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2020年11月04日 | Maxim全新IO-Link参考设计：让复杂的事变简单
2020-11-04 来源：EEWORLD
据麦肯锡统计，工厂平均每年会因为各种各样的故障导致约800小时的停工，以汽车生产厂商为例，这样的停产会造成2.2万美金/分钟的损失，这无疑是难以承受的。此外，随着环保意识的加强，工厂希望在保证生产率的前提下实现减排和健康的绿色标准，这就需要向智能化方向转变。而对于现代智能化工厂来讲，它需要远程、快速调整传感器的电气特性，最大程度地减少停工时间，提高生产力。
近日，Maxim Integrated（简称：Maxim）发布最新IO-Link通信方案，可大幅降低工厂停工时间。其MAXREFDES177# IO-Link®参考设计用于演示MAX22515 IO-Link收发器的灵活性，通过软件可无缝配置MAX22000模拟IO的所有模式。该芯片具有极高灵活性，快速实现系统配置，减少工厂停工时间。
Maxim的MAX22000和MAX22515芯片组方案充分利用了IO-Link的双向通用接口优势。IO-Link接口允许每个IO-Link传感器、执行器或IO扩展模块与标准硬件接口交互操作。芯片组方案也提供软件定义的性能参数和可选的模拟输入或输出工作模式。
Maxim工业与医疗健康事业部工业通信产品线副总裁 Jeff DeAngelis表示，要实现楼宇和工厂自动化边缘智能化需从四大方面入手：
1.传感器智能化
2.执行器智能化
3.软件和可配置的输入输出接口灵活化
4.高效的诊断功能
IO-Link——让复杂的布线变简单
IO-Link是美信的亮点技术，它在智能化传感器和执行器方面改变了传统解决方案架构。在传统的PLC架构上面配置了很多固定的I/O卡，将要布置的传感器或执行器未必会与PLC主机邻近，这就导致一些问题：
1.拉线较远
2.布线多而杂
Maxim的I/O 技术简化了布线流程，只需要将一个IO-Link集线器接入到PLC主机上，再由这个集线器去连接多台执行器即可。其优点在于：
1.一线多接，扩展能力大大提高；
2.允许所接入的传感器可以是任何类型，无论是模拟、数字，甚至是输入或输出都可以，对于后端接入的传感器和执行器来讲更加灵活自如。
Jeff表示，得益于IO-Link集线器的易扩展性，且距离上离现场端更近，因此在不需要PLC拉线的情况下很容易把新设备接入进来。此外，最大的特点是它更智能了。
IO-Link给每一个接入到总线上面的设备，都会配置一个设备描述文件，当这个设备接入时候，IO-Link集线器就会进行自动识别，从而判断它是温度还是压力传感器，省去了专门管理的环节。
Jeff讲到：“传统上，接口类型是固定的，输入就是输入，输出就是输出，在布线前期如果预留过多的端口势必会造成浪费。但通过可配置软件就无比简单的多，只要留出一个接口，便可按照设计需求灵活配置，因为它可以智能判定接口类型。”
利用Maxim 优秀的IO-Link收发器加上软件可配置模拟IO，便构成了一个集传感器、执行器，数字I/O产品一体的智能参考设计。
IO-Link和软件可配置IO产品包括：
•MAX22000：软件可配置模拟IO，其功耗和尺寸均为最接近竞争产品的一半，其温漂比最接近的竞争方案低2倍，从而支持高精度温度校准。关键功能包括24位ADC模拟输入模式和18位DAC模拟输出模式，以及工作在2线或4线电阻温度检测器(RTD)/热电偶温度测量。
•MAX22515：IO-link收发器，与最接近的竞争产品相比，功耗仅为四分之一，尺寸仅为二分之一。MAX22515是业界最小的具有±1.2kV/500Ω浪涌保护的单通道IO-Link收发器。这款高度集成器件内部包括保护二极管、辅助数字输入、I2C或引脚控制、内置振荡器和可选3.3V或5V LDO，有助于提供高可配置性、减少SKU。器件的C/Q驱动级导通电阻仅为2.2Ω或2.65Ω (典型值)，采用最小2.5mm x 2.0mm WLP封装，使热损降低4倍。与最接近的竞争产品相比，方案尺寸减少50%，适用于小尺寸空间受限的IO-Link传感器或执行器。
据Jeff介绍，相较于楼宇功能的单一化，工厂自动化集成了更多的传感器和执行器，智能需求上反而会更大，所以从目前现阶段来讲，IO-Link技术更多应用在工厂自动化领域。
小型化是新型工业IoT 平台的主要需求
从2014年到2020年，美信在设计上一直在追求尺寸小型化的目标，从2014年推出的体积540 CM3的Micro PLC ，到2016年的Pocket I/O，再到2018年12 CM3的GO I/O，尺寸变化整整是前一代的1/10。如今，Maxim加大边缘智能的扩展，推出的新一代产品在保持了上一代GO I/O尺寸的基础上集成了更多功能，并针对工厂自动化和楼宇自动化推出了两个版本，从两方面有效提高能源使用效率，另外还能够帮助员工改善工作环境，保证健康。
在未来，更多的传感器将会被嵌入在设备上，这就要对成千上万的传感器数据进行实时诠释和解释，由此看来，智能边缘计算对工业智能化将发挥重要作用，并且可以实现自我监控、自我优化、自我修复的生产线。Maxim所做的这一切将为未来工业5.0自适应机器的发展铺平道路。
史海拾趣
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