（電子發燒友網周凱揚李誠）2022年6月15日，由全球知名電子科技媒體<電子發燒友>主辦的2022第六屆工業控制與通信技術研討會在線上成功舉辦。本次會議，意法半導體、ADI、TI、靈動、Microchip、SiliconLabs等國內外知名企業的專家和領導帶來了最新的技術分享。

Microchip：工業IOT和Microchip TSN工業解決方案

在本次由電子發燒友網舉辦的工業控制與通信技術研討會中，Microchip產品市場經理張天富，帶來了關于“工業IOT和Microchip TSN工業解決方案”的主題分享，并針對目前市場比較熱門的行業和TSN應用進行了介紹和分析，以及相應的解決方案。

張天富表示，TSN網絡能夠提供實時性、高可靠性以及帶寬保證的以太網服務，同時TSN網絡還能允許對實時性要求比較高的關鍵業務和非關鍵業務的綜合存在。其次，TSN是基于IEEE802.1和IEEE802.3開放性標準，他不依賴任何第三方廠商。

如Internet IP Profinet等，現有的工業以太網協議，均可運行在TSN網絡之上，并且共享TSN基礎網絡設施。由于TSN網絡的開放性。OT和IT網絡可以更好地融合，減少復雜的網關和協議轉換設備，為智能制造、邊緣計算等應用更好的賦能。

同時TSN網絡采用的是標準化的硬件和TCP/IP協議棧，在產品采購以及設備維護方面能夠更高效地控制成本。得益于可靠性高、兼容性強、運維成本低等特點，TSN網絡現已在工業控制、電動汽車以及自動駕駛應用等領域得到了廣泛的應用。

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在工業和汽車應用市場，有著超過30年經驗積累的芯片廠商Microchip，持續的對工業以太網產品進行投入，并且Microchip的TSN技術也達到了業界領先的水平，推出了一系列TSN解決方案的產品組合。

例如，針對TSN終端和網關設備的LAN966X系列低功耗TSN交換芯片，該系列芯片內置了Cortex-A7處理器，最高支持8個1G的以太網接口，以及PCIe、USB、SPI等豐富的外圍拓展接口。針對汽車應用，推出了LAN937X系列TSN交換芯片，該系列系芯片最高支持8個以太網接口，其中5個支持百兆T1接口，通過了嚴苛的ACE-Q100 Grade2認證，能夠滿足車規級應用的需求。同時，Microchip還針對TSN機架式和機框式設備，推測出了符合工業級應用標準的VSC7546TSN和VSC7549TSN系列交換芯片。

當然，Microchip在TSN領域的優勢不止于此，除了能夠提供一系列的產品組合之外，Microchip還能夠提供全棧式功能的TSN協議和應用軟件，高精度1288時間同步協議和軟件，以及IPV4和IPV6雙協議棧支持。同時還能提供完整的參考設計和評估板等一系列的開發工具，縮短客戶的產品研發周期，加速產品上市，搶占市場。

Silicon labs：安全、智慧的EFR32平臺加速工業自動化應用

Silicon labs是安全、智能無線技術領域的前沿品牌，在本次由電子發燒友網舉辦的工業控制與通信技術研討會中，Silicon labs現場應用工程師黃良軍，帶來了關于“安全、智慧的EFR32平臺加速工業自動化應用”的主題分享。

在本次研討會中，黃良軍針對現階段工業市場中，聯網照明、資產跟蹤和自動化作業這三類典型應用進行了詳細的解讀。同時，還總結出了工業類應用的四大訴求。第一，需要更長的電池壽命，技術上需要超低功耗的芯片和能耗優化的通訊協議棧，另外還可以通過能量收集技術來延長電池壽命。第二，需要可靠的連接，可以通過采用帶有更高前向糾錯率的協議棧，或者利用跳頻Sub-GHz、2.4G雙頻段的方式實現。第三，集成人工智能和機器學習通過內置AIML協處理器來進行本地的數據處理，從而達到降低功耗和避免網絡信道擁擠。第四，需要內嵌高安全性來避免異常代碼的執行以及應對非法破解，滿足最新的安全法規要求，以及安全功能的OTA。

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在本次研討會上，Silicon labs帶來了最新面向工業自動化應用的解決方案FG23。FG23是專為采用Sub-GHz專有協議開發設備的工業物聯網客戶群，量身打造的新品。該無線電支持世界范圍內所有常見的Sub-GHz頻段，在靈敏度方面比其他同類無線電提高了約3dB。這意味著這款SoC可以幫助開發人員實現更遠距離的通信，長達一英里以上。同時，在安全方面FG23還支持Silicon labs獨有的Security Vault專利技術，具有極高的安全性，能夠通過ARM PSA Leval 3的認證。

FG23具有高性能的無線傳輸功能，最高發射功率可達20dBm，靈敏度低至－160dBm，支持天線分集接收，并且具有極低的功耗，在14 dBm 825MHz時TX電流為25mA，接收電流只有4.2mA，待機電流低至1.2μA，并且支持超低功耗的Preamble感知喚醒功能。

得益于其優異的性能，FG23可以廣泛用于智能抄表、工業自動化、智能照明、樓宇自動化、IoT網關等諸多應用。

同時，Silicon labs還介紹了業界唯一一款集成了AI/ML加速器的XG24，該芯片的主要覆蓋智能家居、樓宇自動化、照明、便攜醫療、人工智能和機器學習等領域。通過對加速器的優化，XG24能夠分擔CPU的機器推斷運算工作量，其運算速度是Cortex-M的兩到四倍，能耗只有Cortex-M的1/6。借助于這個加速器，XG24可以在本地處理圖片數據，實現指紋識別，也可以處理音頻數據，實現例如聲控、電機故障檢測等功能。

處理的數據還可以是來自任何傳感器的按時間排列的數據，經過本地算法運算實現機器推斷。從而自動執行相應的行為。這個加速器讓人工智能和機器學習變得更高效，從而實現低能耗、低延遲，還能最大程度降低對網絡通信的依賴，安全性也得到提高。

為給用戶帶來一個更舒適的開發環境，Silicon labs還能為客戶提供定制化服務，可以幫客戶把固件和安全配置在出廠前預先燒錄到芯片中。這種預燒錄服務可以充分保護客戶軟件和信息的安全，避免在工廠生產階段發生泄密。

電子發燒友網：國產工控品牌站穩腳跟，TSN和5G崛起

本次技術研討會上，電子發燒友網的編輯周凱揚分享了《工控與工業通信市場的分析》，分析了產業內的機遇與挑戰。工業控制系統是不同類型的控制系統和相關設備儀器的統稱，主要包括控制設備、系統和網絡。從上游來看，主要分為工業控制/通信的芯片和模組，以及工業傳感器，中游主體為PLC、DCS和SCADA，這三大控制層的控制器與系統，工控與通信市場下游集中在工業機器人、工業路由、工業網關和工業互聯網平臺等應用上。

雖說受到疫情影響，工業自動化的部署有所減緩，但仍保持著正向增長。去年上半年缺芯影響較為嚴重，加上備貨有限和海外疫情反復，推動了延續自2020年底的火爆局面，突破了傳統的淡季需求，在第一季度實現了40%以上的同比增長，第二季度開始消化缺芯缺貨的恐慌情緒，需求逐漸走向常態化，持續至第三季度，兩季度平均同比增長11.9%左右，第四季度能耗雙控、原材料漲價和一定的疫情反復影響，進一步降低了需求，漲價的趨勢在今年上半年得到了體現。今年開年以來，國內外工業自動化廠商都發布了一系列漲價公告，而這還是建立在去年已經數次上調價格的基礎上。

口罩機為PLC等工控產品帶來的紅利正在慢慢緩下來，但由于疫情反復加上全球對于醫護用品的認知開始加強，醫療器械自動化生產仍將持續作為一個可觀的增長點。加之各國仍在堅持一定的防疫措施，尤其是國內，一些參與到此類產品生產中來的新企業，依然是一塊不可小覷的蛋糕，也是不少國內自動化廠商的業績增長點。

除醫護用品之外，半導體、鋰電、工業機器人等先進制造和OEM的需求增長同樣強勁，細化到產品上還是以小型PLC增長為主。大型PLC還是集中在電力、石油、石化和化工等項目型市場，受到疫情影響有一定減緩，但本身體量足夠大，所以市場總值依舊龐大。

在國內PLC市場，來自歐美和日本的外資品牌依然占據主導地位，尤其是西門子的市場份額近半。國內目前還是主要以中小型PLC為主，不少都已經站穩腳跟，開始市場滲透，比如剛才提到的口罩機。與此同時，從新品發布和企業年報中也可以看出，一部分廠商也在突破技術壁壘，推出和布局中大型PLC，比如寶信、傲拓等等，不過市場份額還是羅克韋爾等廠商占大頭。

在電子發燒友網開展的調研中，有近半的用戶認為PLC、DCS等控制層工控產品已經可以完美實現國產替代。不過這很大程度上是DCS帶來的信心，尤其是靠中控技術與和利時兩家在DCS市場高占比。但在下游產業中，國內的DCS還是以化工、石化為主，電力能源上的DCS還是國外品牌占據主導。

SCADA系統國內品牌的占比已經過半，但還有不少替代的空間。尤其是在外資品牌陸續開始收購，提高競爭力的情況下，把握綠色能源、智能電網和南水北調、智慧水廠這類水處理等熱門應用會是突破的契機所在。

在我們的用戶調研中，54.7%的用戶所用工業通信方式為工業以太網，31.3%的用戶在用現場總線，只有不到20%的用戶選擇了工業無線網。但工業無線網的增長速率還是可觀的，從HMS的統計數據中也可以看出，工業無線網的占比雖然保持不變，但8%的年增長率已經與工業以太網相近了。
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為了做到高效地使用、管理、維護、控制工業設備，需要以提供確定性服務質量的網絡通信平臺與技術作為支撐；工業制造網絡化與智能化升級，也對網絡提供確定性服務質量提出了要求，TSN時間敏感網絡成為趨勢。參與工業網絡與TSN融合研究工作的既包含以太網相關的行業標準組織（CC-Link、EtherCAT、PROFINET），還有國內的工業互聯網產業聯盟。

5G的到來也給工業無線網創造了新的機遇，但5G網絡才經歷了一波爆發式增長，目前還在完善方案中。雖然已經有了相關政策的推動，但不少工廠依然在觀望5G能給下一代工業通信網絡帶來怎樣的影響。這在我們的調查報告中也可以看出，新興工控與通信方案中，最吸引人的還是5G智慧工廠，占比達到了28%。

但5G工業互聯網仍存在一些挑戰，比如可靠性上，5G的可靠性還不能穩定維持在99.9999%以上的目標；在提高通信容量和效率上，也還是在部分區域進行試點，并沒有大規模擴展。最后也是最重要的一環，就是終端支持方面，目前支持5G的工業網關、路由器設備已經開始少量出貨，但終端設備仍不算多，未來參與進來的廠商數量增加、產品與技術完善程度更高，勢必會帶來成本的下降，促進終端普及。此外，5G技術融合后的網絡安全能力尚待提升，且供應鏈安全還不能完全把控，尤其是5G芯片。