dòng)；第二次工業(yè)革命通過(guò)分工概念和使用電力，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，使驅(qū)動(dòng)機(jī)制發(fā)生了改變；第三次工業(yè)革命基于使用電子產(chǎn)品和 IT 技術(shù)來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，機(jī)器被大量取代；如今人類社會(huì)將迎來(lái)第四次工業(yè)革命，使用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)、通信、物聯(lián)網(wǎng)和分散式?jīng)Q策，使得機(jī)器被部分取代和關(guān)聯(lián)，也就是我們一直在講的智能工業(yè)。

從工業(yè)到智能工業(yè)，意味著工廠的生產(chǎn)效率更高，供應(yīng)鏈的靈活性和定制化可能性更大，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的生產(chǎn)，減少?gòu)U棄物，減少能耗，為員工提供更加安全的工作環(huán)境，在工作場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)更佳的人機(jī)協(xié)作，優(yōu)化機(jī)器和工具的使用。要實(shí)現(xiàn)這些既定目標(biāo)需要新增設(shè)備的升級(jí)也伴隨舊設(shè)備的改造，這就要求工業(yè)設(shè)備更高效，更安全、更智能、具有更多連接功能。所有關(guān)鍵應(yīng)用的核心包括過(guò)程控制、工廠自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、電機(jī)控制、傳感器等技術(shù)支持。

在很多半導(dǎo)體公司看來(lái)，從工業(yè)到智能工業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)，這個(gè)過(guò)程需要大量的通信、傳感、控制等電子元器件，意法半導(dǎo)體的已有產(chǎn)品體系也可以為工業(yè)升級(jí)提供多種解決方案。在近期的媒體發(fā)布會(huì)上，意法半導(dǎo)體公司 Discreates 及 Analog Sub 產(chǎn)品部市場(chǎng)及應(yīng)用資深總監(jiān) Francesco Muggeri 就介紹了公司在智能工業(yè)領(lǐng)域的布局，他表示，“我們擁有超過(guò) 30 年的工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，深入了解應(yīng)用知識(shí)，有助于優(yōu)化產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，能夠基于行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，提供最廣泛的產(chǎn)品系列，覆蓋技術(shù)包括傳感器、電源管理、MCU、通信 IC、信號(hào)調(diào)節(jié)、電機(jī)控制和執(zhí)行，擁有完整的供應(yīng)鏈。同時(shí)，我們擁有 CMOS、BCD、MEMS、功率晶體管、分立式二極管等制造工藝，可以滿足摩爾定律的小型化需求?！?/p>

從模擬到數(shù)字化的運(yùn)動(dòng)控制
運(yùn)動(dòng)控制是所有工業(yè)設(shè)備的核心部分，尤其是電機(jī)控制，意法半導(dǎo)體的功率晶體管、電機(jī)控制和微控制器擁有大功率和簡(jiǎn)潔性，適用于智能工業(yè)。Francesco Muggeri 介紹，“我們提供了豐富的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在廣泛的額定電壓和電流范圍上滿足了有刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)的需求，其中 STSPIN 系列包括 STSPIN800 系列，適用于 3D 打印和舞臺(tái)照明；STSPIN200 系列適用于電子氣門和電子門鎖；STSPIN32 系列適用于機(jī)械臂、電動(dòng)工具和工業(yè)自動(dòng)化和控制。我們的優(yōu)勢(shì)在于，集成度高，工作電壓范圍大，配備全套保護(hù)功能。”

意法半導(dǎo)體的片上電氣隔離技術(shù)也屬業(yè)界領(lǐng)先，系統(tǒng)級(jí)封裝的特征在于異構(gòu)集成，提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性、安全性和可靠性。在醫(yī)療設(shè)備中，如果中間隔離沒(méi)有做好，會(huì)危及病人的生命。Francesco Muggeri 強(qiáng)調(diào)，“我們可以幫用戶隔離傳輸各種信息，這里所謂的片上隔離是硅晶片級(jí)別的隔離，高電壓及各種認(rèn)證都可以滿足，適合各種應(yīng)用，包括：隔離傳感器，隔離馬達(dá)，隔離電源等，可以帶來(lái)更強(qiáng)的穩(wěn)定性，更安全的工作環(huán)境?！?/p>

采用 STSPIN 系列產(chǎn)品的 3D 打印機(jī)，打印出的產(chǎn)品非常平滑

除了 STSPIN 系列，STDrive 柵極驅(qū)動(dòng)器會(huì)產(chǎn)生必要的電壓和電流電平，以準(zhǔn)確有效地激活工業(yè)、消費(fèi)品、計(jì)算機(jī)和汽車應(yīng)用中的功率數(shù)。STDrive 系列適用于電動(dòng) / 混合動(dòng)力車輛、1200V 逆變器、服務(wù)器、UPS、壓縮機(jī)和太陽(yáng)能。其電源設(shè)備具有可靠性高、緊湊、成本效益高的特性，包括應(yīng)用于太陽(yáng)能和工業(yè)泵的 IGBT、應(yīng)用于工廠自動(dòng)化和工業(yè)空調(diào)的 IPM-SLLIMM，以及應(yīng)用于機(jī)械臂、工業(yè)用驅(qū)動(dòng)器和工業(yè)自動(dòng)化和控制的功率模塊 Acepack。可以看出 IPM-SLLIMM 側(cè)重小功率應(yīng)用，ACBPACK 側(cè)重大功率領(lǐng)域，都可以工作在 175V 的環(huán)境下。意法半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)在于，可以在一個(gè)封裝中放不同的晶元。

用智能化的方式連接和驅(qū)動(dòng)工業(yè)傳感器和執(zhí)行器
智能工業(yè)的另一重要體現(xiàn)在于，設(shè)備之間的通信功能，通信的需求多種多樣，因此機(jī)器互聯(lián)需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)領(lǐng)域，IO-Link 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛。意法半導(dǎo)體的方案用于 IO-Link 的主機(jī)和設(shè)備，以及通用型收發(fā)器；具有簡(jiǎn)單且兼容的特性，不需要特殊電纜，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)完全兼容，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)總線；具有高功能型，高性能過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)參數(shù)設(shè)置和擴(kuò)展診斷，提供錯(cuò)誤檢測(cè)和校正功能，輕松處理。

意法半導(dǎo)體用于工廠自動(dòng)化的通信解決方案包括 IO-Link 系列、IPS 系列和 KNX 系列，其中 IO-Link 系列支持工業(yè)傳感器和過(guò)程控制；IPS 系列支持可編程邏輯控制、工業(yè) PC 外接 I/O，數(shù)控機(jī)床和適用于各類負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器；KNX 適用于智能樓宇。通過(guò) ST 的 L6360 控制器可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)主機(jī)控制四個(gè)從機(jī)，從而檢測(cè)各種信息進(jìn)行回傳。

采用意法半導(dǎo)體產(chǎn)品的預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)

預(yù)測(cè)性維護(hù)在工業(yè)環(huán)境中一直扮演著日益重要的角色，物聯(lián)網(wǎng)組件的持續(xù)增長(zhǎng)也提供了比以前更多的信息。結(jié)合各種傳感器，現(xiàn)代工業(yè)軟件比過(guò)去憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷確定何時(shí)需要更換設(shè)備部件更加有效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)測(cè)性維護(hù)能夠減少多達(dá) 50%的停機(jī)時(shí)間，還可以節(jié)省多達(dá) 40%的設(shè)備和維護(hù)成本。

自動(dòng)化時(shí)代的 MEMS，符合工業(yè) 4.0 要求
各種傳感器是智能工業(yè)的環(huán)境信息采集端，只有采集了準(zhǔn)確的外部信息才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的控制。意法半導(dǎo)體的傳感器種類非常全，包括運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)、角度測(cè)量，溫度監(jiān)控和校準(zhǔn)，環(huán)境濕度監(jiān)控，環(huán)境氣壓監(jiān)控，聲學(xué)監(jiān)控，以及接近、位置、物體檢測(cè)，已經(jīng)應(yīng)用在多種消費(fèi)電子產(chǎn)品中，當(dāng)然他們也看到了工業(yè)應(yīng)用的機(jī)會(huì)，想要進(jìn)入工業(yè)市場(chǎng)。對(duì)比工業(yè)應(yīng)用，大家都認(rèn)為消費(fèi)電子應(yīng)用對(duì)元器件的要求較低，面對(duì)在工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)不足如何進(jìn)行彌補(bǔ)？

Francesco Muggeri 分析，“我們關(guān)注工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有 30 多年的歷史，對(duì)各種應(yīng)用了解很深，不能說(shuō) ST 在工業(yè)領(lǐng)域沒(méi)有傳感器，只是在消費(fèi)領(lǐng)域的出貨量比較大，這些數(shù)據(jù)對(duì)于消費(fèi)者更透明，他們了解更多。其實(shí)我在 1995 年加入了 ST，是 ST 第一批設(shè)計(jì)工程師，我們剛開(kāi)始不是從消費(fèi)電子開(kāi)始設(shè)計(jì)產(chǎn)品的，而是從工業(yè)和汽車開(kāi)始做的，只是相對(duì)于消費(fèi)電子領(lǐng)域，工業(yè)應(yīng)用更分散，但是我們的工藝和技術(shù)能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，我們可以成為一線的供應(yīng)商，這中間可能需要了解客戶的需求，做更過(guò)工作才能將產(chǎn)品帶給客戶。”

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