意法半导体持续为工业自动化带来智能、高效与可持续的创新方案

自2013年4月在汉诺威工业博览会上正式推出以来，工业4.0革命便席卷全球，引发了新一轮的工业转型竞赛。在德国，它叫做工业4.0；在美国，它叫做工业互联网；在中国，它叫做中国制造2025。虽然叫法不同，但其核心含义都是“互联网+制造”。“互联网+制造”正在给人类社会带来巨变，引发传统工厂的智能化转型升级。作为智能工业的推动者，意法半导体（STMicroelectronics；ST）适时推出智慧工厂自动化系统为工业自动化注入创新活力的同时，也充分展示出工业通信给工厂自动化应用带来的强大驱动力。

在近日举办的慕尼黑上海电子展上，意法半导体聚焦可持续发展、智能出行、电源&能源、物联网&互联，向与会者展示基于意法半导体产品开发的四大应用领域的创新成果。其中最令电源网记者感兴趣的当属新智慧工厂自动化演示系统。

意法半导体自动化技术创新中心应用工程师黄凯杰表示，新推出的ST智慧工厂自动化系统延续客户非常青睐的ST微处理器和运行Linux环境的能力，拥有优异的人机交互功能，故障预测与报警功能。相比于此前推出的ST智能工厂自动化系统，带有人机界面屏幕的工业可编程逻辑控制(PLC)运行在STM32 MPU上，执行器工作状态和传感器的数据通过Sub-1GHz STM32WL的Lora网络实时上传云服务器，同时可下传控制指令给PLC，从而更好地帮助企业了解生产过程和设备状态，及时调整和优化生产计划，不仅提高了生产的灵活性和响应速度，也将帮助设备进行预测性维护，减少停机时间，提高设备效率。

STM32WL微控制器以Arm Cortex-M4内核架构为基础，在同一芯片上集成了通用微控制器和sub-GHz无线控制单元，支持LoRa、(G)FSK、(G)MSK和 BPSK调制。作为市场上首款可以连接LoRa低功耗广域网的系统级芯片，STM32WL继承了STM32芯片超低功耗特性，同时拥有深度集成设计，可实现灵活的资源使用和高效的电源管理，大大降低BOM成本。而且其功耗控制优秀，STM32WL系列采用与超低功耗STM32L4微控制器中实现的同种技术进行开发为需要通过sub-GHz收发器延长电池使用寿命和扩展RF 距离的应用提供相似的数字和模拟外设。此外，STM32WL的兼容性更强，STM32WL MCU提供了双电源输出和宽泛线性频率范围，以满足任何无执照RF频谱的需求。

值得一提的是，在现场展示的ST智慧工厂自动化演示系统中还有由ST自动化技术创新中心开发的一个带EtherCAT从站转IO-Link主站网关和8个IO-Link 从站设备，包括主控芯片是STM32G0的IO-Link RFID读取器STSYS-ACCFA006和IO-Link ToF传感器STSYS-ACCFA007，还有IO-Link振动传感器，IO-Link 8通道DI STSYS-ACCFA002, IO-Link 8通道DO STSYS-ACCFA003，以及IO-Link 4通道灯塔警示灯STSYS-ACCFA005和IO-Link 32通道气动电磁阀STSYS-ACCFA008等。其中，IO-Link从站设备都使用ST L6364芯片。两个传统的ON/OFF开关型传感器和两个启动/停止按钮被添加到8通道DI。

EtherCAT+IO-Link 8通道主站模块解决方案

IO-Link 32通道气动电磁阀

如今，IO-Link已成为工业领域中一种重要的通信方式。IO-Link主站通过各种现场总线或产品特定的背板总线进行数据通信。IO-Link主站可配有多个IO-Link端口（通道）。IO-Link设备可连接各个端口（点到点通信）。当IO-Link主站作为I/O系统的组件时，既可以直接在现场安装在控制柜中，也可以作为远程I/O安装。在谈及ST智慧工厂自动化系统使用IO-Link总线的优点时，黄凯杰介绍说：“一是它可以将传感器和执行器连接到自动化系统当中去，减少了接线，使系统有了标准的通信协议；二是它与原来的设备兼容性好，无需更换全新布线基础设施，即可将传统工厂环境升级到智能工厂环境；三是增加数据可用协议，可以实现更多复杂的数据通讯；四是它可以远程配置和监控设备；五是带有诊断信息。”

根据Omdia研究数据，工厂自动化市场将从2022年175亿美元增长到2026年238亿美元，年复合增长率达到12%。而且在工业应用转型方式中已呈现出两大趋势：一是设备与系统数字化，以及与云的融合，该趋势包括制造和物流自动化、机器人和自主系统，以及人工智能和工业物联网的普及；二是能源管理和能效改进，这一趋势包括推动电气化、电机控制智能化和节能化，以及能源基础设施改进。ST在工厂自动化和工业应用产品的设计和制造方面拥有三十多年的经验，拥有完整的工业应用解决方案，可以为工厂自动化提供从硬件到软件，到人工智能、预测性维护与安全的解决方案，包括为客户提供完整的产品组合，包括嵌入式处理、电源和模拟解决方案、传感器等，以及为客户整合所有这些产品，并按照目标应用优化产品和解决方案。

而以工厂自动化为例，意法半导体通过构建能效和可靠性更高的流程控制系统，能够提供STM32MCU/MPU、运动传感器/环境传感器/光学传感器、硅基分立器件、模拟信号处理芯片、电流隔离驱动器、IO-Link和工业以太网接口芯片等，来降低成本、提高质量，减少环境影响，赋能工业4.0。为积极促进产品落地，ST还为工业市场打造了专门的生态系统：提供全套的方案给客户评估，包括免费开发板，快速入门和开发原型，大量参考设计，模拟产品性能的软件工具，在线/现场技术支持，丰富的营销活动，以及通过联合实验室展开的各种合作项目。

2025年，电源和能源市场规模预计将达到46亿美元，复合年增长率为8.5%；电机控制市场预计将增长到39亿美元；自动化市场的复合年增长率约为9%。为了在2027年实现碳中和，更好地解决工业自动化面临的难题，以及给亚洲工业客户的开发活动提供有力而高效的技术支持，ST建立了电源和能源、电机控制和自动化三大技术创新中心。电源和能源技术创新中心主要专注于能源产生和分配、消费类电子产品电源、照明等领域；电机控制则关注专业电器、工业电机控制器、工业运输和其他消费品，以优化从电能到动能的转换效率；自动化技术创新中心方面，ST以实现电能的智能使用，赋能智慧城市、智能楼宇、智能家居、智能农业等领域的自动化。同时ST致力于与技术领导者和重点工业客户积极合作，加速市场渗透，通过动态的分销网络，发现更多亚洲大众市场的潜在商机。

未来，意法半导体将持续深耕工业市场，为工业自动化领域提供更多具有竞争力的创新解决方案，助力打造出一个更加智能、高效与可持续的未来。