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意法半导体:整体的工业自动化和机器人解决方案

传统来讲,机械臂的关节需要一个控制芯片。使用ST的驱控一体方案后,可以把驱动芯片和MCU的解决方案全部做到一块板上,就可以实现机械臂关节的小型化、轻量化。

11月10日,由国际科技媒体集团AspenCore举办的2022国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shenzhen)在深圳大中华国际交易广场隆重开启。在同期举办的“国际工业4.0技术与应用论坛”上,意法半导体策略市场经理冯国柱先生分享了题为《意法半导体工业自动化和机器人解决方案》的主题分享。F9desmc

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工厂自动化是个一个复杂的系统,需要软硬件的协同运作。冯国柱开门见山地分享了一般工厂自动化系统的基本框架,可以看到:F9desmc

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  • 最顶部的是PLC和HMI解决方案,PLC是可编程逻辑控制器的缩写,HMI是人机界面。该设备用于控制层管理整个自动化系统,并从现场人员或后台管理计算机获取输入。
  • 在PLC下面是配电层,ST有一些解决方案来支持这些以太网IP、Profinet或EtherCAT现场总线和扩展模块,ST的IO模块主解决方案也可以与这些现场总线连接。
  • 再下一阶段是驱动层:ST有一些解决方案,例如逆变器、伺服驱动器、用于不同类型电机的步进电机驱动器、IO链路集线器、IO链路数字输入或输出用于外部传感器或执行器。

“所以说ST在工业方面的产品线是非常全面的,可以给大家提供一套整体的解决方案。” 冯国柱说道。F9desmc

ST的PLC的解决方案

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这是一个全集成化的PLC,第一个优势是带来一个全集成化all in one的PLC,从工业电源降压下来,从5V到下面的3.3V,同时可以提供一些输入输出的解决方案。F9desmc

此外,ST具有高边驱动和低边驱动,低边驱动有4通道的数字隔离器,还有8通道的高边输出,是内编的隔离器,可以实现整体8通道的集成方案,如果大家使用数字驱动就可以使用这样的产品。F9desmc

同时ST还提供一些数字信号输入的方案,可以把8路的24V电瓶直接转话为DBL,这样可以解决外部的分立元器件,这种产品用量也越来越大,很多OC的厂家做比较小的模块都会用到这样的小的产品。F9desmc

ST的 IO-Link整体解决方案

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据介绍,ST的 IO-Link整体解决方案越来越多地应用在流程规范的工业现场上,支持最后20米的传感器、执行器的驱动和回传的智能的方案,可以替代现有的一些4至20毫安/0至10V或者普通的数字IO的解决方案。F9desmc

IO-Link的优点是既能提供电源,又能提供数字信号的双向传输,这令其在目前市场上保持较快增长。工厂借助它可以实现信号转换、远程检测、远程诊断等功能。F9desmc

冯国柱表示:“ST可以提供整个产业链的上下游的方案,提供交钥匙方案,提供软件、硬件,提供原理图,我们有IO-Link的主站、数字量输入、输出,还有IOS,所有的方案都可以提供。”F9desmc

软协议的IO-Link主站方案

如果说上述的方案是硬协议方案,那么接下来介绍软协议方案。F9desmc

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软协议的IO Link主站方案是一个完整的产品级的参考设计,这个方案是与IO Link协议栈提供商TMG及其代理hongke合作的。F9desmc

ST使用的STM32H743或者753这样一个MCU,有8个串口可以连接8个L6360从而只需要一个MCU就可以支持8路的IO-Link通道。F9desmc

这种方案的主站协议栈需要和主站协议栈厂家,比如说TMG、TE CONCEPT还有亚信等主站协议栈厂家,去协商主站协议栈的购买方式和价格,然后自己可以掌握相关的软件代码并与一些现场总线集成到产品中去。如果工厂对这种方案感兴趣,可以联系ST提供产业链上下游的相关资源,帮助客户完成项目的开发设计。F9desmc

三个具体案例

在演讲的最后,冯国柱介绍了一些ST的工业伺服和机械臂的方案。F9desmc

首先一个伺服驱动在工业机械臂里面的方案,可以使用STM3274做一些伺服的驱动,STM3274再加上一些驱动,打包在一起,实现单芯片的MCU加驱动的解决方案。传统来讲,机械臂的关节需要一个控制芯片。使用ST的驱控一体方案后,可以把驱动芯片和MCU的解决方案全部做到一块板上,就可以实现机械臂关节的小型化、轻量化。F9desmc

“目前ST已经和其第三方伙伴实现了这样的小型化、轻量化伺服机械臂的研发、设计和生产的流程,大家如果要方案可以找我们,如果买机械臂的伺服方案也可以找我们,我们都可以给大家提供整个产业链上下游的资源。”冯国柱表示。F9desmc

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第二个案例是,基于自动导引车的系统的详细框图,该传统AGV中至少有4个伺服电机。因此,它可以使前面提到的ST二合一伺服驱动器模块解决方案。F9desmc

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除了在工业上应用的一些机械臂、马达驱动以外,在工业上要求很高的一个叫功能安全,很重要的一个项目就叫STO安全判断。ST还为功能安全伺服驱动器提供STO解决方案。F9desmc

这是一个冗余的双通道安全扭矩关闭解决方案。ST可以支持双数字输入,并控制关闭输出信号和输出功率。如果工厂的系统需要满足功能安全测试要求,则需要这种解决方案。F9desmc

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责编:Momoz
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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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