工業(yè) 4.0、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、IIoT、智能工廠,這些詞語離我們?cè)絹碓浇鼈儾粌H限于流行語;更是改變制造業(yè)的新一代定義趨勢(shì)。
工業(yè)自動(dòng)化是未來發(fā)展的方向,那么連接器在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化方面,占據(jù)著不可或缺的的一部分。那么問題來了:就這個(gè)小小的組件,為何能在整個(gè)制造業(yè)的革新中發(fā)揮如此巨大的作用?那是因?yàn)檫B接器,它不僅僅是工業(yè) 4.0 中的一個(gè)小小的組件,更是實(shí)現(xiàn)眾多產(chǎn)品潛力的基本構(gòu)件。
首先,什么是工業(yè)4.0?
“工業(yè) 4.0”一詞,賦予了企業(yè)希望:高速運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)營效率、總體生產(chǎn)透明度、預(yù)測(cè)性維護(hù)模型的實(shí)施等等。然而,這些承諾通常作為結(jié)果呈現(xiàn),而沒有具體描述如何實(shí)現(xiàn)它。
2016 年,電氣和電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE) 為工業(yè) 4.0 定義了四個(gè)關(guān)鍵主題:
機(jī)器、設(shè)備、人和傳感器相互通信的能力。
信息透明。操作員能夠訪問和利用在制造過程的所有部分收集的信息,以確定可以提高效率的地方。
技術(shù)協(xié)助:技術(shù)協(xié)助人們做出決策或執(zhí)行不安全任務(wù)的能力。
分散決策:網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)自主執(zhí)行任務(wù)并自行做出決策的能力。
互連:以太網(wǎng)連接可實(shí)現(xiàn)
從傳感器到云端的無縫通信
工業(yè) 4.0 基本適用于所有設(shè)備、傳感器和機(jī)器,關(guān)鍵的一個(gè)方面是它們之間的通信。工業(yè) 4.0 顛覆了這種眾所周知的做法,并允許使用所有數(shù)據(jù)來構(gòu)建系統(tǒng)或機(jī)器的完整畫面。
以前,數(shù)據(jù)對(duì)于“即時(shí)”功能很重要。從某種意義上說,使用不同數(shù)據(jù)協(xié)議的設(shè)備不會(huì)說同一種語言。翻譯和收集數(shù)據(jù)的成本很高,而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)更是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。因此,數(shù)據(jù)存在于孤島中。
在不干擾本地服務(wù)器和進(jìn)程的情況下,云可以存儲(chǔ)和處理大量數(shù)據(jù),繼而改變游戲規(guī)則。用可以承受的價(jià)格將數(shù)據(jù)保存在專用服務(wù)器中,使公司可以保留和使用其機(jī)器生成的數(shù)據(jù)。
因此,公司開始重新考慮他們的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。舊的串行總線協(xié)議開始流行,取而代之的是已經(jīng)在云網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的以太網(wǎng)。這樣做的原因是串行總線協(xié)議最終需要轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)。此外,他們高度專業(yè)化,需要多年的經(jīng)驗(yàn)和培訓(xùn)才能正確實(shí)施和支持。在過去的幾年中,以太網(wǎng)連接器已經(jīng)從四線到八線以太網(wǎng)連接器的小型化版本發(fā)展為單對(duì)以太網(wǎng) (SPE),它通過兩條雙絞線傳輸以太網(wǎng),從而降低了重量和銅成本。對(duì)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備,SPE 都是經(jīng)濟(jì)上可行的選擇。
T1 Industrial 是 SPE 的標(biāo)準(zhǔn)配合面,允許通過兩條電線傳輸以太網(wǎng)。
更小的連接器可在不增加
設(shè)備尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)信息透明
設(shè)備變得越來越小。這適用于手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品,也適用于人們?cè)跈C(jī)器上為機(jī)器人編程時(shí)使用的人機(jī)界面 (HMI)。設(shè)備內(nèi)部的組件通常會(huì)限制設(shè)備的尺寸。例如,許多手機(jī)取消了 3.5 毫米耳機(jī)插孔,因?yàn)槌藷o線耳塞的普及之外,這個(gè)連接點(diǎn)是限制手機(jī)纖薄程度的一個(gè)因素。
在工業(yè) 4.0 網(wǎng)絡(luò)中,每臺(tái)設(shè)備都需要生成數(shù)據(jù)、提供更多功能并連接到運(yùn)營中心。這意味著越來越小的設(shè)備上的組件數(shù)量正在增加。因此,組件必須變得更小。因此,對(duì)混合連接器和更小連接器的需求增加了。
工業(yè)連接器制造商減小連接器尺寸的方法各不相同,但可能包括移除內(nèi)部鎖定機(jī)構(gòu)或推片的閂鎖、減小連接器的整體輪廓、減少連接點(diǎn)之間所需的空間,或者將磁性等功能直接組合到連接器中。所有這些設(shè)計(jì)選擇都可以讓設(shè)備設(shè)計(jì)人員完成看似不可能的事情——在增加功能的同時(shí)減小尺寸。
PushPull 連接器使用內(nèi)部鎖定機(jī)制,有助于減少連接器所需的空間。
技術(shù)援助:連接器使協(xié)作機(jī)器人
能夠與人類一起工作
協(xié)作機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人曾經(jīng)是科幻小說中的事物。雖然有用的家庭機(jī)器人管家還需要幾年時(shí)間,但制造工廠的工人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己與小型協(xié)作機(jī)器人一起工作。
過去,機(jī)器人往往固定在原地。硬連線機(jī)器人而不是使用連接器適用于機(jī)器人在其生命周期內(nèi)重復(fù)執(zhí)行相同功能的某些應(yīng)用?,F(xiàn)在,協(xié)作機(jī)器人的設(shè)計(jì)考慮到了靈活性,無論是在它們執(zhí)行的任務(wù)上還是在它們?cè)谏a(chǎn)車間的位置上。連接器讓機(jī)器人可以快速移動(dòng),而不需要依賴熟練工人。
去中心化決策:連接器
使去中心化系統(tǒng)成為可能
在設(shè)計(jì)生產(chǎn)車間時(shí),分散式系統(tǒng)已成為首選結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)與舊的集中式系統(tǒng)形成對(duì)比,在舊式集中式系統(tǒng)中,所有機(jī)器和設(shè)備都連接到一個(gè)控制面板和一個(gè)房間。通過允許在應(yīng)用程序站點(diǎn)(或邊緣)進(jìn)行決策,分散式系統(tǒng)的效率要高得多。通過將控件放在應(yīng)用程序附近,系統(tǒng)的各個(gè)部分可以獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)需要靈活性時(shí),這一點(diǎn)非常重要。
更改集中式系統(tǒng)既費(fèi)時(shí)又昂貴,因?yàn)樗羞B接和電纜都必須拉出并重新布線到新位置。同樣,更改集中式系統(tǒng)通常需要進(jìn)行故障排除,以確保新流程不會(huì)干擾舊流程。分散式系統(tǒng)彼此獨(dú)立運(yùn)行,因此可以輕松進(jìn)行更改,而不會(huì)危及系統(tǒng)的其余部分。
在去中心化系統(tǒng)中,硬連線不是一個(gè)可行的選擇。在現(xiàn)代生產(chǎn)車間,改變布局甚至更換機(jī)器的部件是一種常見的做法。連接器使工人無需專門工具即可輕松快速地完成這些調(diào)整,從而避免代價(jià)高昂的停機(jī)時(shí)間。最高效的連接器是模塊化連接器,它允許將多個(gè)連接點(diǎn)組合到一個(gè)外殼中。下一級(jí)連接器模塊化允許定制模塊本身,確保盡可能高效地使用所有空間。
Han -Modular Domino是更高級(jí)別的模塊化。用戶可以使用應(yīng)用程序所需的特定互連來定制模塊。
連通性是工業(yè) 4.0 的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域,在設(shè)計(jì)現(xiàn)代制造設(shè)備中使用的機(jī)器、設(shè)備或傳感器時(shí),連接器不再是可選的。設(shè)計(jì)精良的連接器可節(jié)省空間并采用模塊化設(shè)計(jì),可幫助制造商在使用可靠、經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)的技術(shù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 的承諾。