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現(xiàn)代工業(yè)自動化 (IA) 設(shè)備的設(shè)計(jì)者能夠體會到自動化設(shè)備是如何迅速地?cái)U(kuò)展到工廠內(nèi)數(shù)百平方英尺范圍的。在控制計(jì)算機(jī)和工藝區(qū)的任何接近傳感器、機(jī)械臂之間敷設(shè)單獨(dú)的電纜，會使車間地面雜亂無章，延長設(shè)備配置時間。此外，更換或重新配置現(xiàn)有的傳感器或致動器可能需要在工藝位置和控制計(jì)算機(jī)之間再敷設(shè)一條電纜，而這樣會減慢維護(hù)速度。隨著將更多系統(tǒng)連接到物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 以便通過云端在遠(yuǎn)程儀表板上跟蹤各個系統(tǒng)，只會使得問題擴(kuò)大。 為了簡化這些連接問題，工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以使用傳感器致動器盒（也叫接線盒、配電盒）。使用這些設(shè)備，可以在控制計(jì)算機(jī)和接線盒之間敷設(shè)一條主線路來連接許多傳感器和致動器，再由接線盒連接至位于工藝位置處的許多連接器，從而簡化地面布線。 本文簡要討論與 IA 連接有關(guān)的問題。然后，介紹關(guān)于傳感器致動器盒的三個實(shí)際案例——分別來自 Molex、Alpha Wire 和 Phoenix Contact，并展示這些器件如何簡化工業(yè)環(huán)境中的布線，同時實(shí)現(xiàn)輕松維護(hù)、配置。 將控制計(jì)算機(jī)與傳感器、致動器連接 工業(yè)自動化環(huán)境中的許多控制計(jì)算機(jī)都位于各自所控制的設(shè)備附近，這樣會帶來許多便利。從計(jì)算機(jī)到傳感器和致動器的電纜可以相對較短，通常約一到兩米。然而，在一些工業(yè)設(shè)施中，控制計(jì)算機(jī)可能位于數(shù)英尺之外，需要在兩個點(diǎn)之間敷設(shè)多條電纜。這種情況在裝配廠機(jī)器人、傳送帶設(shè)備以及在諸如卡車等大型車輛和飛機(jī)中很常見。在某些情況下，工藝區(qū)可能是危險的，因其暴露在有害化學(xué)品或極端溫度的環(huán)境中。對于這種類型機(jī)械，控制計(jì)算機(jī)通常放置在一個安全的、受保護(hù)的距離之外，盡可能提高可靠性。 在這種情況下，傳統(tǒng)的布線將涉及從控制計(jì)算機(jī)向每個傳感器和致動器敷設(shè)多條電纜。這不是一項(xiàng)簡單的工作。在傳感器或致動器電纜的兩端必須使用適當(dāng)?shù)碾娎|端接連接器。在許多危險環(huán)境中，要確保正確、安全地敷設(shè)電纜，這可能需要花費(fèi)比預(yù)期更多的時間。最后，為每個傳感器和致動器進(jìn)行配置和連接電纜所需的時間會減慢工作部署，增加成本。如果需要為更換或配置上述某個傳感器或致動器而使設(shè)施停機(jī)時，會增加停機(jī)時間并進(jìn)一步增加成本，甚至有時會大幅增加成本（具體取決于設(shè)施本身）。 傳感器致動器盒 一個安全、經(jīng)濟(jì)的解決方案是為 IA 設(shè)施使用傳感器致動器盒。這些接線盒將來自控制計(jì)算機(jī)的所有傳感器和致動器的電纜組合成一條主電纜（通常稱為遠(yuǎn)程主控電纜 [ome run cable]）并且敷設(shè)到工藝區(qū)。工藝區(qū)附近的電纜連接至堅(jiān)固耐用的單一連接器盒中，這種連接器盒中包含連接器插座，通常是八個或更多的 M12 連接器。傳感器致動器盒有時也被稱為接線盒、配電盒，也被稱為 IO 或 I/O 盒。安裝有 M12 插座的連接器盒是一個預(yù)接線的密封裝置，其防護(hù)等級為 IP67 或更高。 所有傳感器和致動器的遠(yuǎn)程主控電纜只需要敷設(shè)、放置一次。這在狹窄的區(qū)域內(nèi)布線時是一大優(yōu)勢，因?yàn)榧夹g(shù)人員不再需要花更多的時間、扭曲身體在狹窄的空間里工作。 有了傳感器致動器盒，技術(shù)人員不需要通過在控制計(jì)算機(jī)和工藝區(qū)之間為每個傳感器、致動器敷設(shè)長電纜來連接設(shè)備，而是用較短電纜將附近的傳感器致動器盒與設(shè)備相連。這可以在快到幾秒鐘的時間內(nèi)完成連接，從而最大程度地減少安裝人員在工藝區(qū)的工作時間。這將簡化維護(hù)工作，提高安全性，同時節(jié)省時間，減少錯誤。 選擇和使用傳感器致動器盒 傳感器致動器盒的設(shè)計(jì)多樣，但有許多因素需要加以考慮，具體包括可視性、耐用性、材料類型、重量、外形尺寸、插座數(shù)量、載流能力、安裝方式以及防塵、防潮和防氣體侵入的 IP 等級等。 例如，在特別苛刻的環(huán)境中，如工業(yè)卡車和倉庫等情況，設(shè)備可能受到嚴(yán)重沖擊。Molex 為此推出 Brad Safety多端口互連系統(tǒng)(MPIS) 配電盒系列。這種重型配電盒采用由聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 材料制造，既輕便又堅(jiān)固，能夠適應(yīng)重型設(shè)備的高度沖擊，甚至是車輛行駛時造成的沖擊。 Molex 1202480510 MPIS 8 端口配電盒屬于該系列，每個端口可支持高達(dá) 4 A 的電流，所有 8 個端口共計(jì)支持最大 12A 的電流（圖 1）。為了方便互連工作，每個端口都有一個凹陷的部分，用于安裝丙烯腈·丁二烯·苯乙烯 (ABS) 塑料制成的卡入式標(biāo)簽。與紙質(zhì)標(biāo)簽相比，這種標(biāo)簽更堅(jiān)固耐用且不會撕裂。 
圖 1：Molex 1202480510 MPIS 傳感器致動器盒具有八個 M12 插座。為了方便互連，每個端口都可安裝一個堅(jiān)固耐用的卡入式 ABS 塑料標(biāo)簽。（圖片來源：Molex） Molex 1202480510 采用便于觀察的亮橙色，防護(hù)等級為 IP67，適合在骯臟、多塵和潮濕的環(huán)境中使用，具有 -25°C 至 +85°C 的典型溫度范圍。遠(yuǎn)程主控電纜長 5 m，支持定制電纜端接，通常是一個 M23 連接器，但也可以采用實(shí)際應(yīng)用所需的任何連接器。每個凹陷式 M12 插座含八個行業(yè)標(biāo)配針腳。每個端口都配備一個琥珀色的 LED 指示燈，表示端口已通電。這有助于快速驗(yàn)證一個端口是否處于帶電狀態(tài)，非常有助于進(jìn)行配置和診斷連接問題。 Molex 傳感器致動器盒上有兩個用于 M4 安裝螺釘?shù)牟劭住Ｍㄟ^這兩個孔可以將其安裝在設(shè)備上或可靠地固定在墻上。應(yīng)將這種盒子牢固地安裝在易于接觸到八個 M12 插座的地方，以防將 M12 連接器推入其插座時不會使其發(fā)生移位。 輕型傳感器致動器盒的應(yīng)用 對于如飛機(jī)或一些工業(yè)車輛等需要考慮重量的應(yīng)用，Alpha Wire 提供 Alpha Connect 系列無源配電盒，包括 Alpha Connect 901-10M NC032 8 端口傳感器致動器盒（圖 2）。這款 Alpha 連接器盒由輕質(zhì)鋅合金制成，適用于飛機(jī)、小型卡車和電動車輛，如叉車和小型推土機(jī)。對這些車輛來說，每一盎司的重量都非常重要。該配電盒有一條 10 m 長的遠(yuǎn)程主控電纜，適用于飛機(jī)和車輛，因?yàn)閮牲c(diǎn)之間的最短距離往往不是直線，而是曲線。該配電盒無源，沒有端口 LED 指示燈。該配電盒采用中性的米色，使其能夠融入許多環(huán)境，而不會很顯眼。 另外，該裝置采用雙重防塵罩，以保持任何兩個未使用的插座不會被污染。這種傳感器致動器盒在完成連接器配接后的防護(hù)等級為 IP67。插座未配接時防護(hù)等級為 IP65，因此應(yīng)安裝防塵罩以確保達(dá)到 IP67 級防護(hù)。
圖 2：Alpha Wire 901-10M NC032 傳感器致動器盒由輕型鋅合金制成。八個 M12 插座外凸并超出外殼，因此連接器配接快速而簡單。右下方為傳感器致動器盒附帶的兩個防塵罩，用于保持未使用插座的清潔。（圖片源：Alpha Wire） 每個 M12 插座有五個插針。為了在初次設(shè)置時方便安裝，標(biāo)準(zhǔn) M12 電纜顏色代碼和每個插針的功能都印在傳感器致動器盒的側(cè)面。這八個 M12 插座不是凹進(jìn)去的，而是向外突出，超出鋅合金外殼。這種結(jié)構(gòu)使得連接快速、簡便，這在繁忙的工業(yè)環(huán)境中是很重要的。 Alpha Wire 901-10M NC032 傳感器致動器盒的額定溫度為 -40°C 至 +80°C，因此適用于非常寒冷的工業(yè)環(huán)境，在飛機(jī)和一些車輛中會有這種情況。 緊湊型傳感器致動器盒 對于空間受限的小型應(yīng)用，Phoenix Contact 設(shè)計(jì)出 1692404 4 端口傳感器致動器盒（圖 3）。這種接線盒不配備遠(yuǎn)程主控電纜，需要使用另外的 M23 電纜組件將其與控制計(jì)算機(jī)連接，這樣可方便地為改變接線盒位置。而且，這樣還方便維護(hù)遠(yuǎn)程主控電纜，并在其損壞時易于更換。
圖 3：Phoenix Contact 的 1692404 傳感器致動器盒有四個 4 針 M12 端口。這種接線盒需要使用另外的 M23 電纜組件將其與控制計(jì)算機(jī)連接。（圖片來源：Phoenix Contact） 1692404 由聚酰胺材料制成，能很好地耐受汽油、機(jī)油和發(fā)動機(jī)周圍常見的溶劑。聚酰胺材料還具有極高的抗拉強(qiáng)度，能比大多數(shù)材料更好地適應(yīng)非沖擊應(yīng)力和彎曲。該裝置的防護(hù)等級為 IP67，工作溫度為 -20°C 至 +75°C，因此適合在倉庫、辦公大樓以及在化學(xué)品附近工作的人員通常出入的區(qū)域進(jìn)行粗放搬運(yùn)。 四個 M12 連接器中的每一個連接器的電流承載能力都高達(dá) 4 A，該裝置的總體最大額定電流為 12 A。四個 M12 端口都帶有一個黃色 LED 指示燈，以指示端口是否配接正確和運(yùn)行。M23 端口配備綠色 LED 指示燈，指示遠(yuǎn)程主控電纜是否正確連接并為接線盒供電。這非常有助于在設(shè)置和配置期間進(jìn)行診斷。所有連接到四個 M12 插座上的傳感器和致動器都可以通過移除單個 M23 連接器而輕松斷開連接。這樣會增強(qiáng)安全性，減少維護(hù)和重新配置期間的停機(jī)時間。 結(jié)語 傳感器致動器盒可以在維護(hù)和設(shè)置過程中節(jié)省時間，同時確�？刂朴�(jì)算機(jī)和傳感器/致動器之間的連接可靠。許多傳感器和致動器可以很容易地在工藝區(qū)就地連接，而不是把所有的電纜單獨(dú)連接到控制計(jì)算機(jī)上。適當(dāng)?shù)牟牧线x擇可以確保這種接線盒在目標(biāo)工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行。 來源：Digi-Key 作者：Bill Giovino |
