signals header
Engineer repairing an automatic robot arm in automotive, smart factory
Engineer repairing an automatic robot arm in automotive, smart factory
   

SIGNALS+ NEWSLETTER SUBSCRIPTION

接收通信,数字医疗,汽车和工业的最新资讯

      Please see our Privacy Policy for further information on the above.
      您可以随时通过单击由ADI公司发送的电子邮件中的退订链接,或者通过ADI隐私设置来更改您的设置。

      谢谢您的订阅,请查看您的邮箱确认邮件并完成注册.

      您将实时接收突破性技术如何在全球范围内产生深远影响!

      关闭

      PHOENIX CONTACT、工业无线连接器和未来工厂


      灵活制造和无线连接是现今工厂的两大需求。制造商需要对不断变化的客户需求、定制化和较短的产品生命周期做出快速响应。他们需要可互换的工艺和设备,可以重新配置、修改和更换为免维护连接器,从而降低成本和停机时间。然而,工厂车间的许多可互换设备仍然依赖于传统的物理连接器,这些连接器会有磨损,进而影响材料成本和工业生产力。

      想象一下,在一家工厂里,物理连接器已经消失;命令指令在机器人子系统之间以无线方式发送,能够快速有效地更改工具集和设置,在降低成本的同时提高了生产速度。这样的工厂场景还会远吗?不,Phoenix Contact的回答是否定的。该公司是工业自动化、互联和接口解决方案提供商,以开发精密连接器著称。

      Phoenix Contact有一个愿景,那就是用快速的工业无线连接器实现当今制造业的飞跃。然而,Phoenix Contact需要一个在毫米波(RF)技术方面具有专长的合作伙伴,以便更快地进入市场,实现目标。这家行业创新企业与凭借深厚的领域知识和技术专长而闻名的ADI公司合作,以迎接挑战并共同开发具有紧凑、超低延迟、协议无关毫米波解决方案的无线连接器。下一代技术将使工业无线连接器得以大规模部署,并打开了通往一个有盈利潜力的新工业市场领域的大门。

      概览

      公司

      Phoenix Contact是一家工业自动化技术制造商和精密连接器制造商,走在下一代无线技术的前沿。

      应用

      为工业、汽车、制造业和设备打造无线机器人-工具集连接器和解决方案。

      挑战

      为市场提供一种能够同时进行电力和数据传输的无线替代方案。作为一种小尺寸解决方案,它在电力方面可提供两倍于竞争对手的电力,在数据方面可提供类有线/有线功能。

      目标

      开发一款独特的工业解决方案,使制造业向更灵活的无线系统迈进,具有同时传输数据和电力的独特能力,同时支持所有以太网协议。

      80%
      对损坏的零件和设备做出响应所花费的维护时间
      资料来源:IBM
      Connector wear-and-tear is found in the auto manufacturing process
      在汽车制造过程中存在非常明显的连接器磨损。机器人手臂和不断变化的工具组之间每天都会有数百次配接周期。

      “由于工具更换过程中的配接周期很多,触点容易‘烧坏’,连接器的使用寿命大大缩短。在不断更换过程中,它们会变脏或弯曲。”Phoenix Contact通信接口产品营销部的Benjamin Fiene说道,“这会导致无法预测的计划外停机时间。定期预防性维护周期的成本很快就会达到七位数。”

      Detailed visualization of connector wear-and-tear
      装有物理连接器的机器人手臂必须高精度对准。

      在制造厂恶劣的工作环境中,物理连接器的可靠性和使用寿命会受到限制,需要定期维护。连接器中的插头和插座必须精确定位;否则,脆弱的针脚会很快损坏。连接器错位可能会导致触点弯曲和停机,需要立即更换整个连接器组件。

      Wireless connectors are contactless and never touch.
      Phoenix Contact设想的无线连接器是非接触式的,完全不会有接触。与传统的连接器解决方案不同,耦合器可以从任何方向或在旋转中相互连接。最显著的成本节约来自于减少了不可预测的生产停工时间。

      挑战

      凭借近一个世纪的经验和6万种产品,Phoenix Contact掌握着工业自动化行业的脉搏。公司致力提高生产力和降低维护成本,将高速无线通信作为从机器人到工具进行有效数据传输的首选解决方案。最大的挑战是找到合适的无线技术。

      理想情况下,合适的无线解决方案必须比以往任何时候都能更快地传输和接收数据,以确保实时通信,包括免许可操作,不受网络干扰,并且支持所有标准的工业以太网协议。所有这些都要在一个小尺寸的外形内实现。拟议的解决方案将不仅是芯片级的,而是一个完整系统设计挑战。

      合作:1 + 1 > 2

      Frank Hakemeyer
      “我们已经勾勒出最终产品的外观,并决心开发和制造我们自己的无线连接器。但我们需要一个在射频技术方面具有专长的合作伙伴,那就是ADI。”

      Frank Hakemeyer

      Phoenix Contact通信接口营销与开发总监

      Phoenix Contact通信接口营销与开发总监 Frank Hakemeyer表示:“我们的核心概念已经出炉,知道它该如何工作。我们本可以从ADI公司购买芯片,将它们与连接天线一起集成到设计中,但我们认为那样就脱离了我们的核心竞争力。我们是工业以太网通信方面的专家,而不是千兆赫兹射频方面的专家。如果我们决定每一件事都要亲力亲为,我们就需要更多的时间。因此,核心竞争力和上市时间显然是选择合作伙伴的主要推动因素。”

      Phoenix Contact选择了ADI公司作为长期合作伙伴,以便利用其在射频频谱方面的专长。它让ADI公司寻找好的技术,共同设计整个射频系统,并为其下一代工业无线连接器提供完整的定制数据链路无线解决方案。

      Phoenix Contact在2017年8月首次与ADI公司联系并分享其愿景想,并在随后测试了ADI的标准收发器芯片组HMC6300/HMC6301。

      ADI公司现场应用工程师(FAE) Anton Patyuchenko表示:“我第一次与Phoenix Contact见面是在2018年4月,当时是在世界大型工业贸易展汉诺威工业博览会上。他们提到正在考虑在其工业无线连接器产品中使用ADI公司的原创/标准V-band收发器芯片组。”

      HMC6300/HMC6301最初是为小蜂窝回程应用而开发的,它包括一系列独特的核心功能特性。这些可以为Phoenix Contact需要的时间敏感型工业系统实现所需的超低延迟宽带操作。

      Anton说:“在我们后来的技术讨论中,我意识到这将会是一个完整的系统设计项目。完整系统设计要求我们以不同的方式参与,并在过程的早期就参与进来,而不是期望被动地被告知客户的确切需求。为了创造真正的价值并参与合作解决问题和探索,我们必须彻底了解Phoenix Contact的应用。这不是任何一家半导体公司都能做到的。”

      接着是一连串的电话和面对面的谈话。有很多次,ADI团队前往Phoenix Contact,与其团队一起工作,讨论想法,进行测量,并解答问题。

      经过一年的规划,2019年8月,Phoenix Contact同意开发拟议的技术。除了特派一名FAE,ADI还组建了一个技术组(TG)级别的专门项目团队,包含一个由六名不同学科人员组成的核心团队。随后,每两周召开一次项目会议。

      一项新的工业创新--没有电线却能实现电线功能--就这样诞生了。

      一款工业无线解决方案

      Phoenix Contact的完整无线连接器解决方案名为NearFi耦合器,包括三个主要功能模块,分别是数据链路、电源链路和基带电子器件。它们全被集成到一个紧凑设计中,使最终产品能够无缝应用于众多工业应用。ADI公司负责开发数据链路。利用Phoenix Contact的NearFi技术,上行链路和下行链路信号可提供双向同步数据交换,即全双工操作。NearFi技术的响应速度是5G的500倍。换句话说,它是无延迟的。

      适合Phoenix Contact的全套解决方案

      ADI公司高级产品营销总监Chris O'Neill表示:“ADI公司根据Phoenix Contact的要求开发了一种新产品。他们为我们提供了目标应用的关键规格。并且还测试了我们的原型,这有助于我们确定任何薄弱环节并加以解决。”

      ADI公司利用其射频专业技术,将现有的收发器芯片组(HMC6300/HMC6301)和两个专用天线集成在一个层压板上。为了向Phoenix Contact提供全套的定制解决方案,ADI公司还开发了一个专门配套的印刷电路板,用来为层压板供电,并将其基带部分连接到终端设备。结果开发出了ADMV9611/ADMV9621。这是一款完整的60GHz数据链路解决方案,也是实现Phoenix Contact新开发的NearFi的一项技术。

      Chipset visual - ADMV9611/ADMV9621

      ADI全套数据链路解决方案的优势

      该数据链路为目标应用提供了紧凑且经济高效的数据互连,并以较低的成本实现了更好的性能。其他无线解决方案可提供低延迟通信;然而,ADI数据链路包含了这些显著优势。

      Immune to electromagnetic interference

      不受电磁干扰

      可实现免维护、高速、可靠的数据传输,对所有电磁干扰具有很强的抵抗力。

      Immune to contaminated environments

      不受环境污染影响

      确保在灰尘和污染的工业环境中进行可靠的通信(该解决方案可以“看穿”这样的环境)。与其他可能会被灰尘阻碍的高速无线光纤链路相比,这是一个关键的优势。

      Handles misalignments

      处理对准误差

      即使在高对准误差和收发器对存在大间距/间隔的情况下,也可以不间断地运行。

      Protocol agnostic

      协议无关

      由于设计的实现是完全不受协议限制的,因此可兼容全部的以太网协议。

      Permits coupler co-existence

      允许耦合器共存

      允许几个NearFi耦合器和其他60GHz应用在一个非常狭窄的空间内共存。

      协议无关:一个关键的商业优势

      工业以太网领域正在取得重大进展,包括时间敏感网络的进步。但这些变化不会影响ADI数据链路解决方案的有效性,也不会导致其过时。60GHz无线解决方案将始终以新的设计或增强的协议进行传输,从而使它的开发成为了一项出色的长期投资。

      “这项解决方案不仅为目标应用提供了紧凑且经济高效的数据互连,而且由于其高度的可重构性和创新的方法,它也成为阐述新技术应用概念的一个备受瞩目的候选方案。”

      Anton Patyuchenko

      ADI公司现场应用工程师

      其它应用

      Renewable energy: Windmills

      Phoenix Contact现在已经做好准备利用其NearFi耦合器,或在整个旋转滑环应用中传输数据和电力,这些应用包括广泛用于生产线的旋转台机构,比如食品和饮料行业使用的瓶子灌装机;制造业的汽车装配厂;通信业的机场指挥塔上的旋转天线;或可再生资源行业的风车叶片。旋转工具或机器的旋转方式不适合使用电线,因为电线会扭曲。在工业应用中,电线是不实用的,因为需要在静止的物体和旋转的物体之间建立连接。因此,它使用的是由电刷和细小的电导丝组成的机电触点。

      这些产品容易出现高机械磨损,需要精确制造,从而推高了成本和故障率。Phoenix Contact的NearFi耦合器只需要简单的、不甚精确的位置,也可确保可靠、无磨损的传输。利用NearFi耦合器的优势,可以通过旋转组件中的旋转连接处传输数据和电力。这项技术将扩大制造商的应用和商业机会。

      转折性产品

      ADI公司与Phoenix Contact的合作创造了一款转折性的产品,即用于工业环境中高速无线通信的数据链路。它可用于任何协议,几乎没有信号传输延迟。双方的合作还催生了一种用于广泛工业应用的新型独立产品--ADMV9611/ADMV9621。ADI公司将从2021年秋季开始向其他客户提供这款产品。

      而这仅仅是开始。“没有电线却能实现有线功能”解决方案为ADI公司提供了进入一个新的小众市场的机会。ADI公司过去未曾涉足这个市场,但其中蕴藏着巨大的上升空间和创收潜力。

      ADI公司正在研究为使用计算机断层扫描(CT扫描)或其他成像相关设备等医疗设备的客户调整其全套数据链路解决方案。

      Young male nurse preparing patient for CT scan test in examination room
      在美国,每年要进行8000多万次的CT扫描。

      其他可能的应用领域包括机器人组件、工业制造设备,以及任何无线连接器传输要穿过玻璃墙或液体的应用——这是物理连接器无法实现的。这是一个价值几百万美元的机会。

      前方的路

      在通往创新技术和终端使用解决方案的道路上所面临的挑战是无法单靠一己之力应对的。为了更快地将产品推向市场,更快地创造收入,企业必须选择他们的合作伙伴,这时不仅要看他们的技术专长和深厚的领域知识,还要看他们携手合作的能力。

      ADI公司工业自动化和能源部总经理Mark Barry表示:“ADI公司与Phoenix Contact公司共同打造了一个定制解决方案,同时也是面向一个广泛客户群和众多市场的一种应用。我们需要这样的合作伙伴关系来推进技术,推动整个行业向前发展。”

      如今,由合作、参与和分享构成的真正合作伙伴关系正在推动ADI和Phoenix Contact这样的公司在创造互利商业成果的同时,打造完整而有效的解决方案。

      “在ADI,我们找到了毫米波频率无线通信的合作伙伴,实现我们对工业零延迟无线通信的愿景。”

      Martin Müller

      Phoenix Contact | BU自动化基础设施部门副总裁