形成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的基礎是不同設備之間通信，在云端進行數(shù)據(jù)收集、處理和共享。本文將探討專門構建的三頻解決方案 (Wi-Fi、藍牙、802.15.4) 如何在IIoT采用的各種協(xié)議之間實現(xiàn)無縫通信。

工業(yè)基礎設施包含通過Wi-Fi、藍牙或802.15.4 (Thread、Zigbee、Matter) 連接的各種互連組件，例如傳感器、終端節(jié)點、控制器和處理器。IIoT解決方案需要這些設備之間能夠互操作，另外這些無線協(xié)議還要具備強大的性能。

恩智浦的無線連接解決方案提供一系列器件，支持主要無線技術 (Wi-Fi、藍牙、802.15.4) 共存，實現(xiàn)傳感器到云端的無縫通信，釋放工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全部潛力。

我們將探討工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域的一些具體用例，并介紹如何通過升級無線連接來解決這些挑戰(zhàn)。

智能工廠管理系統(tǒng)

為了提高安全、質(zhì)量和效率，機器和機器人等制造設備必須連接起來，以便收集、處理和共享數(shù)據(jù)，并提出提高效率的建議。工業(yè)控制系統(tǒng)中的HMI屏幕是操作員與工廠車間機器之間的用戶界面。屏幕必須連接到云端，以便遠程訪問和共享關鍵指標或數(shù)據(jù)。

恩智浦的RW61x解決方案搭載應用專用的260MHz Arm Cortex-M33內(nèi)核，采用Wi-Fi、BLE和802.15.4三頻無線通信技術，從而解決這一問題。這款單芯片解決方案不僅能節(jié)省成本，還能提供支持多協(xié)議用例的靈活性，例如與Thread網(wǎng)絡上的終端節(jié)點進行通信或通過Wi-Fi共享數(shù)據(jù)。RW61x可以在獨立模式或網(wǎng)絡協(xié)處理器模式 (NCP) 下作為獨立的無線MCU使用，搭配主機處理器或微控制器。

此框圖展示了RW61x在獨立模式或網(wǎng)絡協(xié)處理器模式下，與恩智浦的i.MX RT1060 MCU一起應用于具備HMI屏的工業(yè)控制系統(tǒng)。

對于需要更高處理性能的應用，建議在無線協(xié)處理器模式 (RCP) 下，將恩智浦的i.MX93處理器與IW612 Wi-Fi 6三頻、IW610 Wi-Fi 6三頻或IW416 Wi-Fi 4+藍牙解決方案搭配使用。

盡管將恩智浦的無線連接解決方案與恩智浦處理器搭配使用能夠提供易用性和軟件兼容性，但這些三頻無線解決方案也可以與使用第三方非恩智浦處理器的現(xiàn)有應用搭配使用。

智能能源管理系統(tǒng)

隨著市場逐漸轉(zhuǎn)向建造節(jié)能設備和系統(tǒng) (如智能電表和太陽能逆變器)，收集和跟蹤能源消耗的工作量也日益增加。智能電表能夠收集、監(jiān)測和處理電力及電壓數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶和計費中心，用于分析趨勢和優(yōu)化能耗。太陽能逆變器則將電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將這些電力傳輸給各種負載。

智能電表和太陽能逆變器可以通過Zigbee、Thread或藍牙等窄帶無線技術進行通信。它們可借助Zigbee或Thread收集能耗、異常和維護周期等信息。藍牙技術可用于調(diào)試網(wǎng)絡上的智能設備，網(wǎng)絡擴容或擴展互聯(lián)設備網(wǎng)絡變得更容易。當這些能源設備使用Wi-Fi連接時，它們能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到云端、家用能源顯示器或家庭控制面板，以顯示有關發(fā)電、不同系統(tǒng)或電器的使用情況及省電等信息。

恩智浦為智能能源管理系統(tǒng)提供了一款解決方案。物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化的IW610 Wi-Fi 6三頻解決方案在無線協(xié)處理器 (RCP) 模式下可以與i.MX 91處理器搭配使用，從而實現(xiàn)智能電表、太陽能逆變器或其它智能能源應用的無線連接。IW610支持SDIO、USB、UART和SPI等多種主機接口，可以與多種恩智浦處理器或第三方非恩智浦處理器搭配使用。

此外，將i.MX 91與IW612 Wi-Fi 6三頻解決方案或IW416 Wi-Fi 4+藍牙解決方案搭配使用，可以擴展連接解決方案，分別適用于需要較高或較低無線性能的應用。而對于處理性能要求較低的應用，RW61x可以作為MCU和連接的單芯片解決方案。

此框圖所示為一個完全互聯(lián)的智能能源管理系統(tǒng)，其中RW61x用于智能電表應用，而i.MX 91與IW610相結合用于太陽能逆變器應用。

本文作者：Aditi Patel，恩智浦半導體無線連接解決方案業(yè)務部產(chǎn)品經(jīng)理。Aditi Patel目前擔任恩智浦無線連接解決方案業(yè)務部的產(chǎn)品經(jīng)理。她專注于工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)領域的Wi-Fi、藍牙和802.15.4產(chǎn)品，并為大眾市場支持創(chuàng)建內(nèi)容。她擁有杜克大學工程管理碩士學位，在圣何塞辦公。