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2018年02月07日 | IIoT工具平台从实验走向商用规模

2018-02-07 来源:互联网

谈到物联网(IoT)应用,最吸睛的莫过于各种令人耳目一新的智能家庭产品了。不过跳脱日常生活,物联网科技其实已经渐渐深入更广泛的领域,尤其是工业物联网(IIoT)的应用。调研机构Forrester于2017年底发布的2018年预测报告便指出,物联网已经从实验走向了商用规模。


据报导,IIoT或者General Electric(GE)所说的工业网络(Industrial Internet),指的是透过通讯科技连结起来的多种装置,结合了机器、先进分析技术和真人员工,这套系统能监控、搜集、交换和分析数据,企业利用IIoT可望做出更快、更好的决策。



GE的研究报告亦指出,IIoT正在改变工厂,例如预防性分析系统可以侦测出炼油管内的腐蚀情况、提供实时的生产数据好了解工厂内是否还有多出的产能,或者提升系统透明度、监控工业控制系统,以便防范可能的网络攻击。


又如,机器会告诉操作者如何提升生产力至最高,或者在错误发生前便预先侦测,每年为公司省下数十亿美元。


由于可望受惠于IoT的企业和产业类别众多,应用方案显然不可能一体适用。Forrester报告便指出,各式各样的IoT案例有赖软件和API搭桥,才能支持企业流程和应用。因此,软件工程师和开发者便需要能开发和管理API的工具。


目前市面上有许多软件平台和开发者工具,譬如微软(Microsoft)的Azure IoT、甲骨文(Oracle)的Cloud for IoT、IBM的Watson IoT Platform和SAP2的Cloud Platform for IoT等。


除此之外,工程师和开发者也可以在SAP、GE、IBM等企业于2014年共同成立的工业网络联盟(Industrial Internet ConsorTIum;IIC)网站上找到许多资源,譬如在该网站的「Industrial Internet in AcTIon」(实践工业网络)页面便提供许多案例,涵盖医疗、安全、通讯、能源、运输与物流、制造等多种领域。


IIC于2017年下半发布的测试平台(Testbeds)结果报告也很值得参考。从IIC Testbeds可以看到某个概念在实际执行后的反馈,而这些经验又能回头刺激创新。


此外,IIC继2015年首次发布工业网络参考架构(Industrial Internet Reference Architecture;IIRA)后,于2017年更新了v 1.8版本,提供标准架构模板和方法,让IIoT系统工程师能以此商用架构为基础设计自家系统。IIC亦表示2018年还会释出更多资源。

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Hirose公司的发展小趣事

对于单级PFC电路,网友可能还会有多种问题,以下是一些常见问题及其回答:

一、技术原理与特性

  1. 单级PFC电路的基本工作原理是什么?
    • 回答:单级PFC电路通过共用一个开关管和一套PWM控制电路,同时实现功率因数校正(PFC)和对输出电压的调节。它通常由升压型PFC级和DC-DC变换器组合而成,两部分电路共用一个开关,通过控制开关的通断,电路同时完成对AC输入电流的整形和对输出电压的调节。
  2. 单级PFC电路相比两级PFC电路有哪些优缺点?
    • 回答:优点包括电路结构简单、成本较低、效率较高(在某些设计下)。缺点则在于PFC和对输入电流谐波抑制的效果可能不如两级PFC电路,且在某些应用中可能面临安规问题。

二、设计与应用

  1. 如何设计单级PFC电路以满足特定的功率因数要求?
    • 回答:设计单级PFC电路以满足特定功率因数要求时,需要考虑电感的选择、开关管的选型、控制电路的设计以及反馈机制等因素。通过精确控制开关管的通断时间和占空比,可以实现对输入电流的整形,从而改善功率因数。此外,还可以采用有源钳位和软开关技术来进一步提高效率并降低开关损耗。
  2. 单级PFC电路在哪些应用场景中较为常见?
    • 回答:单级PFC电路因其结构简单、成本较低而广泛应用于各种需要功率因数校正的电子设备中,如LED驱动电源、电源适配器、开关电源等。特别是在对成本有一定要求的场合,单级PFC电路更具竞争力。

三、故障与调试

  1. 单级PFC电路在调试过程中可能会遇到哪些常见问题?
    • 回答:在调试单级PFC电路时,可能会遇到次级去电流检测电阻过大、光耦供电电阻过大、比较器电流反馈电容过大等问题。这些问题可能导致PFC电路无法正常工作或性能下降。解决方法包括调整相关电阻和电容的数值、检查电路连接是否正确、更换损坏的元件等。
  2. 如何诊断和解决单级PFC电路中的故障?
    • 回答:诊断和解决单级PFC电路中的故障时,首先需要检查电路中的保险丝是否熔断、MOS管是否损坏或过热、反馈控制元件是否失效以及负载是否存在故障等。通过逐一排查这些可能的问题点,可以定位故障原因并采取相应的修复措施。在检修过程中,需要注意安全操作规范,避免触碰高压部位并断开电源。

四、性能优化

  1. 如何优化单级PFC电路的性能?
    • 回答:优化单级PFC电路的性能可以从多个方面入手,包括优化电感的设计以减小损耗、选择合适的开关管和二极管以降低导通压降和反向恢复时间、改进控制算法以提高控制精度和响应速度等。此外,还可以采用有源钳位和软开关技术来进一步降低开关损耗并提高整体效率。
  2. 单级PFC电路的效率如何提升?
    • 回答:提升单级PFC电路的效率可以通过多种方法实现,包括优化电路拓扑结构、选用高效率的开关管和二极管、降低电路中的寄生参数和损耗、采用先进的控制算法等。此外,合理设计散热系统以确保开关管和其他关键元件在正常工作温度下运行也是提高效率的重要手段之一。
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