Fertigungsautomatisierung
Intelligenz am Edge einbinden
Unter dem Motto »Empower the Intelligent Edge« bündelt Analog Devices seine Aktivitäten im Bereich Fertigungsautomatisierung. Entwickler erhalten so alles Erforderliche, um Geräte und Anlagenteile am Netzwerkrand (Edge) – als bedeutender Sensor- und Messpunkt – mit smarten Fähigkeiten auszustatten.
Speziell die Prozessindustrie benötigt auf dem Weg zur digitalen Transformation mit smarten Funktionen ausgestattete Sensorik, die sich direkt am Netzwerkrand einbinden lässt. Dort kann eine Vielzahl von verwertbaren Informationen erfasst und als Basis für wichtige Entscheidungen herangezogen werden.
Für die Entwicklung von Sensoren und Messinstrumenten für den Einsatz in der Automatisierungstechnik sind Entwickler auf Halbleiterbauteile aus den Bereichen Sensorik und Messtechnik, Prozessoren und funktionale Sicherheit (Security), Stromversorgung und Überwachung sowie Kommunikationstechnik angewiesen (Bild 1).
Durch die Verbindung von smarten Sensoren in Produktionsanlagen mit dem Rechner am Netzwerkrand lässt sich nicht nur die Produktivität steigern, sondern auch die Prozess- und Produktqualität optimieren. Des Weiteren lassen sich der Energiebedarf senken und ungeplante Ausfallzeiten vermeiden.
Smarte Sensoren und Messtechnik
Um die Entwicklung von Messgeräten für die Automatisierungstechnik zu vereinfachen, bietet Analog Devices Sensoren und Signalverarbeitungsschaltungen mit geringer Leistungsaufnahme an. Dazu gehören branchenführende Sigma/Delta-A/D-Umsetzer wie die Modelle AD7124-4 und AD7124-8 sowie der AD4130-8. Neben der gesamten Signalkette für Temperatur- und Druckmessungen (Bild 2) enthalten die Umsetzer auch fortschrittliche Diagnosefunktionen.
Bei einer diskreten Implementierung einer Eingangsstufe für elektromagnetische Durchflussmesser (Bild 3) können Entwickler zum Beispiel auf den Instrumentenverstärker AD8422 und die isolierten Gate-Treiber ADP2441 und ADuM4121 zurückgreifen.
Prozessoren und funktionale Sicherheit
Entwickler, die smarte Geräte mit hoher Flexibilität entwickeln möchten, können auf ein umfassendes Angebot an hochintegrierten Mikrocontrollern zugreifen. Die auf hohe funktionale Sicherheit optimierten Mikrocontroller von Analog Devices basieren auf Arm-Prozessoren und zeichnen sich u. a. durch ihre geringe Leistungsaufnahme aus. Varianten mit verschiedenen Speichergrößen, Prozessorkernen und Peripherieschnittstellen ermöglichen es, den optimal zur Applikation passenden Mikrocontroller auszuwählen.
Die Cortex-M3-Mikrocontroller ADuCM360, ADuCM361, ADuCM362 und ADuCM363 beispielsweise enthalten leistungsfähige Analogfunktionen; der neue Mikrocontroller MAX32675 mit Cortex-M4F dagegen bietet spezielle Funktionen für funktionale Sicherheit. Der MAX32680 mit integriertem Bluetooth-Low-Energy-Transceiver (BLE 5) ist ideal, um Automatisierungsgeräte mit Bluetooth-Schnittstellen auszustatten.
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Smartes Power-Management, Isolation und Überwachung
Speziell für die Stromversorgung von Instrumenten für die Automatisierung bietet Analog Devices eine Reihe von leistungsstarken Stromversorgungs-ICs an. Sie bieten eine hohe Leistungsdichte, Techniken für extrem geringes Rauschen und höchste Zuverlässigkeit.
Für Anwendungen, die bei geringem Platzangebot nur wenig Leistung aufnehmen dürfen, eignen sich Micropower-Digitalisolatoren sowie Überwachungsschaltungen für Stromversorgungen und Mikroprozessoren.
Schnittstellen für die Datenübertragung
Der 10BASE-T1L-MAC-PHY mit niedriger Leistungsaufnahme und das dazugehörige Physical-Layer-IC ADIN1100 ermöglichen es, Anlagen der Prozessautomatisierung mit Ethernet-Schnittstellen auszustatten. Basierend auf dem Single-Pair-Ethernet-Standard (SPE) lassen sich Daten mit nur einem Paar Kupferadern über eine Distanz von bis zu 1,7 km zum Edge-Server übertragen.
Mit dem MAC-PHY lassen sich Systeme mit niedriger Leistungsaufnahme und optimaler Partitionierung entwickeln. Ermöglicht wird dies durch SPI-Schnittstellen zur Verbindung an eine Reihe von Host-Controllern.
Da der Übergang zu Ethernet schrittweise erfolgen wird und bisherige analoge Schnittstellen für 4–20-mA-Stromschleifen weiterhin genutzt werden, bietet Analog Devices ein umfassendes Portfolio an 4–20-mA-ICs mit einer Auflösung von 16 bit sowie zertifizierte HART-Modems an.
Intelligenz am Netzwerkrand für eine nachhaltige industrielle Zukunft
Über ICs zur Entwicklung von smarten Automatisierungsgeräten hinaus arbeitet Analog Devices Hand in Hand mit seinen Kunden an der digitalen Transformation, für die Digitalisierung der Fabrikhallen. Mit den skalierbaren Plattformen und der Software von Analog Devices können Entwickler auf Edge-Geräte zugreifen, um neue Ergebnisse und Erkenntnisse abzurufen, Steuerungen für mehr Effizienz zu optimieren und sicher mit Robotern zusammenzuarbeiten.
Autonome mobile Roboter
Die Produktivität in Fertigungsbetrieben lässt sich durch Optimieren von Prozessabläufen steigern. Eine Möglichkeit zum Erreichen dieser Zielsetzung sind autonome mobile Roboter (AMR), mit denen sich die Prozesse zur Materialhandhabung in der Fabrik flexibler als bisher gestalten lassen.
MEMS-Sensoren, z. B. 3D-Time-of-Flight-Sensoren (ToF) für Abstandsmessungen, und Machine Learning sind grundlegende Bestandteile, damit ein AMR Materialien sicher, autonom und ohne physische Führungen oder Markierungen bewegen kann.
Optimierte Erfassungs- und Messfähigkeiten am Netzwerkrand
Für die smarte Fertigung müssen die in der Fabrik eingesetzten Gerätschaften neue Erkenntnisse liefern. Mit Präzisionsmess- und Sensortechnik von Analog Devices lassen sich Prozessabläufe in der Fabrik kontinuierlich erfassen, Messungen durchführen und Messdaten interpretieren, was eine optimierte Überwachung und Steuerung des Betriebs ermöglicht.
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