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ST提升感測連網效能與安全性 協助客戶快速上市

  • 賴品如

ST在智慧工廠領域,已有完整產品布局。意法半導體技術行銷工程師Michelangelo Marchese(左)和意法半導體技術行銷工程師Natale Testa(右)

工業4.0帶動全球製造智慧化趨勢,透過資訊的數位化,OT與IT兩大系統的數據將可緊密連結,擴張使用價值,進一步提升產線效能,而除了產能外,安全性也是智慧化的重點,意法半導體技術行銷工程師Michelangelo Marchese表示,透過智慧化安全設計,工業產品將可在設備本身與使用者兩端同時建立安全機制,而在上述兩大領域,ST都已有完整產品布局。

Michelangelo Marchese指出,人類過去已有3次工業革命,第1次是以水、蒸汽等自然力取代人力與獸力,第2次是透過電力與流水線分工,讓產品可以大量製造,第3次是IT與自動化技術的導入,提升生產效能,而現在正迎來第4波變革,透過網域實體系統、物聯網、通訊技術等,讓製造走向智慧化。

在第4次工業革命中,有4大主要趨勢,首先是知覺技術的導入,大量感測器的建置,讓設備開始具有知覺,進而延伸出故障預警與預知保養等更多功能。其次是效率提升,在高效處理器與智慧化設計下,設備不但可以提高產能,達到關燈生產願景,同時產品的生產耗能也會降低。

第3是通訊聯網功能,在工業4.0中,所有的感測器與機台都將具備通訊功能,資訊可以共享共用,使其價值最大化。最後則是安全性的提升,當設備具有感知與通訊能力,系統在運作時就可偵測自身與週邊環境,除了事先的防護設計外,一但出現異常狀態,也會啟動對應機制,確保人機雙方的安全。

針對上述4大趨勢,ST在馬達控制、工業機器人、感測器、工業通訊與工廠自動化等每一環節都提供了完整解決方案,對於通訊,意法半導體技術行銷工程師Natale Testa特別指出,近年來感測器的通訊技術已開始產生變革,數位化傳輸將成為未來主流。

Natale Testa進一步表示,感測器在工業領域的應用已久,不過過去的通訊都採類比技術,優點是穩定可靠,缺點則是感測數據不易被延伸應用。而工業4.0要求OT與IT系統整合,透過不同系統的資訊流串接,提升系統效能。在此態勢下,數據數位化成為新世代製造系統的必然要求,IO-Link標準的推出,就是為了滿足市場對感測傳輸的數位化需求。

與類比感測傳輸技術相較,IO-Link具有相容性、高功能與易處理等3大優勢,IO-Link不需現場總線、不需配置特殊纜線,可與現有的感測器的類比通訊共用,製造業者不必一次性全面汰換,而可按照需求逐步導入,降低數位轉型的風險外,也保障了過去的資本投資,並使感測數據可與IT系統無縫對接。此外其快速轉換數據、自動設定參數,並延伸出自我診斷功能,也讓系統具備錯誤偵測與校正功能,落實智慧化願景。

除了感測通訊外,設備的安全性也是ST在工業領域的布局重點。對此Michelangelo Marchese指出,在安全規範領域中,IEC(國際電工技術委員會)發布了多種標準與認證機制,在標準部分,目前以IEC 61508最為市場重視,其內容規範了自動化設備的應用、設計、部署和維護等安全機制。

認證機制則以SIL (Safety Integrity Level;安全完整性等級)接受度最高,SIL由下而上共分4級,SIL為最高等級,由於SIL具有足夠公信力,因此部分廠商直接採用,要求供應商所提供的產品必須具備所要求的認證等級,ST則是主動讓自己的硬體元件獲得認證,例如STM32 MCU就有符合SIL/2與SIL/3的產品,藉此減少客戶產品的驗證時間。

至於設備安全的另一項產品X-NUCLEO-OUT01A1智慧型功率切換器(Intelligent Power Switches),是ST推出的最新產品, Natale Testa表示,此產品其具有絕緣隔離設計,可主動偵測異常電流,並做出適當反應以保護使用者,ST在此一領域有單通道、雙通道、四通道,以及八通道的產品類別,每個通道具有0.5A、1A、2A 不等的額定電流能力,此額定電流即是用於系統附載端異常時,會斷開輸出端保護系統與使用者的安全性,在安全規範部分則符合ISO8200BQ標準。

此標準是一個需要通過IEC 61000-4-2、IEC61000-4-4 和IEC 61000-4-5等數個安全規範的認證,除了讓客戶在驗證整產品時能夠更容易的通過之外,這些安全規範也是各國政府在進口電器產品時要求一定要通過認證的法規。

Michelangelo Marchese最後指出,隨著工業4.0的逐步落地,製造業者對生產系統的效能與安全越來越重視,ST的產品在這兩方面都有完整布局,可協助客戶產品快速上市,掌握新世代商機。