現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化 （IA） 設(shè)備的設(shè)計(jì)者能夠體會(huì)到自動(dòng)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(huì)使車間地面雜亂無(wú)章，延長(zhǎng)設(shè)備配置時(shí)間。此外，更換或重新配置現(xiàn)有的傳感器或致動(dòng)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(huì)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(guò)云端在遠(yuǎn)程儀表板上跟蹤各個(gè)系統(tǒng)，只會(huì)使得問(wèn)題擴(kuò)大。

　　為了簡(jiǎn)化這些連接問(wèn)題，工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以使用傳感器致動(dòng)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(lái)連接許多傳感器和致動(dòng)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(jiǎn)化地面布線。

　　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，同時(shí)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(dòng)器連接

　　工業(yè)自動(dòng)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(huì)帶來(lái)許多便利。從計(jì)算機(jī)到傳感器和致動(dòng)器的電纜可以相對(duì)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(gè)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(jiàn)。在某些情況下，工藝區(qū)可能是危險(xiǎn)的，因其暴露在有害化學(xué)品或極端溫度的環(huán)境中。對(duì)于這種類型機(jī)械，控制計(jì)算機(jī)通常放置在一個(gè)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(gè)傳感器和致動(dòng)器敷設(shè)多條電纜。這不是一項(xiàng)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(dāng)?shù)碾娎|端接連接器。在許多危險(xiǎn)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(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(shè)施停機(jī)時(shí)，會(huì)增加停機(jī)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(shè)施本身）。

　　傳感器致動(dòng)器盒

　　一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的解決方案是為 IA 設(shè)施使用傳感器致動(dòng)器盒。這些接線盒將來(lái)自控制計(jì)算機(jī)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(gè)或更多的 M12 連接器。傳感器致動(dòng)器盒有時(shí)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(gè)預(yù)接線的密封裝置，其防護(hù)等級(jí)為 IP67 或更高。

　　所有傳感器和致動(dòng)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(shí)是一大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榧夹g(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(jì)算機(jī)和工藝區(qū)之間為每個(gè)傳感器、致動(dòng)器敷設(shè)長(zhǎng)電纜來(lái)連接設(shè)備，而是用較短電纜將附近的傳感器致動(dòng)器盒與設(shè)備相連。這可以在快到幾秒鐘的時(shí)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(shí)間。這將簡(jiǎn)化維護(hù)工作，提高安全性，同時(shí)節(jié)省時(shí)間，減少錯(cuò)誤。

　　選擇和使用傳感器致動(dòng)器盒

　　傳感器致動(dòng)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(jí)等。

　　例如，在特別苛刻的環(huán)境中，如工業(yè)卡車和倉(cāng)庫(kù)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(duì)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(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(dá) 4 A 的電流，所有 8 個(gè)端口共計(jì)支持最大 12A 的電流。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(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(huì)撕裂。

　　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(jiān)固耐用的卡入式 ABS 塑料標(biāo)簽。

　　Molex 1202480510 采用便于觀察的亮橙色，防護(hù)等級(jí)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(zhǎng) 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(yīng)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(biāo)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(yàn)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?shù)牟劭?。通過(guò)這兩個(gè)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(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(yīng)用

　　對(duì)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(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(jī)、小型卡車和電動(dòng)車輛，如叉車和小型推土機(jī)。對(duì)這些車輛來(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(zhǎng)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(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(hù)等級(jí)為 IP67。插座未配接時(shí)防護(hù)等級(jí)為 IP65，因此應(yīng)安裝防塵罩以確保達(dá)到 IP67 級(jí)防護(hù)。

　　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。

　　每個(gè) M12 插座有五個(gè)插針。為了在初次設(shè)置時(shí)方便安裝，標(biāo)準(zhǔn) 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(cè)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(jié)構(gòu)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(jī)和一些車輛中會(huì)有這種情況。

　　緊湊型傳感器致動(dòng)器盒

　　對(duì)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(dòng)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(shí)易于更換。

　　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。

　　1692404 由聚酰胺材料制成，能很好地耐受汽油、機(jī)油和發(fā)動(dòng)機(jī)周圍常見(jiàn)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(jí)為 IP67，工作溫度為 -20°C 至 +75°C，因此適合在倉(cāng)庫(kù)、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(gè) M12 連接器中的每一個(gè)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(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(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(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(qiáng)安全性，減少維護(hù)和重新配置期間的停機(jī)時(shí)間。

　　結(jié)語(yǔ)

　　傳感器致動(dòng)器盒可以在維護(hù)和設(shè)置過(guò)程中節(jié)省時(shí)間，同時(shí)確?？刂朴?jì)算機(jī)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(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。