用智能連接模塊簡化復雜機械操作

現代化的機械設備與人體非常相似，通過不斷的演變，機械設備正逐漸“進化”出精細復雜的技術與流程。

專用的計算設備作為大腦，機械設備的框架構成骨骼，而機器的電機、傳送帶和機器人則可視作肌肉負責起重、推進、裝配與托盤包裝作業。無處不在的傳感器代表了五種感官，機警的監視著周邊環境。處于機械設備中心位置的是可編程邏輯控制器 (PLC)，對運動進行同步并確保邏輯與功能上的安全性，從而為工廠中的人員、物資和機械設備提供保護。

1   復雜性

1臺機器上充裕的電源、信號和數據點或許可以比作人體的神經系統。機械設備上的每個電源、信號和數據點 (I/O) 都需要可靠而又安全地連接到配電盤或控制機柜。在復雜的機器或裝配線上，I/O 的數量可能達到數百個或者更多。機器上傳統的硬接線屬于非常耗費人工的作業，會產生迷宮般錯綜復雜的點對點觸點，需要剝線、焊接，可能還需要額外的壓線操作。

每個連接點在發貨前就必須完成接線并接受充分測試，然后拆解運輸到客戶的現場重新裝配起來。調試工作往往需要電工和工程師的參與。此外，每重復1次接線及拆開電線的工作，就會為機器制造商增加一分風險。另外，在工廠，對眾多電機和驅動器的例行維護或排錯作業也需要斷開并重新連接數百個接點，然后才能找到并解決問題。

2   模塊化

機器制造商對于簡化機械設備的調試和維護有著極大興趣。模塊化的連接可以帶來重大的優勢。

●   顯著縮短調試時間；

●   出色的機械穩定性與機械性能，IEC 標準化；

●   加快維護和排錯的速度；

●    縮短停機時間并提高生產效率。

在機器設備中，如果采用了定制配置的模塊化組件，那么技術人員可以快速地將機器斷開，然后直接插入到便攜式測試設備當中。模塊化可提供充分的靈活性與可擴展性，以便對機器和生產線進行快速的配置、修改或擴展。

Molex的產品組合中包含一系列模塊化的機載及柜內的電源、信號和數據解決方案（圖1）。

圖1 Brad Harsh IO 模塊、PAC/PLC 通信模塊、BradPower Tee 以及 GW Connect 重載連接器 (HDC)解決方案的設計都針對制造業環境進行了加固

1）Molex重載連接器

工業廠房與工序都處于較為惡劣的工作環境，環境中的液體、灰塵及其他污染物存在進入到連接器外殼的風險。專用模塊化連接器的設計和構造不但可提供安全可靠的連接，還能保護組件免受污染。Molex的重載連接器解決方案在各類高要求的應用中都可提供可靠的性能。閉鎖結構可確保安全的密封效果，而耦合的穩定性則可防止由于振動或沖擊而造成意外斷開。

2）用于工業自動化的 Brad連接器Brad連接解決方案設計穩健，主要用于自動化和物料搬運中的電源應用。Brad M12連接器的設計可良好耐受惡劣的工業環境與氣候環境，品質出色，可為自動化設備中的控制元件確保極其可靠的連接效果。這類高品質的連接器使得可以迅速而又方便的更換掉工業機械中的傳感器、編碼器、交換機和其他輸入輸出設備（圖2）。

圖2 Brad M12 電線組和加固的 MPIS 保險箱可簡化惡劣工廠環境下的接線作業

Brad Ultra-Lock系統與M12兼容，其設計可使工業環境下IP67/IP68/IP69K 等級的密封連接使用推拉式連接器，帶來極大的便利。這種推拉式連接器采用了專利的“按下鎖定”技術，可以為傳感器、致動器及其他控制裝置提供安全可靠的連接效果。Ultra-Lock技術提供的密封功能在性能與可靠性上超過了傳統的螺紋式連接器。

Brad混合式連接器系列基于圓形的M12螺紋接口設計，在自動化控制設備和機器設計中占用的空間更少，集成了電源和數據信號線，因而降低了布纜的要求并可縮短安裝時間。

3）Brad HarshIO模塊可在機器上安裝的Brad HarshIO模塊支持所有主要的工業通信網絡PLC連接與協議， 包括PROFIBUS-DP、DeviceNet、CANopen、Modbus TCP、EtherNet/IP和PROFINET IO。Brad HarshIO模塊與M12連接器兼容，配有診斷用LED，可提供網絡、電源和I/O的狀態信息。HarshIO模塊采用了適用于EtherNet/IP的QuickConnect，以及用于 PROFINET 的快速啟動技術，重復作業機器人能夠快速精確地進行工具自動切換。

有些機器制造商一直在尋求能在惡劣環境下實現高成本效益、高密度、高性能以及無縫集成的現場總線連接，適用于EtherNet/IP和PROFINET的Brad IOLink主模塊在與IO-Link數字集線器結合到一起后，可以滿足他們的需求。這類模塊支持IO Link通信標準，可將數字鏈路向下延伸到傳感器和致動器的水平。在結合Brad IO Link數字IO集線器和模擬適配器使用后，可以增強模塊的功能。Brad IO-Link解決方案將機器信息集中到一個網絡功能節點上，可用于輸送線、機器人、充裝站、標簽作業、托盤包裝及末端工具。

3   結束語

模塊化的電源和連接解決方案的設計可為復雜的機械設備以及機器人系統提供快速調試功能。減少調試所需的人工并加快調試速度，這僅僅意味著投資回報的開始，運營和商業上的優勢會隨著時間而逐漸加大，可以將工業機械和自動化系統的電氣調試時間縮短達80%，并且將總裝機成本減少到以前的一半。

（本文來源于《電子產品世界》雜志2020年8月期）