【導讀】可持續性無(wú)疑已經(jīng)成為現代工業(yè)制造領(lǐng)域的焦點(diǎn)議題之一。這不僅要求所使用的材料具有可持續性，生產(chǎn)流程也不例外?？沙掷m的流程不僅要求高效，還要通過(guò)諸如避免機器停機和縮短停機時(shí)間來(lái)節省資源和成本。此外，員工的工作時(shí)長(cháng)是生產(chǎn)設施的寶貴資源之一，而高效的維護和安裝則是確保這一資源得到最大化利用的關(guān)鍵。
可持續性無(wú)疑已經(jīng)成為現代工業(yè)制造領(lǐng)域的焦點(diǎn)議題之一。這不僅要求所使用的材料具有可持續性，生產(chǎn)流程也不例外?？沙掷m的流程不僅要求高效，還要通過(guò)諸如避免機器停機和縮短停機時(shí)間來(lái)節省資源和成本。此外，員工的工作時(shí)長(cháng)是生產(chǎn)設施的寶貴資源之一，而高效的維護和安裝則是確保這一資源得到最大化利用的關(guān)鍵。
連接器在打造這樣的可持續生產(chǎn)流程中發(fā)揮著(zhù)重要作用。浩亭所關(guān)注的不僅僅是它們能快速連接或斷開(kāi)設備或附屬裝置的功能。事實(shí)上，現代連接器為生產(chǎn)工人提供了一個(gè)既安全又精確的連接方式，特別是在那些經(jīng)常需要重新進(jìn)行配置的模塊化系統中尤其重要。準確無(wú)誤的連接不僅有助于節省能源，還能夠節約時(shí)間。
SmEC - 浩亭針對模塊化機器與系統推出的連接器概念
連接器附帶的一項最重要功能就是提供配合狀態(tài)的信號指示。配合狀態(tài)涉及到各種參數，具體取決于應用和連接器。插接狀態(tài)通?？梢蕴峁┮韵玛P(guān)鍵信息：
連接器是否已經(jīng)正確插接到相應的配合連接器？
連接器是否實(shí)現完全的電氣連接？
連接器是否實(shí)現完全的機械鎖定？
連接器是否出現電氣過(guò)載？
環(huán)境參數（如溫度、濕度等）是否均在容許范圍之內？
插接狀態(tài)常通過(guò)LED、燈環(huán)或聲音為操作員提供提示。在最簡(jiǎn)單的情況下，紅/綠指示就足以讓操作員知曉是否出現故障。而現代的全彩LED還可以通過(guò)不同的閃爍模式或動(dòng)態(tài)效果來(lái)指示如電壓之類(lèi)的更多狀態(tài)。除了這些直觀(guān)的視覺(jué)和聲音提示，數字接口還能將更為詳細的數據發(fā)送至控制中心。浩亭技術(shù)集團推出的SmEC（智能電氣連接器，圖1）就能通過(guò)MQTT或OPC-UA PubSub來(lái)傳遞數據。數據以JSON格式提供，任何控制器均可接收并處理。除此之外，資產(chǎn)管理殼（Asset Administration Shell）還能夠提供連接器的實(shí)時(shí)數據，實(shí)現數字孿生。
除了指示配合狀態(tài)外，SmEC還內置了鎖定機制，以避免連接器意外脫離。這不僅確保組件不被損壞，也確保了操作人員的安全。只有在斷電且鎖定狀態(tài)釋放之后，連接器才能斷開(kāi)連接。為此，SmEC集成了電壓和電流的測量功能，并監控所連接的設備。這樣，可以依據能源消耗數據計算出實(shí)時(shí)的碳足跡。
圖1. 技術(shù)演示---具備狀態(tài)顯示和識別功能的智能電氣連接器（SmEC）
數據二極管 - 浩亭針對防破壞功能推出的連接器概念
舊機器上也可以輕松地實(shí)現碳足跡的測量功能。數據二極管可以保護測量設備（如智能電氣連接器）免于受到破壞（圖2），原因在于其僅允許數據信號單向傳輸。這一特性確保數據可以從受保護的網(wǎng)絡(luò )傳送到非受保護的網(wǎng)絡(luò )，比如發(fā)送至控制面板，使受保護的網(wǎng)絡(luò )不會(huì )受到攻擊。為了實(shí)現這一目標，浩亭開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用于連接器的數據二極管。它支持高達1Gbit/s的數據速率，能夠傳輸常用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如OPC-UA、MQTT或Modbus-TCP。該數據二極管是由發(fā)射端的激光二極管和接收端的光敏二極管所構成的實(shí)體硬件，確保數據不會(huì )反向流通。
圖2. 數據二極管在連接器中實(shí)現的功能
Smart ix - 浩亭針對具有識別功能小型連接器推出的連接器概念
為了確保連接器正確插入相應的配合連接器中，需要能夠識別該連接器。在最基本的層面上，可以通過(guò)增加電氣觸點(diǎn)作為編碼針腳來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)。與機械編碼不同，這種方法允許機器控制系統確定目前插入了哪種配件。但這種方法在大型的靈活系統中很快就會(huì )受到限制。此外，用于電氣編碼的編碼針腳會(huì )消耗大量的觸點(diǎn)數量。一個(gè)更加理想的做法是使用總線(xiàn)系統和小型微控制器來(lái)識別連接器，或者選擇通過(guò)近場(chǎng)通信（NFC）進(jìn)行識別。這就要為每個(gè)連接器分配一個(gè)唯一的ID，這個(gè)ID與相應的組件（如配件或工具）相對應。這種方法也適用于非常小的連接器，如浩亭的Smart ix（圖3）所示。Smart ix是一個(gè)10極的小型連接器，內部集成了微控制器。通過(guò)微控制器，能夠實(shí)現精準的識別。ID用于單元或機器控制，確保與連接的組件建立正確的鏈接。這樣，即便是像燈具、門(mén)觸點(diǎn)或模擬傳感器這樣的簡(jiǎn)單部件，也可以被準確地識別?？刂菩盘枙?huì )告知用戶(hù)組件是否已正確插入到對應的端口中。
Han Protect - Han? 3A - 浩亭針對簡(jiǎn)化維修流程推出的連接器概念
在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì )因所需的專(zhuān)業(yè)人員暫時(shí)無(wú)法出現在現場(chǎng)而發(fā)生不必要的停工。例如，只有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓練的工作人員才能更換出現問(wèn)題的保險絲。由于保險絲通常位于控制柜內部，其他人很難進(jìn)行替換。而將保險絲集成到連接器中，如Han Protect（圖4），就可以實(shí)現從外部輕松更換保險絲。由于更換保險絲時(shí)要先斷開(kāi)連接器，所以即使是非專(zhuān)業(yè)人員，在低壓的情況下也能輕松地進(jìn)行替換。這有效地縮短了維修時(shí)間并降低了停機時(shí)長(cháng)，從而對資源管理產(chǎn)生了深遠的積極影響。
圖3：浩亭Smart ix industrial - 具有識別小型連接器
圖4. Han Protect - 帶有內置保險絲的Han? 3A連接器
浩亭技術(shù)集團在連接技術(shù)領(lǐng)域持續推出創(chuàng )新解決方案，致力于增強工業(yè)生產(chǎn)的可持續性。本文提出的智能連接器的概念將在2023年德國紐倫堡國際工業(yè)自動(dòng)化及元器件展覽會(huì )（SPS）的技術(shù)展示器上演示。
關(guān)于浩亭:
浩亭技術(shù)集團是世界領(lǐng)先的工業(yè)連接技術(shù)供應商。浩亭服務(wù)于全球市場(chǎng)，擁有6個(gè)研發(fā)基地，14家生產(chǎn)工廠(chǎng)，44個(gè)銷(xiāo)售和分銷(xiāo)公司，約6,500名員工。浩亭連接解決方案用于傳輸數據、信號和電力，應用領(lǐng)域包括交通、電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源發(fā)電、自動(dòng)化以及機械和設備工程等眾多工業(yè)領(lǐng)域中。作為一家家族企業(yè)，浩亭在2021/22年度創(chuàng )下了 10.59 億歐元的營(yíng)業(yè)額。
（稿源：美通社，作者：浩亭技術(shù)集團）
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