行业与应用
在自动化行业,级别越来越多,尤其是在联网方面。在不同级别的系统中传输的信息可以用自动化测试金字塔来说明,在工业化生产中,每个平面的边界可能会变得非常模糊。
图片 1:自动化测试金字塔
在传统生产线中,各种连接的设备可以通过 5 个不同的网络系统进行控制。
- 以太网
- 现场总线
- 安全
- 电源 (24V)
- 电源 (400V)
对于每个级别,都有 针对数据传输和处理开发的多种技术,每种技术都配备不同的连接器和布线系统。除了硬布线以外,信号传输还采用 RJ45、M8 和 M12 插塞式连接器系统。对于电源要求,通常使用 M12、7/8”、M16、M23 和不同的矩形连接器系统。
该行业目前在发展方面取得了长足进步,以适应现场总线和以太网中的安全技术。Molex 莫仕通过专门为以太网、以太网 IP、Profinet 和 CIP Safety 开发的产品支持此类发展。
就像无线连接技术改变了人们在工作和个人生活中的沟通方式一样,它也在彻底改变工厂自动化网络的运作方式。 尽管采用速度很慢,但越来越多的网络正在使用无线以太网协议来添加新设备,将网络扩展到危险位置,并与可能处于运动状态的设备和系统建立连接,如机器人电池和物料搬运系统。 这种趋势部分是由工厂中各项连接的成本要求驱动的。 如果您想想“连接金字塔”图,很明显,当您到达网络上的边缘或终端设备时,无线设备的安装成本会得到最大程度的节省。
此外,越来越多的网络都在实施无线以太网协议来添加新设备,这主要是为了节省安装成本,同时也为了提高系统灵活性和实现移动通信——只有在不需要额外电源的情况下,这才有可能实现。当同时需要额外的电源和高传输率时,新出现的趋势是用混合解决方案替代大量的不同信号和电源线缆。
图片 2:混合电线组件的例子
在混合解决方案中,不同的信号线和电源线被捆绑在一起,通过混合连接器连接。根据在混合技术方面的多年经验,Molex 莫仕已在许多不同系统中实现了混合解决方案。
已多年采用传统 RJ45 插头和插座的以太网应用已经发展到 Cat5E 和 Cat6A,现在又发展到以太网供电 (PoE)。如今,可以通过标准以太网以 10 千兆以太网速率和每端口 30W 的功率将数据传输到联网的设备。在网络路由器、电话和网络摄像头等办公应用场合,PoE 技术已经成功使用许多年。
PoE 部件现在已经在多达 16 个端口的网络中使用,用于数据传输。该行业最初使用插拔式模块替代布线来打造更灵活、更快速的解决方案,同时确保安全性更高。随着工业网络(如 Profibus 和 Profinet)的使用越来越多,现在使用的是带有干线和支线的配电箱。
之前专门用于室内办公环境的 RJ45 插拔式系统已通过增添圆形或矩形外壳,调整用于工业用途。同时,还开发了混合动力解决方案,可以在电源线束中额外提供。然而,这些解决方案成本高昂,日益被更鲁棒、更可靠的 M12 系统所取代,后者实现了更紧凑的设计。
图 3:M12 混合连接器
Molex 莫仕的 M12 系列混合 CHT(圆形混合技术)可以标准 M12 形式,容纳 2 个屏蔽信号触点对和另外 2 个或 4 个电源触点。对于 Cat5E 线路,这能进行高达 100MHz 的信号传输,可以承载最高 10A 的电流(带 2 个电源触点时)和 6A 的电流(带 4 个电源触点时)。
图 4:RJ45 混合连接器
因此,它只需通过一条线就能为自动化部件提供监控摄像头、编码器和传感器,即使在非常恶劣的环境中亦如此。同时,在使用 M12 混合系统扩展 IP67 防护级别的工业配电箱方面正在取得进展。
在工业应用之外,M12 混合插拔式系统越来越多地用于汽车、商用车和造船业,以及采矿和离岸行业。
最近采用混合技术的例子来自照明行业。去年,欧洲一城市安装了新的圣诞灯——除了设计和促进城市再发展,还特别强调经济意义和可持续性。
来源:Robonaut GmbH, CH-8006 Zurich, Switzerland; www.robonaut.ch
照明工程使用了无数的星星灯,每个灯发射 14 条光束,使用了 14 个发光二极管。9,800 条星星灯光束由一个中央单元单独控制,用暖白光照亮。来自中央单元的信号通过次级配电盘上的 DMX/ACN 内联网协议传输,在那里它们被转换成 EtherCAT 信号,并通过额外的分线箱传输到星星灯。整个照明系统约有 1000 EtherCAT 个节点。例如,可以传输视频信号,然后视频信号可以在星星灯光束上生成为单色视频图像。
为了沿老城街道将星星灯连成一串,需要有载流电缆,而且为了避免让两根不同的电缆提供数据和电力,使用 Molex CHT 4+2 连接器实现了 M12 混合插拔式系统。
除了美观(即街道上的电缆更少)以外,混合式插拔式系统还实现了显著的成本和时间节约,因为所需的电缆数量是传统系统的一半。壁挂式固定配电盒包含混合装置,通过螺丝固定到相应的混合电缆连接器上。这实现了灯具的快速拆装和紧凑的防潮连接,可以可靠地使用许多年。