【導讀】讓機器代替人去工作，是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的一個(gè)主旋律，圍繞這個(gè)愿景的努力和嘗試從未停止。到了20世紀后半期，人們又在工業(yè)制造中引入了“自動(dòng)化”的概念，也就是采用各種技術(shù)、方法和工具，盡可能減少生產(chǎn)流程中的人為干預，使得整個(gè)流程更加高效、快速和無(wú)差錯，從此人類(lèi)正式走入了工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代。
進(jìn)入21世紀，人類(lèi)在工業(yè)自動(dòng)化的基礎上又向前邁了一大步。工業(yè)4.0的概念被提出，其主旨就是通過(guò)各種信息化的技術(shù)推動(dòng)工業(yè)的數字化轉型，釋放出蘊藏在數據中的巨大潛能，引領(lǐng)工業(yè)制造進(jìn)入智能化時(shí)代。
不過(guò)，無(wú)論工業(yè)自動(dòng)化如何演變，在生產(chǎn)制造的現場(chǎng)，各種分析、決策和控制的最終落腳點(diǎn)，主要還是在電機這個(gè)執行部件的驅動(dòng)上——讓電機根據控制指令及時(shí)、準確地動(dòng)作，是不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。變頻器和伺服驅動(dòng)器就是工業(yè)自動(dòng)化中完成電機驅動(dòng)很常見(jiàn)的設備。
電機驅動(dòng)方案的連接挑戰
變頻器的工作原理是先將工頻交流電源通過(guò)整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源，通過(guò)改變這個(gè)交流電源的頻率實(shí)現電機速度調節。變頻器通常由整流單元、中間電路、逆變器和控制器四部分組成，適用于變頻電機、普通交流電機的驅動(dòng)。
伺服驅動(dòng)器是一種更加復雜和精準的電機驅動(dòng)設備，它是在開(kāi)環(huán)控制的交直流電機的基礎上，將通過(guò)旋轉編碼器、旋轉變壓器等獲取的速度和位置信號反饋給驅動(dòng)器做閉環(huán)負反饋的PID調節控制，再加上驅動(dòng)器內部的電流閉環(huán)調節，使得輸出的位置、方位、狀態(tài)等被控量，能夠跟隨輸入目標（如位移或轉角）的變化而自動(dòng)調控，形成一個(gè)能夠實(shí)現動(dòng)態(tài)平衡的隨動(dòng)系統。
變頻器和伺服驅動(dòng)器兩者的技術(shù)架構和特性，決定了它們適用于不同的應用場(chǎng)景。一般來(lái)講，變頻器系統相對簡(jiǎn)單，成本較低，功率更高，適合在對速度和力矩控制要求不是很高的場(chǎng)景中使用；而伺服驅動(dòng)器具有高精度、高性能、高響應的特點(diǎn)，在有嚴格位置控制要求的場(chǎng)景中更適用。
圖1：變頻器（左）和伺服驅動(dòng)器（右）
（圖源：Phoenix Contact）
雖然技術(shù)特點(diǎn)和應用場(chǎng)景不盡相同，但是在工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的大潮中，變頻器和伺服驅動(dòng)器等電機驅動(dòng)設備面臨的挑戰卻有很多相同之處，其中一個(gè)非常值得關(guān)注的課題就是PCB連接性設計上的挑戰。
一方面，隨著(zhù)工業(yè)設備智能化水平的提升，需要越來(lái)越多地接入相關(guān)的傳感、控制信號和數據，以及供電電源，因此外部端口的設計會(huì )更復雜；另一方面，隨著(zhù)設備功能的增加，工業(yè)設備內部架構也會(huì )變得越發(fā)復雜，內部不同組件、模塊和PCB之間的互連性設計難度也會(huì )加大。
而且所有這些互連方案的設計，還必須要滿(mǎn)足小型化以及工業(yè)應用特有的可靠性要求。此外，值得注意的是，工業(yè)PCB連接設計還需要考慮到現場(chǎng)裝配和維修等工作的要求，盡可能簡(jiǎn)化連接過(guò)程，讓連接操作更簡(jiǎn)便、更高效。
所有這些設計挑戰，轉化為對變頻器和伺服驅動(dòng)器PCB連接設計的要求，可以概括為以下四個(gè)要點(diǎn)：
1. 具有可靠的電氣連接特性
2. 適應空間緊湊的應用要求
3. 支持簡(jiǎn)便高效的配接操作
4. 提供靈活多樣的可擴展性
好消息是，Phoenix Contact全系列工業(yè)PCB連接產(chǎn)品，就是為滿(mǎn)足上述這些要求而設計的，無(wú)論是外接端口還是內部連接，開(kāi)發(fā)者都可以從中找到理想的解決方案！下文就為大家推介其中三款代表性的產(chǎn)品，相信它們可靠而高效的連接特性，一定會(huì )令你過(guò)目不忘。
PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子
PCB接線(xiàn)端子的作用，就是將線(xiàn)纜可靠地連接到PCB上。在很多人眼里，這是一個(gè)結構相對簡(jiǎn)單的互連組件，但想要設計出一款滿(mǎn)足工業(yè)應用要求的PCB接線(xiàn)端子，還是要費一些心思。
以Phoenix Contact的PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子為例，為了實(shí)現更高效的快速接線(xiàn)，其采用了直插式技術(shù)，組裝時(shí)無(wú)需使用工具，按入式彈簧連接技術(shù)能夠在快速連接的同時(shí)確?；ミB的可靠性。與標準螺釘端接和實(shí)心導線(xiàn)插件選項相比，這種接線(xiàn)端子的接線(xiàn)速度更快，配接操作十分簡(jiǎn)便。此外，PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子還設有水平電線(xiàn)連接和集成測試點(diǎn)，可快速識別連接正確性，為用戶(hù)實(shí)際操作提供便利。
在設計靈活性和可擴展性方面，PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子也有非常全面的考量。比如這些產(chǎn)品系列提供2至24位的型號可選；具有2.5、3.5、5和7mm腳距，額定電流范圍從2A至12A，額定電壓從160V至320V；同時(shí)，還可提供不同的安裝角度選項，包括45°、直角、直式、水平和垂直產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足多樣化的設計要求。而且，由于這些PCB接線(xiàn)端子作為單片組裝，因此可輕松定制極數或色編碼，滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化的設計要求。
可見(jiàn)。PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子身上體現出的易用性和靈活性，可以滿(mǎn)足廣泛工業(yè)PCB連接場(chǎng)景中高效連接的要求，在變頻器和伺服驅動(dòng)器這兩種設備中應用再合適不過(guò)了。
圖2：PTS和PTSA PCB接線(xiàn)端子
（圖源：Phoenix Contact）
COMBICON control接線(xiàn)端子
從名稱(chēng)就能夠看出，COMBICON control是面向測量和控制應用的PCB接線(xiàn)端子產(chǎn)品，其包括固定式和插拔式兩種類(lèi)型，前者適用于直接PCB連線(xiàn)，后者則可與插入式連接器適配，提供水平、垂直或傾斜等不同方向的快速連接。
圖3：COMBICON control接線(xiàn)端子
（圖源：Phoenix Contact）
簡(jiǎn)單易用、可靠而高效——這是COMBICON control接線(xiàn)端子非常突出的特點(diǎn)。為了達到這個(gè)設計目標，COMBICON control接線(xiàn)端子采用了螺釘、推入式彈簧、刺破式和壓接等不同的連接方式，這些連接方案各具特色，能夠滿(mǎn)足不同應用的特定要求，而且它們都可以在確?？煽康碾姎膺B接的同時(shí)，大大簡(jiǎn)化配接的操作過(guò)程，樹(shù)立了行業(yè)標桿。
圖4：COMBICON control接線(xiàn)端子采用多樣的連接方式（圖源：Phoenix Contact）
此外，COMBICON control接線(xiàn)端子中還包括經(jīng)過(guò)防爆認證的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品已通過(guò)IEC/EN 60079-0 和IEC/EN 60079-7標準的認證，對于那些工作于有潛在爆炸性風(fēng)險環(huán)境的設備，此類(lèi)PCB接線(xiàn)端子顯然是不二之選。
MKKDS系列固定式接線(xiàn)端子是COMBICON control中的一個(gè)代表性產(chǎn)品，其采用雙排設計，接線(xiàn)密度高；且由于層間相互錯開(kāi)，因此很便于接線(xiàn)操作。該產(chǎn)品提供3.5mm和5mm的針距，外形緊湊，螺釘接線(xiàn)的方式能夠確保線(xiàn)纜的穩固連接，因此十分適合于變頻器控制電路接口等相關(guān)產(chǎn)品的設計。
圖5：MKKDS系列固定式接線(xiàn)端子
（圖源：Phoenix Contact）
在COMBICON control可插拔連接器方面，DFMC系列是值得推薦的產(chǎn)品。該連接器是2.54mm和3.5mm針距的雙排超薄連接器，外形小巧；其采用彈簧接線(xiàn)的方式，提供可選的螺頂法蘭和鎖放桿，鎖放桿松開(kāi)時(shí)可起到助推作用，兼顧了連接的穩固性和便利性，適用于伺服驅動(dòng)器控制電路接口等應用場(chǎng)景。
圖6：DFMC系列可插拔連接器
（圖源：Phoenix Contact）
擁有優(yōu)異的特性，再加上豐富的產(chǎn)品組合，以及與波峰焊等自動(dòng)化生產(chǎn)工藝兼容，COMBICON control接線(xiàn)端子在工業(yè)自動(dòng)化設備的PCB連接中總是扮演著(zhù)重要的角色。
無(wú)處不在的數據連接
隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化對于數據的依賴(lài)越來(lái)越多，提供可靠數據傳輸的連接器和通信接口在變頻器和伺服驅動(dòng)器中的應用也日趨廣泛。
板對板連接器是實(shí)現高密度的PCB互連、實(shí)現更緊湊設計的重要技術(shù)路徑。針對工業(yè)設備內部PCB連接，Phoenix Contact的FINEPITCH板對板連接器提供了一個(gè)理想的解決方案。該連接器系列提供從0.635mm到2.54mm各種腳距的產(chǎn)品，可滿(mǎn)足多種設計、堆疊高度和位數等個(gè)性化PCB布局的需求，產(chǎn)品也可支持夾層、共面以及母板與子卡的連接，為設計提供極大的靈活性。
圖7：FINEPITCH板對板連接器
（圖源：Phoenix Contact）
以FINEPITCH 0.8mm板對板連接器（FP 0,8系列）為例，為了實(shí)現可靠而高效的連接，其進(jìn)行了一系列的設計優(yōu)化。
● 首先，FP 0,8系列板對板連接器采用了創(chuàng )新的ScaleX技術(shù)，其雙觸頭設計支持長(cháng)達1.5mm的可變插配長(cháng)度，可確保連接的可靠穩固。
● 其次，該板對板連接器可提供高公差補償，良好殼體結構可以有效地保護觸頭，這為配接操作帶來(lái)很大的便利性。
● 再有，FP 0,8系列所提供的屏蔽型產(chǎn)品，采用特有的封閉屏蔽概念，實(shí)現了出色的電磁兼容（EMC）保護以及優(yōu)異的信號完整性，這使得其支持的數據傳輸速率高達52Gbps。
● 最后，FP 0,8系列板對板連接器產(chǎn)品組合豐富，具有多種位數、6到18mm堆疊高度，以及屏蔽型和非屏蔽型不同類(lèi)型的產(chǎn)品，可以為設計帶來(lái)極大的自由度。
圖8：FP 0,8系列板對板連接器采用創(chuàng )新的ScaleX技術(shù)（圖源：Phoenix Contact）
總之，FINEPITCH系列板對板連接器具有出色的靈活性，能夠在較小空間內實(shí)現信號和數據傳輸，非常適用于變頻器和伺服驅動(dòng)器這類(lèi)工業(yè)PCB設備的內部連接，滿(mǎn)足其小型化、多功能的設計要求。
在通信接口上，Phoenix Contact也有非常豐富的產(chǎn)品。如支持工業(yè)以太網(wǎng)連接的工業(yè)級RJ45連接器，Phoenix Contact就可以提供全系列的產(chǎn)品，設備端、現場(chǎng)端、預制電纜各類(lèi)產(chǎn)品一應俱全，這些產(chǎn)品包括不同的配置，比如90°和180°的配接方向、單口和多端口的插座、支持五種出線(xiàn)方向等。而且Phoenix Contact的RJ45連接器均滿(mǎn)足波峰焊 / SMD / THR工藝要求，支持自動(dòng)化量產(chǎn)的要求。
圖9：Phoenix Contact的RJ45連接器
（圖源：Phoenix Contact）
Phoenix Contact的D-SUB連接器適用于變頻器編碼器接口等信號的互連，包括針式和孔式，以及9 / 15 / 25 / 44等信號接口，也提供電源+信號得混合型接口，產(chǎn)品種類(lèi)十分齊全。這些D-SUB連接器組裝簡(jiǎn)便，與IP67插頭殼體和面板安裝框架配合使用，能夠滿(mǎn)足工業(yè)應用中更嚴格的密封性要求。
圖10：Phoenix Contact的D-SUB連接器
（圖源：Phoenix Contact）
本文小結
工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，對變頻器和伺服驅動(dòng)器等工業(yè)設備中的PCB連接提出了新的挑戰，可靠而高效的PCB連接解決方案成為開(kāi)發(fā)者追求的目標。
Phoenix Contact面向工業(yè)應用的豐富的互連產(chǎn)品組合——包括PCB接線(xiàn)端子、插入式連接器、板對板連接器，以及RJ45和D-SUB連接器等——能夠很好地契合這一設計要求，助力開(kāi)發(fā)者快速打造出理想的解決方案。
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