電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）工業(yè)4.0浪潮下的工廠正在向更智能的方向轉(zhuǎn)變。智能化工廠其中一個顯著的特點就是有著海量的用于輔助智能決策的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)要求智能工廠的網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)健、安全、快速的連接，但現(xiàn)在的可用方案種類繁多，讓人眼花繚亂、難以抉擇。

智能工廠發(fā)展趨勢：連通性增加

制造廠商為了提高整體生產(chǎn)力和成本效益，正在推進制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。智能化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是這個轉(zhuǎn)型過程中經(jīng)常被提及的概念。其中，離不開一個核心概念——數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在工廠智能中心被機器學習和人工智能技術(shù)加以利用，使整個工廠能夠更有效地獲取對設(shè)備制造過程的新見解，并提供實時性業(yè)務(wù)。

無論現(xiàn)在的工業(yè)場景是否足以收集足夠的工廠數(shù)據(jù)用于啟用這些智能化的擴展，起碼可以肯定的一點是，生產(chǎn)力的提高需要更多的數(shù)據(jù)傳輸接口無縫連接，需要更多設(shè)備之間有更多的連接。現(xiàn)在的工業(yè)場景，部署在邊緣的傳感器數(shù)量正在增加，這是有目共睹的，與此同時連接基礎(chǔ)設(shè)施到邊緣的帶寬自然會增加。更多傳感器和更多端口也讓工業(yè)控制系統(tǒng)上需要更多的I/O接口，需要能夠支持更多設(shè)備和更多節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)。

最具代表性的例子是工業(yè)中的機器人控制系統(tǒng)，想要實現(xiàn)精度更高的智能化控制，就意味著需要更高的分辨率，也意味著更多的帶寬要求。

智能工廠中各設(shè)備連通性的增加是實現(xiàn)智能化的前提，各類互聯(lián)互通的設(shè)備數(shù)量都在不斷增長，并且每一個都向工廠提供著越來越多的數(shù)據(jù)。

工業(yè)連接中的RS-485

在工業(yè)連接中不提及RS-485那肯定是不完整的，作為一項行業(yè)標準，RS-485可以在有電子噪聲的環(huán)境下進行長距離有效率的通信，在線性多點總線的配置下，可以在一個網(wǎng)絡(luò)上有多個接收器，在工業(yè)環(huán)境中有大量應(yīng)用。

雖然是已經(jīng)存在四十多年的老技術(shù)，但RS-485在工業(yè)場景里無處不在，這要歸功于它足夠的靈活性。該標準只規(guī)定了物理層，因此很多協(xié)議都可以應(yīng)用其中，比如PROFIBUS、Hiperface DSL、Modbus RTU等等。RS-485最多支持256個節(jié)點的點對點或點對多網(wǎng)絡(luò)，距離也相當長，100kbps下可以達到1km。

在現(xiàn)在的收發(fā)器支持下，通過均衡和拓展COT，其傳輸距離還有進一步提高的空間。這類收發(fā)器普遍共模范圍都很高，所以可靠度是沒問題的，而且現(xiàn)在為了契合工業(yè)場景的發(fā)展，大量的保護功能也被加入了進來，傳統(tǒng)但靈活的RS-485在智能工廠里仍舊承擔著傳輸數(shù)據(jù)的重任。

工業(yè)連接中的多點LVDS

多點LVDS，也被稱為M-LVDS，專門為增強背板連接設(shè)計的接口，也是替代高速RS-485的一種常用方案。多點LVDS結(jié)合了RS-485和LVDS的精華，RS-485有靈活多點的優(yōu)勢，但功耗和速度跟不上智能化需求，LVDS則只在PCB點對點連接上極為強勢，高速且低功耗。

多點LVDS充分結(jié)合了RS-485靈活多點和LVDS高速低功耗的優(yōu)勢，在工業(yè)場景大型多點網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了重要的作用。

在背板連接設(shè)計中，多點LVDS可以實現(xiàn)至少32個節(jié)點之間的通信，在對應(yīng)收發(fā)器的支持下各個通道速度可以達到250Mbps，與標準CMOS輸出相比，多點LVDS的共模范圍更寬，相對更穩(wěn)健可靠。多點LVDS可以讓終端節(jié)點添加更多智能設(shè)備，如視覺傳感器、溫度傳感器，用于獲得更多工業(yè)現(xiàn)場信息。

現(xiàn)在智能工廠中常見的邏輯控制器、狀態(tài)監(jiān)控或任何使用背板的分布式計算系統(tǒng)，都是使用多點LVDS的典型應(yīng)用。

小結(jié)

高速RS-485和多點LVDS以各自的優(yōu)勢在智能工業(yè)連接中提供了不同的連接特性，在具體的工業(yè)應(yīng)用中，需要綜合考慮帶寬、性能和穩(wěn)健性要求，選擇更合適的連接手段。