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为什么 M12 连接器非常适合 IIoT

文章编辑:幸拓电子 浏览量:198 发布时间:2022-10-13

传感器有效地执行状态监测、分析和报告数据以支持人类决策。全球技术分析师预测,到 2020 年将有超过 200 亿台设备连接,到 2021 年,工业物联网 (IIoT) 的市场将达到 2000 亿美元。简单来说,物联网就是实时数据连接,驱动通过在越来越智能和更小的机器上以更快的速度处理和传输数据。

然而,IIoT 的最终价值超越了数据收集和传输。它包括对制造过程中几乎所有机电因素的完全可见性和控制,使公司能够超越描述性和诊断分析,转向预测智能和预防措施。可量化的好处包括识别中断的能力,例如产品或流程差异,以及规避或重新设计以避免这些问题的能力。工厂操作员可以发现未使用的产能、降低维护成本和停机时间、提高安全性并最大限度地提高整体设备效率 (OEE)。

通过在物理设备上放置网络传感器来收集数据,可以全面了解制造过程或装配线。这些传感器执行状态监测,分析温度、振动或声音频率等恒定输入。这些数据被传输回决策者可以访问的中央位置或云。这个过程需要可靠的高速连接,通常在包括灰尘、噪音、温度变化和振动的环境中;在食品和饮料行业,还包括频繁冲洗的挑战。

连接器充当传输数据的电缆与记录和通信信息的设备之间的重要链接。对能够适应视觉的更快数据传输的需求推动了能够支持最新传感器的千兆位数据要求的连接器的开发。为了增加复杂性,机器变得越来越小,这给组件制造商带来了压力,要求它们在不断缩小的占地面积中提供更高的速度、功率和容量。

 

M12 连接器的基础知识:编码、插针和锁定系统

由于应用需要更高速的连接,X 编码连接器可能会取代 D 编码连接器。(附图:Binder M12 X 编码母头连接器)

M12 连接器于 1985 年推出,作为工业应用中最可靠的连接器之一,已建立了长达数十年的跟踪记录。M12 主要由汽车制造商使用,现已成为工厂自动化、自主机器人、通信、测量和控制以及许多其他应用的行业标准。

编码
在工厂车间,人员需要能够断开现有连接器进行维护,并在新铺设的电缆上快速安装新连接器,尤其是在连接必须保持防尘或防水的情况下。M12 连接器易于安装且编码清晰,可减少意外错配的机会。

对于信号和数据传输:

  • A 编码传感器,直流电源
  • 用于 PROFIBUS 的 B 编码
  • 用于 100Mbit 以太网和 Profinet 的 D 编码
  • X 编码用于 10Gbit 以太网

电源的 M12 编码:

  • S 编码和 K 编码连接器专为高达 630 V/16 A 的交流电源而设计。理想的电源连接器适用于以下应用:交流电机和驱动器、电机控制开关和变频器。
  • T 编码和 L 编码连接器设计用于高达 63 Vdc/16 A 的直流电源。(参见图 3。)适用于低压应用的理想电源连接器,包括:直流电机和驱动器、现场总线以太网组件、网络设备、和 LED 照明灯具。

引脚

M12 连接器提供 3、4、5、8 或 12 针。理想的引脚数取决于应用。例如,大多数传感器和电源应用使用 3 或 4 引脚,而 Profinet 和以太网使用 4 和 8 引脚计数。

锁定系统
M12 连接器上有三种基本类型的锁定系统:
• 推拉式:轻松安全地锁定,发出咔嗒声表示已建立正确连接。
• 螺纹耦合:插头上的螺纹螺母与插座上相应的一组螺纹配合。
• 卡口:一种互连插配设计,使用插座上的引脚和插头上的斜面实现快速连接和断开耦合。

其他 M12 功能和选项

通过选择以下选项,可以进一步定制特定应用的连接器选择:

  • 性别:男、女、男/女
  • 端接样式:压接、螺钉、夹式或 IDT(绝缘位移端接)
  • 外壳材料:塑料、金属或不锈钢
  • 触点电镀材料:Au(金)、Sn(锡)、CuSnZn(光合金)
  • 防护等级:IP67、IP68 或 IP69K
  • 电缆长度
  • 电缆护套:PUR 或 PVC
  • 面板安装或现场连接
  • 额定电压
  • 额定电流

M12 连接器是工业 4.0 的明智选择的三个原因。
尽管 M12 连接器在工业物联网成为概念之前几十年就已经面市,但它们已成为工业以太网的首选连接器。对于数据传输,它们用于设备端——从设备中提取数据并将其传输到聚合数据的应用程序,以便为用户提供有用的信息。它们还用于在交流电机和驱动器、电机控制开关以及现场总线以太网组件和网络设备等低压应用中长时间传输高电平电源。

1. 无与伦比的耐用性
与其他最常用的工业连接器 RJ45 相比,M12 连接器在恶劣条件下提供卓越的性能,因为:

  • 圆形设计可保护触点免受灰尘、湿气和异物等污染物的影响,同时还能防止冲击、振动、紫外线照射和温度变化
  • 最低 IP67 防护等级,防尘防水
  • 具有 IP68 和 IP69K 等级的附加选项,适用于苛刻的冲洗环境 配合周期等级是机器制造商的另一个重要考虑因素。额定值取决于用于触点和电镀的材料,以及电镀的厚度。较便宜的连接器,例如用镀锡和铜合金触点制成的连接器,其性能不如用耐腐蚀材料(如厚镀金和铍铜触点)制成的连接器,后者的插配周期通常超过 100 次。

2. EMI 屏蔽
硬线连接比无线连接具有一些内在优势,主要是物理连接的安全性和避免无线干扰。这一点尤其重要,因为启用 IIoT 的新工厂通常充满电磁干扰 (EMI),也称为射频干扰 (RFI)。人们看不见也听不见,这种电子噪声污染经常干扰高精度传感器,这些传感器已经受到繁忙工厂车间的物理噪声和振动的影响。

EMI 的日益普遍性给制造商带来了额外的负担,他们需要设计既能产生尽可能少的 EMI 的设备,又能确保他们的设备具有合理的抗 EMI 能力,以便在它成为一个因素时不会影响操作。

为了满足这些要求,制造商必须使用具有足够屏蔽性能的连接器和连接电缆。当满足以下条件时,可实现良好的屏蔽:

  • 电缆屏蔽端接到导电(金属)外壳
  • 电缆屏蔽层小心地固定在连接器上,以提供 360° 屏蔽
  • 配对连接器在金属插座外壳和金属面板表面之间具有良好的电流连接

3. 体积小巧

工业 4.0 的小型化趋势需要更紧凑的组件和连接解决方​​案,即使在电力和数据传输需求增长的情况下也是如此。越来越小的设备和传感器正在传输更多的数据,这需要更多的连接点,这意味着连接器必须在更小的空间内提供相同(或更高)的功率密度。

今天的工厂带来了重大的 EMI 挑战。先进的传感器与数英里的旧电缆、无线电话和网络设备并存。

M12 连接器最初设计用于减小 ⅞ in. 连接器的尺寸,该连接器在当时是传感器的标准配置,其外径锁定螺纹仅为 12 mm。它的小尺寸使其非常适合自由空间很小的应用,例如自动化控制系统、遥测模块、紧凑型 LED 照明灯具和价值执行器。

M12 技术不断发展
机器设计师和 OEM 正在将 M12 连接器整合到新机器中,并更新现有基础设施。凭借向后兼容性,替换 RJ45 连接器等较旧且不太可靠的技术相对简单且具有成本效益。M12 连接器制造商不断创新,增加新功能以满足机器人、自动化、食品和饮料、替代能源和蜂窝通信行业快速变化的需求。可定位、可锁定、可现场接线的连接器能够传输大量数据和电力,确保 M12 将继续成为工业 4.0 及更高版本的重要组成部分。