自撥號(hào)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以來，世界已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。如今，設(shè)備可以通過各種無線協(xié)議相互通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)已成為流行語，但是制造業(yè)中的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有潛力為先進(jìn)的制造商帶來實(shí)際的生產(chǎn)率提升。連接電子工業(yè)協(xié)會(huì)（IPC）現(xiàn)在正在為連接工廠中的數(shù)據(jù)格式和通信定義統(tǒng)一框架，這將使工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為主流。

盡管制造業(yè)中工業(yè)IoT的許多支持者傾向于將重點(diǎn)放在軟件和網(wǎng)絡(luò)上，但是如果沒有PCB設(shè)計(jì)師的辛勤工作，工業(yè)界將看不到這些收益。將所需的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能集成到新的制造資產(chǎn)中并開發(fā)用于集成舊系統(tǒng)的電子產(chǎn)品時(shí)，PCB設(shè)計(jì)人員將面臨許多挑戰(zhàn)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的硬件體系結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，PCB設(shè)計(jì)人員在創(chuàng)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮其設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

制造業(yè)中工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本要素

為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的任何PCB 將需要包含一些重要元素。這些元素對(duì)于收集度量，處理數(shù)據(jù)以及促進(jìn)新舊制造資產(chǎn)之間的通信至關(guān)重要。

無線電通信與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要一種或多種無線通信協(xié)議來在設(shè)備之間共享數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站。諸如Bluetooth和WiFi之類的協(xié)議非常適合用于制造狹窄空間內(nèi)的資產(chǎn)，而LPWAN協(xié)議則非常適合于分布在更大面積上的資產(chǎn)之間的無線通信。

在制造業(yè)中用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也很重要。多個(gè)工廠資產(chǎn)需要相互通信，但它們也需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制室。一種選擇是使用基站/信標(biāo)在WiFi或藍(lán)牙上實(shí)現(xiàn)星形拓?fù)洹＿@將允許從不同設(shè)備上的傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，并且可以通過以太網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)之間共享數(shù)據(jù)。在資產(chǎn)之間的連接性發(fā)生變化的工廠中（例如，當(dāng)制造資產(chǎn)移動(dòng)時(shí)），通過標(biāo)準(zhǔn)無線協(xié)議的網(wǎng)狀拓?fù)涫且粋€(gè)更好的選擇。

混合信號(hào)功能

在某種程度上，制造資產(chǎn)純粹是模擬設(shè)備，尤其是傳統(tǒng)系統(tǒng)。較新的制造系統(tǒng)將包括將測(cè)量結(jié)果作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出的傳感器，但是要向較舊的系統(tǒng)添加監(jiān)視功能，則需要將傳感器與電路板集成在一起，以便可以測(cè)量模擬信號(hào)并通過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。將無線電通信功能添加到這些板后，這些設(shè)備將在混合信號(hào)狀態(tài)下運(yùn)行，因此應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。

能量消耗

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

客制化

上面列出的幾點(diǎn)應(yīng)強(qiáng)調(diào)在制造業(yè)中集成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的其他要求。這些系統(tǒng)的PCB不可避免地需要在外形尺寸，組件布置和與新舊系統(tǒng)集成的嵌入式軟件方面進(jìn)行大量定制。COTS單板計(jì)算機(jī)和開發(fā)板可能不適用于每個(gè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

制造業(yè)中用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備也需要安裝在狹窄的空間中，并通過機(jī)械方式固定在設(shè)備上。這對(duì)部件和連接器的尺寸以及它們的布置施加了限制。適應(yīng)所有這些要點(diǎn)需要極端的定制，這可能是標(biāo)準(zhǔn)PCB制造工藝無法實(shí)現(xiàn)的。在這里，需要新的制造工藝來生產(chǎn)這些復(fù)雜的小批量設(shè)備。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)電子的增材制造

由于制造業(yè)中用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備必須高度定制化并以相對(duì)較低的產(chǎn)量生產(chǎn)，因此使用增材制造系統(tǒng)生產(chǎn)這些產(chǎn)品是理想的選擇。

除了固定的交貨時(shí)間和可預(yù)測(cè)的成本結(jié)構(gòu)外，增材制造還為PCB設(shè)計(jì)人員提供了許多其他好處。這些系統(tǒng)消除了傳統(tǒng)PCB制造工藝所施加的設(shè)計(jì)約束。這使PCB設(shè)計(jì)人員可以自由地創(chuàng)建用于工業(yè)IoT監(jiān)視和通信的復(fù)雜電子設(shè)備。

用于監(jiān)控遺留制造資產(chǎn)并在整個(gè)工廠內(nèi)提供連通性的新電子產(chǎn)品必須高度定制，并且通常是一次性設(shè)計(jì)。增材制造系統(tǒng)是生產(chǎn)這些設(shè)備的理想選擇。設(shè)計(jì)人員可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)，組裝，測(cè)試和部署用于新監(jiān)視和通信系統(tǒng)的單個(gè)PCB。

用增材制造系統(tǒng)創(chuàng)建的設(shè)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(chǎn)用于制造資產(chǎn)的電路板，可使設(shè)計(jì)人員嘗試獨(dú)特的互連架構(gòu)，組件和天線嵌入以及復(fù)雜形狀。設(shè)計(jì)PCB的架構(gòu)和形狀的這種自由將幫助設(shè)計(jì)人員為制造業(yè)中的工業(yè)IoT創(chuàng)建可定制的解決方案。