为什么M12连接器更适合IIoT

随着传感器,数据和实时决策制定流程的转变,M12连接器可提供智能工厂所需的速度,可靠性和耐用性。
 
全球技术分析师预测,到2020年,将连接超过200亿个设备,到2021年,工业物联网(IIoT)的市场规模将达到2000亿美元。简单地说,IIoT是实时数据连接,由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。

但是,IIoT的最终价值超越了数据收集和传输。它涵盖了制造过程中几乎所有机电因素的完整可见性和控制力,使公司能够从描述性和诊断性分析转向预测性智能和预防性措施。可量化的收益包括识别中断的能力,例如产品或过程的差异,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容量,减少维护成本和停机时间,提高安全性并最大程度地提高整体设备效率(OEE)。

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传感器有效地执行状态监视,分析和报告数据以支持人类决策。
 
通过将网络传感器放置在物理设备上以收集数据,可以全面了解制造过程或装配线。这些传感器执行状态监视,分析温度,振动或声音频率等恒定输入。该数据被传输回决策者可以访问的中央位置或云。该过程通常在灰尘,噪音,温度变化和振动等环境中都需要可靠的高速连接。在食品和饮料行业,这还包括频繁冲洗的挑战。

连接器是承载数据的电缆与记录和传达信息的设备之间的重要链接。对能够容纳视觉图像的更快数据传输的需求推动了连接器的发展,该连接器能够满足最新传感器的千兆位数据需求。更复杂的是,机器变得越来越小,这给元件制造商施加了压力,要求它们以不断缩小的占地面积提供更高的速度,功率和容量。

M12连接器的ABC:编码,销钉和锁定系统
 
M12连接器于1985年推出,已成为数十年的记录,是工业应用中最可靠的连接器之一。一旦被汽车制造商主要使用,M12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。

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由于应用程序需要更高速度的连接,因此X编码连接器可能会取代D编码连接器。(图为:活页夹M12 X编码母头连接器)
 
编码
在工厂车间,人员需要能够断开现有的连接器以进行维护,并在新铺设的电缆上快速安装新的连接器,特别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,以减少意外错配的机会。

对于信号和数据传输:

A编码的传感器,直流电源
B编码的PROFIBUS
100Mbit以太网和Profinet的D编码
X编码的10Gbit以太网(参见图2)。

电源的M12编码:

S编码和K编码连接器设计用于高达630 V / 16 A的交流电源。理想的电源连接器适用于以下应用:交流电动机和驱动器,电动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。(请参见图3。)适用于低压应用的理想电源连接器,包括:直流电动机和驱动器,现场总线以太网组件,网络设备,和LED照明灯具。

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M12-L,兼容Profinet的直流电源连接器和来自粘合剂的现场可接线电缆。
 
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,并听到咔嗒声,表明已建立正确的连接。
•螺纹连接:插头上的螺母与插座上的相应螺纹组配对。
•卡口:一种互连配合设计,使用插座上的插针和插头上的斜坡进行快速连接和断开连接。
 
M12的其他功能和选件
 
通过选择以下选项,可以进一步自定义特定应用的连接器选择:

极性:公,母,公/母
端接样式:压接,螺钉,夹具或IDT(绝缘位移端接)
外壳材料:塑料,金属或不锈钢
接触镀层材料: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
面板安装或现场安装
额定电压
额定电流

[标题为“ M12 –万能的连接器”的图表]

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图4 M12连接器的编码,引脚和应用
 
M12连接器是工业4.0明智选择的三个原因。
尽管M12连接器在IIoT还未成为概念之前就已经可用,但它们已成为工业以太网的首选连接器。对于数据传输,它们在设备端使用-从设备中提取数据并将其传输到应用程序,在该应用程序中数据被聚合以向用户提供有用的信息。它们还用于在交流电动机和驱动器,电动机控制开关等应用程序以及现场总线以太网组件和网络设备等低压应用程序中长时间传输高水平的电源。

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连接器在恶劣的条件下具有出色的性能,原因是:

圆形设计可保护触点免受灰尘,湿气和异物等污染物的侵害,同时还可以防止撞击,振动,紫外线照射和温度变化
最低IP67等级的防尘和防水保护
IP68和IP69K额定值的其他选项可用于苛刻的冲洗环境(见图5)。

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粘合剂的M12 A编码连接器(如下图所示)的IP69K等级以及Ecolab和FDA认证,使其非常适用于食品/饮料和化工行业的苛刻冲洗应用。
 
2. EMI屏蔽
硬线连接比无线连接具有一些固有的优势,主要是物理连接的安全性和避免无线干扰。这一点特别重要,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)。这种电子噪声污染经常被人们看不见和闻所未闻,从而干扰了已经被物理噪声和繁忙的工厂车间的振动所累的高精度传感器。

EMI的日益普及给制造商设计新设备带来了额外的负担,这些设备应产生尽可能少的EMI,并确保其设备具有合理的EMI抵抗力,因此在影响因素时不会影响操作。

[粘合剂的M12 A编码连接器达到IP69K等级,并获得Ecolab和FDA认证,使其非常适合食品/饮料和化学工业中的苛刻冲洗应用。] 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。满足以下条件时,可以实现良好的屏蔽:

电缆屏蔽端接到导电(金属)外壳上
将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

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3.体积小巧

即使随着电源和数据传输需求的增长,工业4.0向小型化发展的趋势也需要更紧凑的组件和连接解决方​​案。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较小的占地面积内提供相同(或更多)的功率密度。[图6:当今的工厂面临着巨大的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。]图6:当今的工厂面临着巨大的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连接器最初设计为减小当时用于传感器的3/4英寸连接器的尺寸,其外径锁定螺纹仅为12 mm。它的占地面积小,非常适合自由空间少的应用,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。

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图6:当今的工厂面临着巨大的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技术不断发展
机器设计师和OEM厂商将M12连接器整合到新机器中,并更新了现有基础架构。通过向后兼容,替换较旧且较不可靠的技术(例如RJ45连接器)相对简单且具有成本效益。M12连接器的制造商不断创新,增加了新功能,可满足机器人技术,自动化,食品和饮料,替代能源以及蜂窝通信行业不断变化的需求。可定位,可锁定,现场有线连接器,能够传输大量数据和功率,确保M12将继续成为工业4.0及更高版本的重要组成部分。
 
【摘自connectortips,作者: MARY GANNON,SEPTEMBER 18, 2019】

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