Voir la traduction automatique
Ceci est une traduction automatique. Pour voir le texte original en anglais cliquez ici
#Actualités du secteur
{{{sourceTextContent.title}}}
L'IdO fonctionne vraiment en usine
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
L'IdO industriel est très rentable en termes de réduction des coûts de maintenance et d'exploitation. Comme Paul Rako l'a découvert, la mise en œuvre d'une puce IO-Link peut aider à cultiver ces avantages en gérant la puissance de vos conceptions.
{{{sourceTextContent.description}}}
Il y a tellement de battage autour de l'Internet des Objets (IoT) que je suis devenu un peu sceptique. Je trouve stupide que mon réfrigérateur Samsung soit équipé du Wi-Fi pour pouvoir communiquer avec mon compteur électrique intelligent. Je ne veux pas que mon réfrigérateur de 200 W s'éteigne aux heures de pointe pour économiser quelques cents d'électricité. Je veux une boîte de froid qui m'assure la meilleure sécurité alimentaire.
Un sceptique de l'IdO
J'étais tout aussi sceptique à l'égard des réseaux radio maillé qui étaient censés connecter les nœuds IoT d'usine. N'importe quel musicien sait que tout ce qui a une batterie est sûr de s'épuiser juste au moment où vous en avez le plus besoin. J'ai vu des estimations selon lesquelles le remplacement d'une batterie dans une usine peut coûter environ 150 $. Et si le nœud de maillage le plus utilisé dans votre usine est à court d'énergie de batterie, autant remplacer toutes les batteries de tous les nœuds.
Pire encore, presque tous les systèmes d'une usine sont "essentiels à la mission" Vous ne voudriez pas perdre de données lorsqu'une pile est à plat, et il est tout aussi mauvais de perdre des données pendant que vous remplacez les piles. Heureusement, il y a des entreprises qui ignorent le battage médiatique de l'IdO et qui ont mis en œuvre discrètement et systématiquement des systèmes électroniques industriels qui offrent de réels avantages dans les usines. La plupart de ces systèmes sont alimentés par un fil, pas par une batterie.
L'IdO en usine est réel et fonctionnel
Suhel Dhanani, directrice du développement commercial de l'unité d'affaires industrielle et des soins de santé de Maxim Integrated, a déclaré : "L'IdO industriel est réel et est mis en œuvre dans toute une série d'industries. Les avantages de l'IdO industriel comprennent l'optimisation des processus de production et la réduction des coûts de maintenance. Ces avantages entraînent de réels investissements dans l'infrastructure industrielle de l'IdO, car les bénéfices sont si mesurables et immédiats." Il a noté que le secteur industriel représente environ un tiers des activités de Maxim Integrated.
L'IdO en usine pousse l'intelligence jusqu'au "bord", le niveau du capteur et de l'actionneur. Cela signifie que vous pouvez avoir des fonctions de maintenance et de débogage directement sur le nœud, par opposition à une autorité centrale. Je l'ai vu pour la première fois chez Echelon, une entreprise qui fabrique des systèmes de contrôle pour les bâtiments intelligents. Certains de ses systèmes communiquent sur des lignes électriques à courant alternatif déjà présentes dans le bâtiment. Comme la largeur de bande disponible est faible, il n'est pas logique d'avoir, par exemple, un thermostat muet qui signale constamment la température à un contrôleur central. Au lieu de cela, ils ont mis de l'intelligence dans le thermostat, de sorte qu'il ne transmet que lorsqu'il est hors de portée. Ceci minimise le trafic sur le bus d'alimentation c.a., ce qui permet d'avoir plus de capteurs et de systèmes plus grands avec moins de collisions de données.
Maxim's Dhanani décrit les grands progrès réalisés par Maxim dans la réduction de la taille et de la consommation d'énergie des contrôleurs industriels (Fig. 1). En 2014, Maxim a réalisé l'architecture d'un automate programmable industriel (API) qui utilisait 75 circuits intégrés et consommait 540 cc de volume. En 2016, en intégrant des fonctions, Maxim avait réduit le nombre de CI à 28 et le volume à 167cc. En 2018, l'automate complet a été intégré dans une carte de circuit imprimé (PCB) avec 12 circuits intégrés qui occupent 12cc d'espace.
Dhanani a également mentionné : "En commençant à intégrer différentes fonctions dans nos produits, nous avons également commencé à développer des technologies d'emballage innovantes qui nous permettent d'intégrer des fonctions discrètes telles qu'une inductance et même des transformateurs dans un seul boîtier avec le CI
Je l'ai vu pour la première fois lorsque mon ami Roger Beeston est allé travailler chez Enpirion. Ils fabriquent des modules de puissance qui ont des inductances intégrées à l'intérieur du boîtier. Ils ont été achetés par Altera, qui a ensuite été avalé par Intel. La ligne de produits Linear Technology chez Analog Devices et la ligne de produits Intersil chez Renesas comportent également des modules avec inducteurs et autres discrets intégrés dans l'emballage.
La norme IO-Link
Un standard pour l'IdO d'usine est l'IO-Link (Fig. 2). Il est administré par le même groupe que le PROFIBUS (Process Field Bus), proposé pour la première fois en 1989 par le BMBF (ministère allemand de l'éducation et de la recherche). Il a ensuite été adopté par Siemens, puis normalisé. De même, la norme IO-Link est administrée par un consortium d'entreprises industrielles.
IO-Link est un standard de communication et d'alimentation court-courrier avec une longueur maximale de 20 mètres de câble non blindé. Le maître IO-Link envoie une alimentation 24 V c.c. à des appareils jusqu'à 200 mA. Les données numériques sont également en 24 V, ce qui permet d'utiliser un câble non blindé pour l'immunité au bruit. Le standard IO-Link permet trois débits de données, de 4,8 kbaud à 38,4 kbaud, avec un maximum de 230,4 kbaud. Un dispositif IO-Link tel qu'un capteur ou un actionneur ne peut avoir qu'un seul débit de données, tandis que le maître IO-Link essaiera de communiquer au débit le plus rapide et réduira ensuite la vitesse jusqu'à ce qu'il établisse la communication.
L'un des avantages de la norme IO-Link est un fichier de données dans les appareils qui identifie de nombreux paramètres et autres informations (Fig. 3). Le fichier IODD (IO Device Description) aide à l'intégration du système en stockant les propriétés de communication, les paramètres de l'appareil avec plage de valeurs et valeur par défaut, l'identification, le processus et les données de diagnostic, les données de l'appareil, une description texte, une illustration de l'appareil, et même un logo du fabricant.
Une puce émettrice-réceptrice IO-Link
Pour supporter IO-Link, Maxim Integrated a sorti le MAX22513 (Fig. 4). Au prix de 3,75 $ par 1000 pièces, il s'agit d'un émetteur-récepteur destiné à être utilisé dans un appareil IO-Link, par opposition à un nœud maître. La pièce s'appuie sur l'expertise de l'interface série qui a fait la renommée de Maxim, ses puces RS-232 et RS-485, et la combine avec l'expertise de l'entreprise en matière de régulateurs linéaires et à argent.
La pièce peut utiliser son régulateur de tension pour éteindre n'importe quelle tension de 2,5 à 12 V à 300 mA. Les régulateurs linéaires internes peuvent produire 5 et 3,3 V. Vous pouvez alimenter les régulateurs linéaires à partir de la sortie du régulateur à godets ou directement à partir de l'entrée 24 V nominale vers le circuit intégré. Le régulateur linéaire a besoin d'au moins 6 V d'entrée pour la hauteur libre sur l'alimentation 5 V. Notez que la sortie des régulateurs linéaires peut varier entre 4,75 et 5,25 V et 3,1 et 3,3 V, donc ne vous attendez pas à les utiliser comme tension de référence.
Vous pouvez régler le régulateur de bouclier pour qu'il commute à 921 kHz ou à 1,229 MHz. La partie prévoit également une gigue à spectre étalé de 7 % pour vous aider à passer les normes réglementaires d'émission RF. La broche de puissance de l'émetteur-récepteur peut supporter une surtension continue de ±36 V, avec une tension nominale de 100 µs de -52 à +65 V. Elle est équipée d'une protection antisurtension de ±1 kV ainsi que d'une protection contre les surtensions par fiche chaude et inversion de polarité. Le CI est caractérisé par une plage de température de -40 à 125°C.
Pour vous aider à démarrer votre projet d'IdO en usine, Maxim propose le modèle de référence MAXREFDES171# (Fig. 5). Vous pouvez l'acheter construit et testé pour 65 $, ou télécharger les fichiers de conception et le faire vous-même. Il met en œuvre un capteur de distance à temps de vol (ToF) laser. Pour le microcontrôleur, la conception utilise un Maxim MAX32660, basé sur un bras Cortex-M4 avec une unité à virgule flottante (FPU). Le capteur de distance laser est un VL53L1X de STMicro. La portée peut atteindre 400 cm et les protocoles de communication SPI, UART et I2C sont pris en charge. Le capteur fonctionne à des températures comprises entre -20 et 80°C.
Il y a tellement de battage autour de l'Internet des Objets (IoT) que je suis devenu un peu sceptique. Je trouve stupide que mon réfrigérateur Samsung soit équipé du Wi-Fi pour pouvoir communiquer avec mon compteur électrique intelligent. Je ne veux pas que mon réfrigérateur de 200 W s'éteigne aux heures de pointe pour économiser quelques cents d'électricité. Je veux une boîte de froid qui m'assure la meilleure sécurité alimentaire.
Un sceptique de l'IdO
J'étais tout aussi sceptique à l'égard des réseaux radio maillé qui étaient censés connecter les nœuds IoT d'usine. N'importe quel musicien sait que tout ce qui a une batterie est sûr de s'épuiser juste au moment où vous en avez le plus besoin. J'ai vu des estimations selon lesquelles le remplacement d'une batterie dans une usine peut coûter environ 150 $. Et si le nœud de maillage le plus utilisé dans votre usine est à court d'énergie de batterie, autant remplacer toutes les batteries de tous les nœuds.
Pire encore, presque tous les systèmes d'une usine sont "essentiels à la mission" Vous ne voudriez pas perdre de données lorsqu'une pile est à plat, et il est tout aussi mauvais de perdre des données pendant que vous remplacez les piles. Heureusement, il y a des entreprises qui ignorent le battage médiatique de l'IdO et qui ont mis en œuvre discrètement et systématiquement des systèmes électroniques industriels qui offrent de réels avantages dans les usines. La plupart de ces systèmes sont alimentés par un fil, pas par une batterie.
L'IdO en usine est réel et fonctionnel
Suhel Dhanani, directrice du développement commercial de l'unité d'affaires industrielle et des soins de santé de Maxim Integrated, a déclaré : "L'IdO industriel est réel et est mis en œuvre dans toute une série d'industries. Les avantages de l'IdO industriel comprennent l'optimisation des processus de production et la réduction des coûts de maintenance. Ces avantages entraînent de réels investissements dans l'infrastructure industrielle de l'IdO, car les bénéfices sont si mesurables et immédiats." Il a noté que le secteur industriel représente environ un tiers des activités de Maxim Integrated.
L'IdO en usine pousse l'intelligence jusqu'au "bord", le niveau du capteur et de l'actionneur. Cela signifie que vous pouvez avoir des fonctions de maintenance et de débogage directement sur le nœud, par opposition à une autorité centrale. Je l'ai vu pour la première fois chez Echelon, une entreprise qui fabrique des systèmes de contrôle pour les bâtiments intelligents. Certains de ses systèmes communiquent sur des lignes électriques à courant alternatif déjà présentes dans le bâtiment. Comme la largeur de bande disponible est faible, il n'est pas logique d'avoir, par exemple, un thermostat muet qui signale constamment la température à un contrôleur central. Au lieu de cela, ils ont mis de l'intelligence dans le thermostat, de sorte qu'il ne transmet que lorsqu'il est hors de portée. Ceci minimise le trafic sur le bus d'alimentation c.a., ce qui permet d'avoir plus de capteurs et de systèmes plus grands avec moins de collisions de données.
Maxim's Dhanani décrit les grands progrès réalisés par Maxim dans la réduction de la taille et de la consommation d'énergie des contrôleurs industriels (Fig. 1). En 2014, Maxim a réalisé l'architecture d'un automate programmable industriel (API) qui utilisait 75 circuits intégrés et consommait 540 cc de volume. En 2016, en intégrant des fonctions, Maxim avait réduit le nombre de CI à 28 et le volume à 167cc. En 2018, l'automate complet a été intégré dans une carte de circuit imprimé (PCB) avec 12 circuits intégrés qui occupent 12cc d'espace.
Figure-1_Industrial-PLC-size.png
1. Les automates industriels sont de plus en plus petits et consomment beaucoup moins d'énergie. (Avec la permission de Maxim Integrated)
Dhanani a également mentionné : "En commençant à intégrer différentes fonctions dans nos produits, nous avons également commencé à développer des technologies d'emballage innovantes qui nous permettent d'intégrer des fonctions discrètes telles qu'une inductance et même des transformateurs dans un seul boîtier avec le CI
Je l'ai vu pour la première fois lorsque mon ami Roger Beeston est allé travailler chez Enpirion. Ils fabriquent des modules de puissance qui ont des inductances intégrées à l'intérieur du boîtier. Ils ont été achetés par Altera, qui a ensuite été avalé par Intel. La ligne de produits Linear Technology chez Analog Devices et la ligne de produits Intersil chez Renesas comportent également des modules avec inducteurs et autres discrets intégrés dans l'emballage.
La norme IO-Link
Un standard pour l'IdO d'usine est l'IO-Link (Fig. 2). Il est administré par le même groupe que le PROFIBUS (Process Field Bus), proposé pour la première fois en 1989 par le BMBF (ministère allemand de l'éducation et de la recherche). Il a ensuite été adopté par Siemens, puis normalisé. De même, la norme IO-Link est administrée par un consortium d'entreprises industrielles.
Figure-2_IO-Link-system.png
2. La norme IO-Link relie les capteurs et les actionneurs à un bus de terrain d'usine ou à un réseau Internet industriel. (Avec l'aimable autorisation de IO-Link Company Community)
IO-Link est un standard de communication et d'alimentation court-courrier avec une longueur maximale de 20 mètres de câble non blindé. Le maître IO-Link envoie une alimentation 24 V c.c. à des appareils jusqu'à 200 mA. Les données numériques sont également en 24 V, ce qui permet d'utiliser un câble non blindé pour l'immunité au bruit. Le standard IO-Link permet trois débits de données, de 4,8 kbaud à 38,4 kbaud, avec un maximum de 230,4 kbaud. Un dispositif IO-Link tel qu'un capteur ou un actionneur ne peut avoir qu'un seul débit de données, tandis que le maître IO-Link essaiera de communiquer au débit le plus rapide et réduira ensuite la vitesse jusqu'à ce qu'il établisse la communication.
L'un des avantages de la norme IO-Link est un fichier de données dans les appareils qui identifie de nombreux paramètres et autres informations (Fig. 3). Le fichier IODD (IO Device Description) aide à l'intégration du système en stockant les propriétés de communication, les paramètres de l'appareil avec plage de valeurs et valeur par défaut, l'identification, le processus et les données de diagnostic, les données de l'appareil, une description texte, une illustration de l'appareil, et même un logo du fabricant.
Figure-3_IO-Link-IODD-info.png
3. La norme IO-Link spécifie un fichier à l'intérieur de chaque appareil qui donne des informations complètes sur l'appareil. (Avec l'aimable autorisation de IO-Link Company Community)
Une puce émettrice-réceptrice IO-Link
Pour supporter IO-Link, Maxim Integrated a sorti le MAX22513 (Fig. 4). Au prix de 3,75 $ par 1000 pièces, il s'agit d'un émetteur-récepteur destiné à être utilisé dans un appareil IO-Link, par opposition à un nœud maître. La pièce s'appuie sur l'expertise de l'interface série qui a fait la renommée de Maxim, ses puces RS-232 et RS-485, et la combine avec l'expertise de l'entreprise en matière de régulateurs linéaires et à argent.
Figure-4_Maxim-MAX22513-IO-Link-device.png
4. Le MAX22513 est un émetteur-récepteur IO-Link qui comprend également un bouc et deux régulateurs linéaires. (Avec la permission de Maxim Integrated)
La pièce peut utiliser son régulateur de tension pour éteindre n'importe quelle tension de 2,5 à 12 V à 300 mA. Les régulateurs linéaires internes peuvent produire 5 et 3,3 V. Vous pouvez alimenter les régulateurs linéaires à partir de la sortie du régulateur à godets ou directement à partir de l'entrée 24 V nominale vers le circuit intégré. Le régulateur linéaire a besoin d'au moins 6 V d'entrée pour la hauteur libre sur l'alimentation 5 V. Notez que la sortie des régulateurs linéaires peut varier entre 4,75 et 5,25 V et 3,1 et 3,3 V, donc ne vous attendez pas à les utiliser comme tension de référence.
Vous pouvez régler le régulateur de bouclier pour qu'il commute à 921 kHz ou à 1,229 MHz. La partie prévoit également une gigue à spectre étalé de 7 % pour vous aider à passer les normes réglementaires d'émission RF. La broche de puissance de l'émetteur-récepteur peut supporter une surtension continue de ±36 V, avec une tension nominale de 100 µs de -52 à +65 V. Elle est équipée d'une protection antisurtension de ±1 kV ainsi que d'une protection contre les surtensions par fiche chaude et inversion de polarité. Le CI est caractérisé par une plage de température de -40 à 125°C.
Pour vous aider à démarrer votre projet d'IdO en usine, Maxim propose le modèle de référence MAXREFDES171# (Fig. 5). Vous pouvez l'acheter construit et testé pour 65 $, ou télécharger les fichiers de conception et le faire vous-même. Il met en œuvre un capteur de distance à temps de vol (ToF) laser. Pour le microcontrôleur, la conception utilise un Maxim MAX32660, basé sur un bras Cortex-M4 avec une unité à virgule flottante (FPU). Le capteur de distance laser est un VL53L1X de STMicro. La portée peut atteindre 400 cm et les protocoles de communication SPI, UART et I2C sont pris en charge. Le capteur fonctionne à des températures comprises entre -20 et 80°C.
5. Pour vous aider à développer des applications IO-Link, vous pouvez vous procurer un modèle de référence MAXREFDES171# équipé du MAX22513, d'un microcontrôleur à bras central et d'un capteur de distance à temps de vol laser. (Avec la permission de Maxim Integrated)
Le MAXREFDES171# fonctionne comme un périphérique IO-Link. Cela signifie que vous devez le connecter à un maître IO-Link alimenté en 24 Vcc. Si vous souhaitez développer ou personnaliser le contrôleur maître, vous pouvez commencer avec le modèle de référence maître Maxim MAXREFDES165# à quatre canaux IO-Link (Fig. 6).
L'IdO d'usine est rentable
Maxim's Dhanani a donné un exemple d'IdO industriel qui a été mis en évidence dans le magazine Enterprise IoT Insights. Dans cette étude de cas, ils décrivent comment Intel a surveillé l'état des filtres de ventilateurs (FFU) dans ses installations de production de semi-conducteurs. Les FFU filtrent et purifient l'air à l'intérieur des machines industrielles. Ils sont partout dans l'usine. Intel a placé un accéléromètre au sommet de chaque FFU pour mesurer les variations dans la fonction du ventilateur pour surveiller les variations. En cas de vibrations anormales, le capteur intelligent envoie un avertissement au service de maintenance en cas de panne éventuelle.
Tout récemment, j'ai reçu un communiqué de presse sur l'IdO pour les compacteurs de déchets connectés. Je pensais que c'était plus branché pour une maison du futur. En lisant plus attentivement, j'ai noté qu'il s'agissait de compacteurs de déchets industriels développés par Harmony Enterprises à l'aide de logiciels de New Boundary Technologies et de matériel d'Eurotech.
Rechercher l'IdO a beaucoup de sens dans les applications industrielles. De même, vous pouvez vous attendre à voir des camions long-courriers à conduite automatique avant de pouvoir acheter une voiture à conduite automatique. C'est une bonne chose que le marché industriel soit à l'avant-garde, car l'industrie exige que les produits aient un sens financier. Et ils s'assureront que tous les bogues sont résolus avant que la technologie ne soit utilisée dans les produits de consommation.
{{medias[121699].description}}
{{medias[121701].description}}
{{medias[121703].description}}
{{medias[121705].description}}
{{medias[121707].description}}
{{medias[121709].description}}