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現代工業(yè)自動(dòng)化 (IA) 設備的設計者能夠體會(huì )到自動(dòng)化設備是如何迅速地擴展到工廠(chǎng)內數百平方英尺范圍的。在控制計算機和工藝區的任何接近傳感器、機械臂之間敷設單獨的電纜，會(huì )使車(chē)間地面雜亂無(wú)章，延長(cháng)設備配置時(shí)間。此外，更換或重新配置現有的傳感器或致動(dòng)器可能需要在工藝位置和控制計算機之間再敷設一條電纜，而這樣會(huì )減慢維護速度。隨著(zhù)將更多系統連接到物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 以便通過(guò)云端在遠程儀表板上跟蹤各個(gè)系統，只會(huì )使得問(wèn)題擴大。 為了簡(jiǎn)化這些連接問(wèn)題，工業(yè)系統設計者可以使用傳感器致動(dòng)器盒（也叫接線(xiàn)盒、配電盒）。使用這些設備，可以在控制計算機和接線(xiàn)盒之間敷設一條主線(xiàn)路來(lái)連接許多傳感器和致動(dòng)器，再由接線(xiàn)盒連接至位于工藝位置處的許多連接器，從而簡(jiǎn)化地面布線(xiàn)。 本文簡(jiǎn)要討論與 IA 連接有關(guān)的問(wèn)題。然后，介紹關(guān)于傳感器致動(dòng)器盒的三個(gè)實(shí)際案例——分別來(lái)自 Molex、Alpha Wire 和 Phoenix Contact，并展示這些器件如何簡(jiǎn)化工業(yè)環(huán)境中的布線(xiàn)，同時(shí)實(shí)現輕松維護、配置。 將控制計算機與傳感器、致動(dòng)器連接 工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境中的許多控制計算機都位于各自所控制的設備附近，這樣會(huì )帶來(lái)許多便利。從計算機到傳感器和致動(dòng)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)設施中，控制計算機可能位于數英尺之外，需要在兩個(gè)點(diǎn)之間敷設多條電纜。這種情況在裝配廠(chǎng)機器人、傳送帶設備以及在諸如卡車(chē)等大型車(chē)輛和飛機中很常見(jiàn)。在某些情況下，工藝區可能是危險的，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(lèi)型機械，控制計算機通常放置在一個(gè)安全的、受保護的距離之外，盡可能提高可靠性。 在這種情況下，傳統的布線(xiàn)將涉及從控制計算機向每個(gè)傳感器和致動(dòng)器敷設多條電纜。這不是一項簡(jiǎn)單的工作。在傳感器或致動(dòng)器電纜的兩端必須使用適當的電纜端接連接器。在許多危險環(huán)境中，要確保正確、安全地敷設電纜，這可能需要花費比預期更多的時(shí)間。最后，為每個(gè)傳感器和致動(dòng)器進(jìn)行配置和連接電纜所需的時(shí)間會(huì )減慢工作部署，增加成本。如果需要為更換或配置上述某個(gè)傳感器或致動(dòng)器而使設施停機時(shí)，會(huì )增加停機時(shí)間并進(jìn)一步增加成本，甚至有時(shí)會(huì )大幅增加成本（具體取決于設施本身）。 傳感器致動(dòng)器盒 一個(gè)安全、經(jīng)濟的解決方案是為 IA 設施使用傳感器致動(dòng)器盒。這些接線(xiàn)盒將來(lái)自控制計算機的所有傳感器和致動(dòng)器的電纜組合成一條主電纜（通常稱(chēng)為遠程主控電纜 [ome run cable]）并且敷設到工藝區。工藝區附近的電纜連接至堅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(gè)或更多的 M12 連接器。傳感器致動(dòng)器盒有時(shí)也被稱(chēng)為接線(xiàn)盒、配電盒，也被稱(chēng)為 IO 或 I/O 盒。安裝有 M12 插座的連接器盒是一個(gè)預接線(xiàn)的密封裝置，其防護等級為 IP67 或更高。 所有傳感器和致動(dòng)器的遠程主控電纜只需要敷設、放置一次。這在狹窄的區域內布線(xiàn)時(shí)是一大優(yōu)勢，因為技術(shù)人員不再需要花更多的時(shí)間、扭曲身體在狹窄的空間里工作。 有了傳感器致動(dòng)器盒，技術(shù)人員不需要通過(guò)在控制計算機和工藝區之間為每個(gè)傳感器、致動(dòng)器敷設長(cháng)電纜來(lái)連接設備，而是用較短電纜將附近的傳感器致動(dòng)器盒與設備相連。這可以在快到幾秒鐘的時(shí)間內完成連接，從而最大程度地減少安裝人員在工藝區的工作時(shí)間。這將簡(jiǎn)化維護工作，提高安全性，同時(shí)節省時(shí)間，減少錯誤。 選擇和使用傳感器致動(dòng)器盒 傳感器致動(dòng)器盒的設計多樣，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(lèi)型、重量、外形尺寸、插座數量、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(chē)和倉庫等情況，設備可能受到嚴重沖擊。Molex 為此推出 Brad Safety多端口互連系統(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，既輕便又堅固，能夠適應重型設備的高度沖擊，甚至是車(chē)輛行駛時(shí)造成的沖擊。 Molex 1202480510 MPIS 8 端口配電盒屬于該系列，每個(gè)端口可支持高達 4 A 的電流，所有 8 個(gè)端口共計支持最大 12A 的電流（圖 1）。為了方便互連工作，每個(gè)端口都有一個(gè)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簽。與紙質(zhì)標簽相比，這種標簽更堅固耐用且不會(huì )撕裂。 
圖 1：Molex 1202480510 MPIS 傳感器致動(dòng)器盒具有八個(gè) M12 插座。為了方便互連，每個(gè)端口都可安裝一個(gè)堅固耐用的卡入式 ABS 塑料標簽。（圖片來(lái)源：Molex） Molex 1202480510 采用便于觀(guān)察的亮橙色，防護等級為 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。遠程主控電纜長(cháng) 5 m，支持定制電纜端接，通常是一個(gè) M23 連接器，但也可以采用實(shí)際應用所需的任何連接器。每個(gè)凹陷式 M12 插座含八個(gè)行業(yè)標配針腳。每個(gè)端口都配備一個(gè)琥珀色的 LED 指示燈，表示端口已通電。這有助于快速驗證一個(gè)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(wèn)題。 Molex 傳感器致動(dòng)器盒上有兩個(gè)用于 M4 安裝螺釘的槽孔。通過(guò)這兩個(gè)孔可以將其安裝在設備上或可靠地固定在墻上。應將這種盒子牢固地安裝在易于接觸到八個(gè) M12 插座的地方，以防將 M12 連接器推入其插座時(shí)不會(huì )使其發(fā)生移位。 輕型傳感器致動(dòng)器盒的應用 對于如飛機或一些工業(yè)車(chē)輛等需要考慮重量的應用，Alpha Wire 提供 Alpha Connect 系列無(wú)源配電盒，包括 Alpha Connect 901-10M NC032 8 端口傳感器致動(dòng)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、小型卡車(chē)和電動(dòng)車(chē)輛，如叉車(chē)和小型推土機。對這些車(chē)輛來(lái)說(shuō)，每一盎司的重量都非常重要。該配電盒有一條 10 m 長(cháng)的遠程主控電纜，適用于飛機和車(chē)輛，因為兩點(diǎn)之間的最短距離往往不是直線(xiàn)，而是曲線(xiàn)。該配電盒無(wú)源，沒(méi)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(huì )很顯眼。 另外，該裝置采用雙重防塵罩，以保持任何兩個(gè)未使用的插座不會(huì )被污染。這種傳感器致動(dòng)器盒在完成連接器配接后的防護等級為 IP67。插座未配接時(shí)防護等級為 IP65，因此應安裝防塵罩以確保達到 IP67 級防護。
圖 2：Alpha Wire 901-10M NC032 傳感器致動(dòng)器盒由輕型鋅合金制成。八個(gè) M12 插座外凸并超出外殼，因此連接器配接快速而簡(jiǎn)單。右下方為傳感器致動(dòng)器盒附帶的兩個(gè)防塵罩，用于保持未使用插座的清潔。（圖片源：Alpha Wire） 每個(gè) M12 插座有五個(gè)插針。為了在初次設置時(shí)方便安裝，標準 M12 電纜顏色代碼和每個(gè)插針的功能都印在傳感器致動(dòng)器盒的側面。這八個(gè) M12 插座不是凹進(jìn)去的，而是向外突出，超出鋅合金外殼。這種結構使得連接快速、簡(jiǎn)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(dòng)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，在飛機和一些車(chē)輛中會(huì )有這種情況。 緊湊型傳感器致動(dòng)器盒 對于空間受限的小型應用，Phoenix Contact 設計出 1692404 4 端口傳感器致動(dòng)器盒（圖 3）。這種接線(xiàn)盒不配備遠程主控電纜，需要使用另外的 M23 電纜組件將其與控制計算機連接，這樣可方便地為改變接線(xiàn)盒位置。而且，這樣還方便維護遠程主控電纜，并在其損壞時(shí)易于更換。
圖 3：Phoenix Contact 的 1692404 傳感器致動(dòng)器盒有四個(gè) 4 針 M12 端口。這種接線(xiàn)盒需要使用另外的 M23 電纜組件將其與控制計算機連接。（圖片來(lái)源：Phoenix Contact） 1692404 由聚酰胺材料制成，能很好地耐受汽油、機油和發(fā)動(dòng)機周?chē)Ｒ?jiàn)的溶劑。聚酰胺材料還具有極高的抗拉強度，能比大多數材料更好地適應非沖擊應力和彎曲。該裝置的防護等級為 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域進(jìn)行粗放搬運。 四個(gè) M12 連接器中的每一個(gè)連接器的電流承載能力都高達 4 A，該裝置的總體最大額定電流為 12 A。四個(gè) M12 端口都帶有一個(gè)黃色 LED 指示燈，以指示端口是否配接正確和運行。M23 端口配備綠色 LED 指示燈，指示遠程主控電纜是否正確連接并為接線(xiàn)盒供電。這非常有助于在設置和配置期間進(jìn)行診斷。所有連接到四個(gè) M12 插座上的傳感器和致動(dòng)器都可以通過(guò)移除單個(gè) M23 連接器而輕松斷開(kāi)連接。這樣會(huì )增強安全性，減少維護和重新配置期間的停機時(shí)間。 結語(yǔ) 傳感器致動(dòng)器盒可以在維護和設置過(guò)程中節省時(shí)間，同時(shí)確�？刂朴嬎銠C和傳感器/致動(dòng)器之間的連接可靠。許多傳感器和致動(dòng)器可以很容易地在工藝區就地連接，而不是把所有的電纜單獨連接到控制計算機上。適當的材料選擇可以確保這種接線(xiàn)盒在目標工業(yè)環(huán)境下可靠運行。 來(lái)源：Digi-Key 作者：Bill Giovino |
