更智能的半導體解決方案促進工業控制發展

王穎

隨著物聯網、大數據、數字化等新技術深人到工業控制領域，智能制造、機器人、工業物聯網等與工業領域的結合勢將帶來新一輪的變革，促進工業制造領域的快速發展。AllegroMicroSystems一直致力于開發智能解決方案，為客戶提供更大的競爭優勢并推動世界的進步。本刊記者采訪了Allegro MicroSystems產品線經理Christine Graham，請她就工業控制發表見解。

問：您對智能制造的發展前景有什么看法？對于半導體行業而言有哪些機遇和挑戰？

Christine Graham：未來的工業制造環境需要更加高效、準確，也需要操作人員更加安全，各行各業的制造商正在通過創建高度自動化和高度互連的工廠來為實現這一未來前景而努力。例如，食品和飲料加工行業最近發展強勁，對于工廠自動化有巨大需求，在其生產設施中會添加更多的泵、控制器、電機和驅動器等。此外，我們預計，盡管近期汽車市場出現銷售下滑，但汽車相關行業的工廠機器人將在未來幾年繼續成為工廠自動化的主要增長動力。

隨著自動化程度的提高，各種各樣的機器人系統會進入相應工作場所，制造商會面臨著一個關鍵問題：如何保證工人的安全。隨著高級機器人與人類并肩合作來完成任務，對于工人的保護變得更加復雜。重要的是工廠機器人和工業自動化系統能夠在意外的、超出界限的條件下進入故障保護狀態，更智能的半導體解決方案使這些成為可能。

功耗也是一個巨大的問題。預計在下個十年中期，全球電力需求將超過電力供給，因而迫切需要降低電力消耗，特別是在亞洲。這不僅要求制造商采取行動，對全世界每個人也非常重要，大家共同努力才能減少能源消耗。提高能源效率是Allegro一貫都在堅持的設計理念。

據估計，工業電機占全球電力消耗的40%，工業電機驅動器是幫助我們解決能源危機的核心，而無刷直流電機驅動可將電機效率提高20-30%。想象一下，如果我們能夠將其中的電力消耗降低30%。或更多，那會是怎么樣的結果？我們今天已經擁有相應的技術實現這一目標，這樣可以將我們的自然資源儲備延長數百年。

問：工業物聯網在推進過程中還存在哪些問題？應該如何解決？

Christine Graham：工業領域的自動化、安全性和低能耗等發展趨勢會給半導體行業帶來巨大的增長機遇。隨著物聯網在工業制造中應用越來越廣泛，將需要更多的數據傳輸，也同樣需要存儲和能源。許多工業系統需要全天候運行，且必須具有最短的停機時間。半導體解決方案可以不斷評估機器性能，報告系統磨損狀態，并預測故障發生前即將出現的故障，這樣可以提高效率，最終節省資源。Allegro MicroSystems已經設計出堅固耐用的汽車級高性能產品，因而這些現有的商用產品非常適合于智能制造和工業自動化等領域。

工業自動化和智能制造帶來的挑戰是需要應對從機械系統過渡到高度發達電子系統的復雜性，這要求制造商在電子系統的開發和維護方面具備相關的專業知識，也要求半導體廠商提供更加方便、更加智能的解決方案。Allegro已經開發了一些創新的解決方案，使客戶能夠更輕松地設計三相感應電機。三相感應電機的設計是一種非常復雜的系統，以前都需要采用基于軟件的微控制器。Allegro的電機驅動器采用創新控制算法，可以輕松開發這些系統，使制造商能夠更快地從原有方案轉向這些高效電機。我們一直在深入研究各個市場的需求，并提供創新的解決方案，通過技術創新使世界更安全，更加可持續。

問：在工業控制或智能制造領域有哪些解決方案或產品？

Christine Graham：Allegro致力于技術創新，我們不斷開發智能解決方案，為客戶提供競爭優勢。這其中最好的一個例子是我們最新和最好的無刷直流電機驅動器解決方案，它們是工業自動化的最佳選擇。這些高集成度驅動器非常快速，效率非常高，而且非常安靜，適用于工業領域中的各種BLDC電機。我們QuietMotion系列產品中的AMT49406和A89301等產品能夠提供獨特的集成FOC算法，可為工廠自動化和智能制造領域的電機提供高效率的精確控制，并且易于使用，可加快產品開發速度。這些“客戶免代碼”的解決方案很容易實現設計集成，無需使用微控制器或定制軟件。

Allegro最新的電流傳感器IC也是完全集成的解決方案，能夠使設計變得更加簡單，一直很受客戶歡迎。我們的AC S720產品專為智能工廠應用而開發，這些電流傳感器針對變頻驅動器（VFD）進行了優化，可實現極低功耗的電流檢測，從而具有更高效率。通過使用更加精確的電機控制算法可實現更高精度，從而進一步提高性能和效率。

除了這些產品以外，Allegro還可提供從簡單的開關和鎖存器（latches）到高精度線性和角度傳感器，以及高適應性速度和位置傳感器等各種產品。這些傳感器都是非接觸式，可取代繼電器和干簧管、流體控制桿（線性位移）等機械驅動方案，以及容易受可能侵入污垢影響的光學傳感器等不太可靠的解決方案。速度和電流傳感器可以檢測電機速度，并監控失速（stall）或過電流狀況，防止對設備或人員造成傷害。

Allegro的業務重點是為汽車和工業應用提供強大和可靠的解決方案，因而我們在設計產品時非常注重質量和安全性。我們的產品符合IATF16949標準，設計流程符合IS026262（ASIL）標準，許多產品均符合ASIL標準。功能安全確實已經成為智能工廠的重中之重，而且也是Allegro的首要任務。工廠運營既要高效又要安全，客戶完全可以依靠Allegro的解決方案，在惡劣的工業環境中實現高性能的安全關鍵系統。