转动未来:ABB电机与发电机以“零碳”驱动绿色新程

4月8日,上海ABB电机与发电机工厂迎来了一场以“双庆同行定初心,零碳制造转不息”为主题的工厂媒体开放日活动,以此庆祝ABB电机与发电机在华两家企业(ABB高压电机有限公司与上海ABB电机有限公司)成立二十与三十周年。这一节点不仅是ABB深耕中国市场的里程碑,更是其以技术创新和零碳制造助力中国工业绿色转型的坚定承诺。在中国提出“双碳”目标、全球能源转型加速的背景下,ABB如何通过高效电机技术与本土化战略,为中国工业注入绿色动力?这场活动给出了答案。

“本土研发+场景适配”,双轮驱动能源转型

“在中国,为中国”,这句ABB反复强调的战略口号,贯穿了其在中国市场的多年深耕历程。从技术引进到本土化创新,ABB在中国的每一步都紧扣中国工业发展的脉搏。

自进入中国市场以来,ABB电机已广泛应用于重工、轻工等主要工业领域。通过深耕行业应用,ABB不仅提供专属的电机解决方案,还针对中国绿色转型和“双碳”目标的需求,专注于高能效电机的研发。近年来,ABB不断推出针对水、船舶、食品、暖通空调等多个行业的高效电机方案,帮助客户显著降低能源消耗和生产成本。

“ABB始终致力于通过创新技术助力企业实现节能增效。”ABB中国IEC低压电机本地业务单元负责人罗辉指出,“我们持续在中国投入研发人员和工程人员,通过创新和行业深耕,向高能效转型,不断挑战更高能效、更高性能的电机产品,助力中国的能源转型需求以及工业升级的需求。”

这种技术创新不仅体现在产品性能的提升上,更体现在对行业需求的深刻理解中。在不断拓展技术边界和应用范围的同时,ABB正以更全面、更深入的方式,推动中国工业向高效、绿色方向迈进。正如ABB大电机与发电机业务单元亚太区负责人杨文广在访谈中所言:“我们已构建起覆盖研发、生产及服务的全价值链体系,推出适配中国市场的各类高压电机及永磁轴带发电机等创新产品。并在工业能效、船舶动力等领域实现规模化应用。”

此外,为满足中国细分市场的多样化需求,2021年,ABB发起”蛟龙”项目,这支完全由中国本土研发团队主导的创新工程,诞生了M2QA、M2BAF等适配中国工业场景的低压电机产品线。今年,ABB响应我国对高能效电机的紧迫需求,针对食品、水处理、暖通空调及石油化工行业,推出全新升级至一级超高效 (IE5)水平的M2QA-FB、M2BAF、M2JAX电机。这种“技术本地化+场景适配”的双轮驱动模式,正在成为ABB持续深耕中国市场的核心竞争力。

左起分别为ABB电机与发电机业务中国区市场与销售负责人张建刚、ABB大电机与发电机业务单元亚太区负责人杨文广、ABB中国IEC低压电机本地业务单元负责人罗辉

零碳标杆:可持续发展的“方法论输出”

在工业绿色转型的大背景下,电机作为工业领域的核心动力设备,其节能增效贯穿于整个产品的生命周期。ABB通过系统性工程的方法,在电机和发电机的全生命周期中落实可持续发展理念,帮助客户实现降本增效。

杨文广阐述道,ABB从设计阶段就选用低能耗材料,生产过程中实施环保评估,运行过程中确保高效稳定,并通过ABB Ability™数字化系统优化运行效率,最终帮助客户实现更加精益、绿色和可持续的发展。

在帮助客户实现绿色能源转型和可持续发展的同时,ABB以2030年实现自身净零排放为目标,通过采用可再生能源发电、用ABB的高效电机替换旧电机等举措,实现自身的可持续发展。据悉,ABB电机与发电机两座工厂均被上海市经济和信息化委员会评选为“零碳标杆工厂”。这一荣誉不仅是对ABB环保实践的认可,更为工业领域绿色转型提供了切实可行的路径。

IE5与IE6的能效革命,定义行业新标杆

在“双碳”目标的政策倒逼下,中国工业领域的电机能效升级已进入深水区。根据《绿色低碳转型产业指导目录(2024年版)》要求,重点能耗行业必须将最低能效标准提升至IE4等级。据罗辉介绍,ABB此次推出的IE6超高能效电机,不仅将能效提升至比IE5高出15%~20%的水平,更通过与IE3电机尺寸兼容的设计,实现了对传统设备的无缝替换。

罗辉指出,IE6电机的推出并非要淘汰现有产品线,而是为高耗能行业提供了更具经济性的升级路径。不同场景的电机,不同功耗有不同适用性的需求。ABB会始终秉承从IE3一直到IE5或者IE6,甚至以后推出更高能效电机的使用,适配不同类负载、不同类客户、不同耗能客户的适配需求。

值得关注的是,ABB并未将IE6视为技术终点,并将通过在材料科学和制造工艺上的持续投入,在探索更高能效等级的可能性。

创新永续,共筑零碳未来

从零碳工厂的示范效应,到IE6电机的技术突破,再到全生命周期的系统解决方案,ABB正在为中国工业的绿色转型提供可复制的路径和可借鉴的样本。

当被问及中国市场对ABB全球布局的意义时,ABB电机与发电机业务中国区市场与销售负责人张建刚指出,ABB的愿景、产品组合和可持续发展战略与中国“十四五”规划高度契合。中国作为ABB全球第二大市场,不仅是其技术创新的策源地,更是其全球布局的重要一环。随着中国企业在生产能效和可持续发展方面的全球领先地位日益凸显,ABB通过持续的研发投入和技术创新,确保产品与解决方案更好地适应中国市场需求。

同时,随着越来越多的中国企业“出海”,ABB电机与发电机业务正助力这些企业在海外市场获得更可靠的产品和服务支持。这种双向赋能不仅巩固了ABB在中国市场的领先地位,也为其全球业务注入了新的活力。

在净零排放的全球赛道上,ABB始终与中国同行,以创新之力,驱动绿色高效的新工业时代。

从芯片到系统,ADI如何用系统化创新重构工业自动化技术路径?

在工业4.0与智能制造深入推进的当下,工控现场的技术需求早已从“单点突破”演进为“系统协同”。如何在保障精度与可靠性的同时,实现模块化部署、快速开发与工程闭环,成为芯片厂商转型系统级解决方案提供者的关键考验。

在近日的2025慕尼黑电子展现场,ADI以一系列围绕感知、驱动、通信与测量的创新成果,向行业展示了其在工业自动化领域的技术深度与系统广度。工控网注意到,ADI此次发布的核心方案不仅体现了技术能力的集成化趋势,更透露出其战略重心正从“芯片性能”迈向“现场解决”层面的深度转型。

感知与驱动的闭环构建,瞄准“断电即失控”这一老大难问题

在智能机器人与运动控制日益复杂的工业现场,传统传感器系统面临“精度不足、断电丢位、控制不稳”等多重挑战。工控网认为,ADI此次展出的ADMT4000角度及多圈位置编码器,正是针对这些行业痛点推出的系统级创新产品。

ADI中国区工业市场总监蔡振宇表示,ADMT4000采用双磁传感器设计,正交90度排列,使角度检测精度达到±0.25°,并通过电磁效应实现“断电记忆”功能,最多可记录46圈旋转数据,保障机器人在断电后依然可定位至精确角度,无需重新标定。这项无源记忆技术的核心在于“寄存器在磁场变化中自触发写入”,摆脱了对电池和备用电源的依赖。

同时,蔡振宇指出,该芯片还可搭配激光测距传感器,实现角度+距离的双重实时感知,为协作机器人、关节臂和智能移动平台提供更稳定的状态识别能力。对此,在工业拓展的角度来看,我们认为这种“双冗余感知+断电保护”的策略,为工业机器人稳定运行与边缘智能控制提供了可复制的感知范式。

在驱动端,ADI展示了TMCM-1290步进电机控制模块及MAX22216电磁阀驱动芯片,构建起一条自感知至执行的完整闭环路径。

蔡振宇表示,TMCM-1290集成了StealthChop2静音技术,搭配八点轨迹正弦波规划算法,在液体搬运等对轨迹平稳性要求极高的场景中,展现出优异性能;而MAX22216支持4通道3A半桥输出,满足多电磁阀并发控制需求,极大提升夹持动作的精度与稳定性。他还透露,ADI正开发下一代集成FOC算法、功率模块与预驱动功能于一体的单芯片驱动方案,面向人形机器人关节控制等未来高集成应用。

工控网认为,ADI将步进电机、功率模块与控制算法集成于一体,代表了“控制即芯片”的演进方向。这不仅优化了设计效率,更显著降低了多供应链集成所带来的不确定性风险。在当前“人形机器人”“柔性抓取系统”等场景日益丰富的背景下,软硬解耦再重构的趋势愈发明显。SoC级驱动方案的落地,将真正加速边缘控制能力向下沉延展,推动工业机器人迈入“即插即控”的实用新阶段。

从测量精度到产线效率,ADI打造“交钥匙”工业测量生态

自动化传感器的挑战,除了精度,更在于批量部署过程中的标定效率与一致性控制。本次展会,ADI重点展示了MAX40109压力传感器芯片与配套的384通道工厂校准平台,构建起从前端感知到产线部署的一站式校准方案。

蔡振宇指出,MAX40109集成AFE与可编程增益放大器,能直接输出数字信号,且内置多次可编程存储器,支持温度补偿与校准数据永久保存。搭配ADI自研的高并发校准平台,每轮可支持12个插槽、总共384通道同时进行压力标定,其效率相比传统单颗标定方案提升数十倍。

可以看出,ADI不只是提供高性能芯片,更通过“芯片+平台”组合降低了客户的系统集成门槛,尤其适用于石化、能源等高可靠性领域,帮助客户以工程视角解决“规模应用难”的技术瓶颈。

在高端测量系统领域,ADI则以模块化策略切入LCR测试、射频分析及电源信号生成等环节,体现出其在仪器仪表行业的深度积累。

ADI仪器仪表事业部高级市场经理姜海涛介绍,ADI的8端口VNA系统基于ADL5960/5961射频前端芯片,覆盖10MHz–20GHz频段,采用FMC模块设计,可灵活对接客户自有处理平台,适用于高频PCB、多通道IC并行测试等场景。

针对中小仪器厂商面临的研发周期与成本压力,姜海涛指出:“ADI提供从芯片、模块、评估板到生产文件授权的完整模式,帮助客户在6~8个月内快速量产设备。”

另外,ADI中国区电源业务高级市场经理黄庆义介绍了基于LT8440的以太网APL温度变送器方案,通过三重限流和双重容错设计满足APL本安标准。该电源芯片还能智能功率管理:低于18.5V时自动限功率,高于则限电流不超35mA,保障高危环境下稳定运行。

随着工业现场对“安全即合规”的要求愈加严格,电源系统的设计已不再是单点功能问题,而是整体系统设计合规性的关键起点。

从机器人感知系统、智能电机驱动,到传感器批量标定平台、高端测量与仪器方案,再到电源和通信集成模块,ADI正在构建一条完整的“工业自动化技术基础设施”路径。

这不仅是芯片层面的技术演进,更是一种围绕工程落地、系统部署、现场可靠性的全栈式战略布局。

工控网总结认为,随着工业场景复杂度提升、客户对交钥匙方案与快速部署的需求激增,ADI这种“产品+平台+生态”的三维发展模式,将为行业提供更高质量、更具系统性的自动化解决方案,真正实现“从实验室走向车间,从芯片走向工厂”。

增强自主移动机器人的安全性

如今,机器人已引入工业设施,用于帮助提高生产力,提升效率。在工业 4.0 向工业 5.0 过渡的进程中,工业制造商一直在积极利用人工智能等先进技术,努力提高竞争力,同时聚焦以人为本的策略和可持续发展。企业为了追求更高的效率和质量,纷纷寻求增强人机交互,这一趋势大大促进了自主移动机器人 (AMR) 的广泛应用。

AMR 需要综合的软硬件系统,才能与现代制造或仓储设施中的操作员协同工作。机器人会产生较大的冲击力且移动速度较快,因此可能会带来一定的风险,例如在意外碰撞中导致工人受伤。我们必须谨慎管控此类风险,不仅要制定相关的操作流程,还要注重机器人本身的设计。

如何设计出能安全有效地与人类协作的 AMR 系统,需要考虑哪些关键要素?本文进行了探讨。我们将分析安森美 (onsemi) 的先进解决方案如何作为 AMR 子系统的基本构建模块,为设计人员提供了既提高生产力又不影响安全性的有力工具。

自动化与人类并肩成长

工业机器人的广泛应用始于 20 世纪 60 年代的计算机时代。过去二十年来,数字技术进步催生了能够在复杂环境中导航并与团队合作完成任务的协作型移动机器人。

随着工业自动化从工业 4.0 向工业 5.0 发展,人机交互水平将进一步推动对 AMR 的需求。

AMR 成本效益高、易于部署,并且可以与操作员协同工作,实现比单独工作更好的效果。例如,协作机器人在速度、准确性和一致性上表现出色,成为焊接和装配线工作等重复性任务的理想选择,从而使工人可以专注于需要更高认知技能的更复杂任务。

传统的固定机器人可以与人物理分隔开来,以防止人员受伤,在引入了共享工作空间的概念后,新的挑战随之而来。AMR 必须能够感知突如其来的外力并在必要时快速停止运动。尽管在工作场所与人和物体发生碰撞难以避免,但机器人必须能够减少冲击以防止人员受伤和物品损坏。对此,机器人设计师可以利用传感技术和视觉系统的进步来克服这些挑战,并将机器人的力量和精度与人的创造性问题解决能力更紧密地结合起来。

AMR 中的关键子系统

AMR 使用多个传感器、人工智能和先进算法与环境交互,从而做出决策、检测障碍物并与操作员和其他机器安全协作。

下方的功能框图(图 2)展示了 AMR 系统的典型设计,其中的基本子系统包括运动控制、传感、照明、电源、充电及通信。

在本文中,我们将重点关注传感、电机控制和照明子系统。

传感子系统

传感器使机器人能够适应所在的操作环境,并根据实时数据做出决策。传感器有多种类型,包括成像、超声波、红外、电感和惯性传感器,旨在增强机器人的导航能力和安全性。为应对装载坡道等复杂环境,可能需要用到多种不同类型的传感器,此时就需要通过传感器融合来合并多个传感器的数据。

安森美 AR0234CS 是一款先进的全局快门图像传感器,可生成非常清晰、锐利的数字图像。这款传感器经过优化,采用了创新的像素设计,能够以每秒 120 帧的速度准确、快速地捕捉移动场景,并在弱光和强光场景下产生清晰的低噪点图像。AR0234CS 能够捕获视频流和单帧,是 AMR 等广泛工业应用的理想选择。

AR0234C 只是安森美众多先进的传感器之一,安森美广泛的产品组合中还包括 ARRAYRDM-0112A20-QFN,这是一款用于单点 LiDAR 系统的准一站式解决方案。NCV75215 超声波传感器采用低成本的 ToF 测量技术,测量范围为 0.25 米至 4.5 米,是 AMR 应用的明智之选。

运动控制子系统

机器人必须能够进行重复且精确的运动。大多数运动部件(包括机械臂和牵引系统)都依赖于由复杂算法控制的无刷直流 (BLDC) 电机。通常,BLDC 由变频驱动器 (VFD) 控制,后者使用 MOSFET、IGBT、栅极驱动器和二极管等分立元件。功率集成模块 (PIM) 和智能功率模块 (IPM) 提供更高的集成度,减少了元器件数量并节省了空间。

安森美提供众多分立元件和模块,其中包括 NCD83591 电机驱动器,这是一款易于使用的 60 V 多用途三相栅极驱动器,具有高增益带宽电流检测放大器,非常适合机器人电机控制。这款栅极驱动器采用小型 QFN28(4×4 毫米)封装,具有高集成度,特别适合 BOM 整体优化。

安森美提供的电感式位置传感器 NCS3210 和 NCV77320,用于运动控制系统,以测量车轮或其他运动部件的旋转。

照明子系统

照明技术用于照亮通路,帮助 AMR 导航和操作,并通过发信号和指示灯来表明自身的状态和意图,从而与其他人员和设备进行通信。选择 LED 照明技术的原因在于它在亮度、色温和功耗方面的表现出色。LED 照明解决方案可以使用多种组件来构建,包括但不限于 LED 驱动器、降压或升压转换器和功率 MOSFET。

LED 控制器和驱动器组件负责监控 LED 内的电流,使 LED 发出特定强度和波长的光线。LED 驱动电路使用高边和低边功率 MOSFET 来导通或关断 LED 电流,并保护 LED 免受过压和过电流条件的影响,从而确保 LED 驱动电路的稳定性。NCV7685 具有 12 个线性可编程恒流源,使用相同的基准电压,支持 128 个不同的可调 PWM 占空比级别。这款线性 LED 驱动器用于 LED 的调节和控制,非常适合 AMR 和汽车应用。

安森美对机器人技术的全面支持

机器人应用日新月异,谁率先推出机器人创新解决方案,谁就有望获得丰厚回报。安森美深知企业客户在当前瞬息万变的市场中所面临的挑战,以我们深厚的技术能力和专业知识,为市场提供倾力支持。

安森美在传感和机器人技术方面具有领先优势,这得益于我们强大的全球基础设施,以及我们在设计、制造和解决方案工程方面的实力。我们广泛的产品组合中涵盖了各种技术,例如 BLDC 电机控制套件、电池充电和电源转换解决方案、传感器融合解决方案、通信解决方案和 LED 照明驱动器等。安森美在工业和汽车市场拥有深厚的知识,能够为客户提供系统级支持,同时为机器人系统提供灵活且可扩展的产品和解决方案。

结论

不同于以往与人分隔开的机器人,最新一代的机器人必须能够安全地与人协作并防止人员受伤和物品损坏。新一代机器人解决方案正在改变众多行业,包括制造业、电子商务、医疗卫生和运输业,这些行业面对巨大的竞争压力,必须在提高效率的同时,保障质量和安全不受影响。新一代灵活且可定制的机器人旨在与人一起协作,执行有精确度要求的重复性任务,帮助人转而专注于更高价值的活动。