部署工业网络连接，你不得不知的这些方案！

制造业数字化转型战略的不断深化，工业数据贯穿着整个产品全生命周期和企业全价值链始终，日益成为推动变革的关键力量。而通过工业网络连接技术，则能够把数据变成信息，信息变成决策，决策变成执行，从而推动了生产力和生产关系的变革。

 

作为未来工厂的支柱，工业网络连接技术是指各种工业物理资产到系统的各个节点的之间的连接，其支持通过中央控制室访问全厂范围内产生的海量数据，实现远程工厂管理、集中生产安排和实时诊断。因此，选择合适的连接技术是构建适应未来智慧工厂网络架构的关键，ADI利用长久积累的工业领域专业知识可以提供优化的解决方案和技术，以应对当今面临的工业连接挑战。

 

有线连接解决方案

 

有线连接技术目前仍然是工业领域采用的主要技术，现有的工厂网络广泛采用旧式串行接口，以确保获得不会中断的高性能连接。这些接口简单易用，但缺乏以太网所具备的直接IP寻址优势，后者是控制层级采用的主要技术。此外，未来，工厂环境中势必会出现新旧设备共存的现象，新的有线连接技术将有助于实现新旧设备互用。

 

ADI有线连接解决方案采用新的串行和以太网技术，提供出色的性能、可靠性和覆盖范围，例如与边缘传感器或驱动器的最后一英里连接，可使用10BASE-T1L和IO-Link来实现；对于高速应用，可使用低延迟千兆以太网、MLVDS和RS-485；对于工业PC连接，ADI提供高度可靠的新型隔离式USB解决方案等。

 

工业以太网

 

工业以太网平台解决方案包含加入星型、线型或环型网络拓扑所需的所有技术，包括通信控制器、闪存、RAM、以太网交换机和PHY。它们包括完整的多协议软件解决方案，可以在具有不同软件映像的所有终端系统中使用一种硬件设计，以支持不同的工业协议。主机处理器通过ADI的统一接口和以太网、SPI或UART连接连接到网络接口。统一接口简化了与任何主机控制器的通信并提供一个通用接口以支持所有协议堆栈。这样可确保实现多协议连接，无需对应用程序主机代码进行任何更改，从而消除了软件集成的设计负担。ADI的工业以太网平台解决方案为完整的网络接口解决方案，包括物理层和数据链路层，可以管理主机处理器的工业协议和网络流量，能为各种工业、仪器仪表和其他设备提供设备连接，其模块和嵌入式参考设计包含完整的多协议软件，包括以太网/IP、PROFINET、带有ModBus的EtherCAT和PowerLink等。此外，ADI Chronous网络接口解决方案为完整的通信子系统，可以快速、简单地将工业以太网连接纳入任何终端系统，例如支持远距离、可靠的10BASE-T1L以太网连接的MAC PHY ADIN1110 和PHY ADIN1100 等。

 

IO-Link解决方案

IO-Link是一种标准化技术(IEC 61131-9)，独立于现场总线、开放式的点到点的通信，是适用于工业控制中最底层的设备（如简单的传感器/执行器）的工业通讯接口，使得设备可以集成到几乎任何现场总线或者是自动化系统中。

 

IO-Link系统由许多IO-Link从站设备（具有IO-Link协议的传感器/执行器，具有IO-Link 协议的集线器与普通的传感器/执行器组合），通过标准电缆，连接到IO-Link主站组成。其能够将传统的二进制或模拟传感器变成智能传感器，不再只是收集数据，还允许用户根据获取的有关线上其他传感器的健康和状态的实时反馈，以及需要执行的操作，在远程更改其设置。IO-Link技术通过一个通用物理接口，使传感器变得可以互换，该接口使用协议栈和IO器件描述(IODD)文件来实现可配置的传感器端口。它切实做到即插即用，并且能够实时重新配置参数。

 

随着工业自动化系统日益互连和智能化以适应集中控制和优化生产的需求，IO-Link接口已成为关键设备之一。ADI在IO-Link技术上早早开始了投入，至今已经拥有非常完整的IO-Link产品系列，能提供全套IO-Link网关和传感器器件，且具有相应领域的专业知识，可以帮助构建低功耗、高效的IO-Link平台。采用经过验证的设计，快速、轻松地开发解决方案，或者尝试使用ADI公司的评估套件，其中包含配置软件，可加快系统设置过程。ADI解决方案尺寸小巧，且非常可靠，因此无需使用多个外部保护组件，这使系统尺寸减小高达50%。

串行连接解决方案

在工业通信环境下，串行连接用于实现设备或系统之间的点对点通信，实现工业级可靠连接，并且易于布线。而无论是广泛使用的4-20mA，还是隔离式和非隔离式RS-485、RS-232、RS-422、RS-562和CAN收发器等，ADI公司都能提供各种产品解决方案，例如用于工业系统的4-20mA产品系列提供高水平的精度、集成度和灵活性，具有替代产品所不具备的性能规格和较长使用寿命。

值得一提的是，其中数字隔离器、隔离收发器和隔离模数转换器采用iCoupler和isoPower技术，能够在设计中实现隔离，并且不存在采用光耦合器时的许多限制。例如基于iCoupler数字隔离技术数据速率高达12 Mbps的USB 2.0兼容SOIC元件，能够实现EMC保护和安全隔离性能，减小设计尺寸、缩短设计时间并降低系统成本，满足工业应用要求的严苛标准。其他支持串行连接的接口器件包括键盘控制器、电平转换器和高压保护产品，如通道保护、故障保护、过压保护以及防闩锁开关和多路复用器。

 

无线连接解决方案

工业应用中使用无线通信已有很多年，初期用于对起重机和其他活动设备实施基本控制。在近几十年采用更加标准化的无线连接技术之后，开始对更广泛的终端设备提供控制。在工业应用中，任何单种无线技术都无法满足所有需求。低带宽和低功率技术更适合只需偶尔连接的仪表设备。与之相反，对于部署在繁忙厂区中，有多个传感器同步不间断通信的无人搬运车(AGV)，则应选择更高带宽的选项。

 

ADI的多种无线通信技术，包括SmartMesh、5G、低功耗蓝牙 (BLE)，以及60 GHz无延迟无线数据连接等，让我们无需部署有线网络，即可连接偏远和难以到达的危险区域的传感器，而先进的无线子系统和完整的信号链解决方案，能进一步降低设计难度和加快部署速度。

无线SmartMesh网络

ADI公司的SmartMesh收发器是一款低功耗、非常可靠的基于标准的无线传感器网络(WSN)解决方案，可以延长电池的使用寿命。SmartMesh网络能够在严苛的RF环境中提供高于99.999%的数据可靠性，工业物联网解决方案提供商选择使用该网络在危险的偏远位置提供重要的低带宽传感器测量数据，SmartMesh产品无需进行网络堆栈开发，提供加密、验证和消息完整性检查。

 

SmartMesh网络由高度可扩展的自成形多跃点节点网格和网络管理器构成，这些节点称为智能微尘，用于收集和中继数据，网络管理器用于监控和管理网络性能和安全，并与主机应用程序交换数据。值得一提的是，SmartMesh还是一个时间同步网络，可以做到各个节点的时间精确同步。

5G

利用高度可靠、低延迟的连接(URLLC)，5G技术扩大了无线连接在制造和其他工业应用中的潜力。现在，即使在严苛的RF环境中，也几乎可以在任何位置增加连接，以增加机器数据捕捉量、改善工作场所的灵活性，以及消除繁杂的电缆布设。ADI是5G无线电技术的市场领导者，已经拥有广泛的合作伙伴生态系统，为未来的在建场所和现有工厂部署5G专用网络。

60 GHz无延迟无线数据链路

无线连接在革新传统有线连接的过程里，最受人诟病的问题就是链路会存在延迟，而实时性是工业场景里非常看重的指标，所有基于数据包的无线连接标准都存在链路延迟的问题，这是技术本质决定的。虽然有些技术可以将延迟缩短，但是也很难保证从指令发出到设备接受并执行整个过程里延迟不会超出协议（如EtherCAT）的要求。

60GHz技术采用直接发送的位流，能以最快的速度将无线数据链路打通，ADI的ADMV9611和ADMV9621 60 GHz解决方案便能够提供媲美有线连接的性能，得益于ADMV9611和ADMV9621 PCB子系统创建的完整毫米波(mmWave)无线链路，提供全双工操作，而通过使用此技术，ADI得以为工业自动化应用提供实时、高度可靠的连接，并且其适应性也很高。

低功耗蓝牙BLE

BLE仍然是构建更智能、连接程度更高的世界的一大支柱，特别是随着蓝牙技术规格的不断优化，目前已经可以实现长距离、精准定位及大型网络设备等应用场景，很适合各种智慧工厂的应用场景，如人员及设备资产的定位、商业照明、设备控制、自动化、传感器网络及监测系统等。

蓝牙技术的另一个显著的成本优势是其芯片和模块具有竞争力的价格。预计到2023年，每年将有近16亿部蓝牙低能耗设备出货。其中一个原因是因为蓝牙芯片和模块的成本非常低。与包括Wi-Fi在内的其他无线芯片和模块相比，芯片和模块的总成本(包括支持组件)要低得多。ADI达尔文系列微控制器和超低功耗集成式BLE 5.2无线电可以用于解决智能工厂中部署数百万个无线设备的连接挑战。

 

原文转自亚德诺半导体