自撥號互聯網時代以來，世界已經走了很長一段路。如今，設備可以通過各種無線協議相互通信。因此，物聯網已成為流行語，但是制造業中的工業物聯網有潛力為先進的制造商帶來實際的生產率提升。連接電子工業協會（IPC）現在正在為連接工廠中的數據格式和通信定義統一框架，這將使工業物聯網成為主流。

盡管制造業中工業IoT的許多支持者傾向于將重點放在軟件和網絡上，但是如果沒有PCB設計師的辛勤工作，工業界將看不到這些收益。將所需的工業物聯網功能集成到新的制造資產中并開發用于集成舊系統的電子產品時，PCB設計人員將面臨許多挑戰。工業物聯網設備的硬件體系結構至關重要，PCB設計人員在創建工業物聯網基礎設施和設備時應考慮其設計選項。

制造業中工業物聯網的基本要素

為工業物聯網設備設計的任何PCB 將需要包含一些重要元素。這些元素對于收集度量，處理數據以及促進新舊制造資產之間的通信至關重要。

無線電通信與網絡架構

工業物聯網設備需要一種或多種無線通信協議來在設備之間共享數據并將數據發送到基站。諸如Bluetooth和WiFi之類的協議非常適合用于制造狹窄空間內的資產，而LPWAN協議則非常適合于分布在更大面積上的資產之間的無線通信。

在制造業中用于工業物聯網的網絡架構也很重要。多個工廠資產需要相互通信，但它們也需要將數據發送到中央控制室。一種選擇是使用基站/信標在WiFi或藍牙上實現星形拓撲。這將允許從不同設備上的傳感器節點收集數據，并且可以通過以太網在節點之間共享數據。在資產之間的連接性發生變化的工廠中（例如，當制造資產移動時），通過標準無線協議的網狀拓撲是一個更好的選擇。

混合信號功能

在某種程度上，制造資產純粹是模擬設備，尤其是傳統系統。較新的制造系統將包括將測量結果作為數字數據輸出的傳感器，但是要向較舊的系統添加監視功能，則需要將傳感器與電路板集成在一起，以便可以測量模擬信號并通過ADC轉換為數字數據。將無線電通信功能添加到這些板后，這些設備將在混合信號狀態下運行，因此應進行相應的設計。

能量消耗

盡管始終要考慮用電成本，但并非所有監視設備都可以通過壁裝電源插座來提供電能。必須是可移動的或無法連接到附近電源的監視設備將需要用掉電池電源，因此組件應消耗盡可能少的電能。這需要明智的組件選擇和專門針對電池供電設備的功率調節方案。

客制化

上面列出的幾點應強調在制造業中集成工業物聯網的其他要求。這些系統的PCB不可避免地需要在外形尺寸，組件布置和與新舊系統集成的嵌入式軟件方面進行大量定制。COTS單板計算機和開發板可能不適用于每個工業物聯網系統。

制造業中用于工業物聯網的設備也需要安裝在狹窄的空間中，并通過機械方式固定在設備上。這對部件和連接器的尺寸以及它們的布置施加了限制。適應所有這些要點需要極端的定制，這可能是標準PCB制造工藝無法實現的。在這里，需要新的制造工藝來生產這些復雜的小批量設備。

工業物聯網電子的增材制造

由于制造業中用于工業物聯網的設備必須高度定制化并以相對較低的產量生產，因此使用增材制造系統生產這些產品是理想的選擇。

除了固定的交貨時間和可預測的成本結構外，增材制造還為PCB設計人員提供了許多其他好處。這些系統消除了傳統PCB制造工藝所施加的設計約束。這使PCB設計人員可以自由地創建用于工業IoT監視和通信的復雜電子設備。

用于監控遺留制造資產并在整個工廠內提供連通性的新電子產品必須高度定制，并且通常是一次性設計。增材制造系統是生產這些設備的理想選擇。設計人員可以在幾個小時內生產，組裝，測試和部署用于新監視和通信系統的單個PCB。

用增材制造系統創建的設備也可以完全定制為幾乎任何幾何形狀。使用附加工藝生產用于制造資產的電路板，可使設計人員嘗試獨特的互連架構，組件和天線嵌入以及復雜形狀。設計PCB的架構和形狀的這種自由將幫助設計人員為制造業中的工業IoT創建可定制的解決方案。