自2013年4月在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式推出以來(lái)，工業(yè)4.0革命便席卷全球，引發(fā)了新一輪的工業(yè)轉(zhuǎn)型競(jìng)賽。在德國(guó)，它叫做工業(yè)4.0；在美國(guó)，它叫做工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；在中國(guó)，它叫做中國(guó)制造2025。雖然叫法不同，但其核心含義都是“互聯(lián)網(wǎng)+制造”?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+制造”正在給人類社會(huì)帶來(lái)巨變，引發(fā)傳統(tǒng)工廠的智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。作為智能工業(yè)的推動(dòng)者，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics；ST）適時(shí)推出智慧工廠自動(dòng)化系統(tǒng)為工業(yè)自動(dòng)化注入創(chuàng)新活力的同時(shí)，也充分展示出工業(yè)通信給工廠自動(dòng)化應(yīng)用帶來(lái)的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。

在近日舉辦的慕尼黑上海電子展上，意法半導(dǎo)體聚焦可持續(xù)發(fā)展、智能出行、電源&能源、物聯(lián)網(wǎng)&互聯(lián)，向與會(huì)者展示基于意法半導(dǎo)體產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的四大應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。其中最令電源網(wǎng)記者感興趣的當(dāng)屬新智慧工廠自動(dòng)化演示系統(tǒng)。

意法半導(dǎo)體自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心應(yīng)用工程師黃凱杰表示，新推出的ST智慧工廠自動(dòng)化系統(tǒng)延續(xù)客戶非常青睞的ST微處理器和運(yùn)行Linux環(huán)境的能力，擁有優(yōu)異的人機(jī)交互功能，故障預(yù)測(cè)與報(bào)警功能。相比于此前推出的ST智能工廠自動(dòng)化系統(tǒng)，帶有人機(jī)界面屏幕的工業(yè)可編程邏輯控制(PLC)運(yùn)行在STM32 MPU上，執(zhí)行器工作狀態(tài)和傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)Sub-1GHz STM32WL的Lora網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳云服務(wù)器，同時(shí)可下傳控制指令給PLC，從而更好地幫助企業(yè)了解生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，不僅提高了生產(chǎn)的靈活性和響應(yīng)速度，也將幫助設(shè)備進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，減少停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備效率。

STM32WL微控制器以Arm Cortex-M4內(nèi)核架構(gòu)為基礎(chǔ)，在同一芯片上集成了通用微控制器和sub-GHz無(wú)線控制單元，支持LoRa、(G)FSK、(G)MSK和 BPSK調(diào)制。作為市場(chǎng)上首款可以連接LoRa低功耗廣域網(wǎng)的系統(tǒng)級(jí)芯片，STM32WL繼承了STM32芯片超低功耗特性，同時(shí)擁有深度集成設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)靈活的資源使用和高效的電源管理，大大降低BOM成本。而且其功耗控制優(yōu)秀，STM32WL系列采用與超低功耗STM32L4微控制器中實(shí)現(xiàn)的同種技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)為需要通過(guò)sub-GHz收發(fā)器延長(zhǎng)電池使用壽命和擴(kuò)展RF 距離的應(yīng)用提供相似的數(shù)字和模擬外設(shè)。此外，STM32WL的兼容性更強(qiáng)，STM32WL MCU提供了雙電源輸出和寬泛線性頻率范圍，以滿足任何無(wú)執(zhí)照RF頻譜的需求。

值得一提的是，在現(xiàn)場(chǎng)展示的ST智慧工廠自動(dòng)化演示系統(tǒng)中還有由ST自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心開(kāi)發(fā)的一個(gè)帶EtherCAT從站轉(zhuǎn)IO-Link主站網(wǎng)關(guān)和8個(gè)IO-Link 從站設(shè)備，包括主控芯片是STM32G0的IO-Link RFID讀取器STSYS-ACCFA006和IO-Link ToF傳感器STSYS-ACCFA007，還有IO-Link振動(dòng)傳感器，IO-Link 8通道DI STSYS-ACCFA002, IO-Link 8通道DO STSYS-ACCFA003，以及IO-Link 4通道燈塔警示燈STSYS-ACCFA005和IO-Link 32通道氣動(dòng)電磁閥STSYS-ACCFA008等。其中，IO-Link從站設(shè)備都使用ST L6364芯片。兩個(gè)傳統(tǒng)的ON/OFF開(kāi)關(guān)型傳感器和兩個(gè)啟動(dòng)/停止按鈕被添加到8通道DI。

EtherCAT+IO-Link 8通道主站模塊解決方案

IO-Link 32通道氣動(dòng)電磁閥

如今，IO-Link已成為工業(yè)領(lǐng)域中一種重要的通信方式。IO-Link主站通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)總線或產(chǎn)品特定的背板總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。IO-Link主站可配有多個(gè)IO-Link端口（通道）。IO-Link設(shè)備可連接各個(gè)端口（點(diǎn)到點(diǎn)通信）。當(dāng)IO-Link主站作為I/O系統(tǒng)的組件時(shí)，既可以直接在現(xiàn)場(chǎng)安裝在控制柜中，也可以作為遠(yuǎn)程I/O安裝。在談及ST智慧工廠自動(dòng)化系統(tǒng)使用IO-Link總線的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，黃凱杰介紹說(shuō)：“一是它可以將傳感器和執(zhí)行器連接到自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中去，減少了接線，使系統(tǒng)有了標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議；二是它與原來(lái)的設(shè)備兼容性好，無(wú)需更換全新布線基礎(chǔ)設(shè)施，即可將傳統(tǒng)工廠環(huán)境升級(jí)到智能工廠環(huán)境；三是增加數(shù)據(jù)可用協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)更多復(fù)雜的數(shù)據(jù)通訊；四是它可以遠(yuǎn)程配置和監(jiān)控設(shè)備；五是帶有診斷信息。”

根據(jù)Omdia研究數(shù)據(jù)，工廠自動(dòng)化市場(chǎng)將從2022年175億美元增長(zhǎng)到2026年238億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到12%。而且在工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)型方式中已呈現(xiàn)出兩大趨勢(shì)：一是設(shè)備與系統(tǒng)數(shù)字化，以及與云的融合，該趨勢(shì)包括制造和物流自動(dòng)化、機(jī)器人和自主系統(tǒng)，以及人工智能和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及；二是能源管理和能效改進(jìn)，這一趨勢(shì)包括推動(dòng)電氣化、電機(jī)控制智能化和節(jié)能化，以及能源基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)。ST在工廠自動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造方面擁有三十多年的經(jīng)驗(yàn)，擁有完整的工業(yè)應(yīng)用解決方案，可以為工廠自動(dòng)化提供從硬件到軟件，到人工智能、預(yù)測(cè)性維護(hù)與安全的解決方案，包括為客戶提供完整的產(chǎn)品組合，包括嵌入式處理、電源和模擬解決方案、傳感器等，以及為客戶整合所有這些產(chǎn)品，并按照目標(biāo)應(yīng)用優(yōu)化產(chǎn)品和解決方案。

而以工廠自動(dòng)化為例，意法半導(dǎo)體通過(guò)構(gòu)建能效和可靠性更高的流程控制系統(tǒng)，能夠提供STM32MCU/MPU、運(yùn)動(dòng)傳感器/環(huán)境傳感器/光學(xué)傳感器、硅基分立器件、模擬信號(hào)處理芯片、電流隔離驅(qū)動(dòng)器、IO-Link和工業(yè)以太網(wǎng)接口芯片等，來(lái)降低成本、提高質(zhì)量，減少環(huán)境影響，賦能工業(yè)4.0。為積極促進(jìn)產(chǎn)品落地，ST還為工業(yè)市場(chǎng)打造了專門的生態(tài)系統(tǒng)：提供全套的方案給客戶評(píng)估，包括免費(fèi)開(kāi)發(fā)板，快速入門和開(kāi)發(fā)原型，大量參考設(shè)計(jì)，模擬產(chǎn)品性能的軟件工具，在線/現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持，豐富的營(yíng)銷活動(dòng)，以及通過(guò)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)的各種合作項(xiàng)目。

2025年，電源和能源市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到46億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為8.5%；電機(jī)控制市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到39億美元；自動(dòng)化市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率約為9%。為了在2027年實(shí)現(xiàn)碳中和，更好地解決工業(yè)自動(dòng)化面臨的難題，以及給亞洲工業(yè)客戶的開(kāi)發(fā)活動(dòng)提供有力而高效的技術(shù)支持，ST建立了電源和能源、電機(jī)控制和自動(dòng)化三大技術(shù)創(chuàng)新中心。電源和能源技術(shù)創(chuàng)新中心主要專注于能源產(chǎn)生和分配、消費(fèi)類電子產(chǎn)品電源、照明等領(lǐng)域；電機(jī)控制則關(guān)注專業(yè)電器、工業(yè)電機(jī)控制器、工業(yè)運(yùn)輸和其他消費(fèi)品，以優(yōu)化從電能到動(dòng)能的轉(zhuǎn)換效率；自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心方面，ST以實(shí)現(xiàn)電能的智能使用，賦能智慧城市、智能樓宇、智能家居、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的自動(dòng)化。同時(shí)ST致力于與技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和重點(diǎn)工業(yè)客戶積極合作，加速市場(chǎng)滲透，通過(guò)動(dòng)態(tài)的分銷網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)更多亞洲大眾市場(chǎng)的潛在商機(jī)。

未來(lái)，意法半導(dǎo)體將持續(xù)深耕工業(yè)市場(chǎng)，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域提供更多具有競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新解決方案，助力打造出一個(gè)更加智能、高效與可持續(xù)的未來(lái)。