關(guān)于I／O連接器的諸多應(yīng)用淺析

自動(dòng)化中采用現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)以太網(wǎng)可以提供許多好處：進(jìn)行快速和可靠的數(shù)據(jù)傳輸，減少安裝費(fèi)用，易于查明故障以及診斷連接設(shè)備，遙控功能和模塊化。另外，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)可以被用來建立現(xiàn)場(chǎng)總線連接以連接智能設(shè)備，如SPS系統(tǒng)、傳感器和調(diào)節(jié)器。另一個(gè)好處則是它的交換性。要在不同的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用中得到以上的好處，靈活和經(jīng)濟(jì)的連接器是必需的。

本文以ERbic連接器產(chǎn)品為例，講述I／O連接器的諸多應(yīng)用。

概述

基于D-Sub接口技術(shù)的靈活現(xiàn)場(chǎng)總線連接器被指定用于普遍的總線系統(tǒng)，如被規(guī)定在IP-20范圍的CAN-Bus、Profibus以及SafetyBUSp。這全面和不斷擴(kuò)展的產(chǎn)品組合類型包括配有開關(guān)（可連接的終端電阻器）以及純節(jié)點(diǎn)和純終端。節(jié)點(diǎn)（沒有終端電阻器）用于線內(nèi)，終端（有終端電阻器）則用于線末端，至于有開關(guān)的類型可以被設(shè)定為節(jié)點(diǎn)或終端。進(jìn)出的總線被接于現(xiàn)場(chǎng)總線連接器的電路板上，這意味著就算節(jié)點(diǎn)連接器中斷了（T-），總線也不會(huì)受到干擾。因此，就算總線在操作時(shí)也可以轉(zhuǎn)換設(shè)備。為了易于查明故障，如有需要，可連接終端電阻器的類型可以從節(jié)點(diǎn)類型設(shè)定成終端類型。這將中斷總線上所有位于這些元素背后的訂戶。

不同的安裝條件造成各種電纜路由有不同的要求，因此現(xiàn)場(chǎng)總線連接器可選擇橫向或豎向的電纜出口。總線電纜往往非常堅(jiān)硬，需要穩(wěn)定和可靠的機(jī)械應(yīng)力消除。為此，連接器堅(jiān)固的金屬應(yīng)變消除和可靠的屏蔽連接，可建立從電纜屏蔽接地到外殼接地的高質(zhì)量、低電阻底盤。整體的電纜直徑范圍是從4.5～8mm。

以端接方式而言，除了螺絲釘接線端接（適合絞線和實(shí)心線）以及絕緣置換技術(shù)（適合實(shí)心線），Profibus與CanBus系列亦提供了籠式彈簧夾的類型。這種類型，其連接器的可上鎖籠式彈簧夾能夠確保簡單快捷的端接。大范圍的電纜橫截面（0.14-0.5mm2）允許用戶在任何一種端接方式中選擇適當(dāng)?shù)碾娎|。

用于簡易連接

無論編程界面存在與否，開關(guān)類型的Profibus都經(jīng)過重新設(shè)計(jì)以滿足全新SiemensS7控制器的機(jī)械安裝要求。這些電纜直徑范圍從6～9mm不等的新設(shè)計(jì)的Profibus的外部輪廓已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)整，所有部件都被永久預(yù)置，且整合了可替換的籠式彈簧夾。此外，Profibus也使用了ERNI最新一代的D-sub連接器。

端接區(qū)與其蓋子鉸接在一起，并能夠通過使用中央鞏固其蓋子。這種鎖定方式將同時(shí)激活電纜的應(yīng)力消除以及屏蔽的連接。為了配合特定的需求，電纜的端接皆為經(jīng)過驗(yàn)證的著名技術(shù)：絕緣置換（一種快速的端接選項(xiàng)，即無須剝?nèi)?dǎo)線的絕緣）、籠式彈簧夾和螺絲釘接線端接。不同的端接與應(yīng)力消除選項(xiàng)在連接器端接中為用戶提供最大程度的自由。標(biāo)準(zhǔn)Profibus類型的端接為電纜直徑為8mm的籠式彈簧夾。Profibus類型亦被設(shè)定處理傳輸速率高達(dá)12MB／s的數(shù)據(jù)信號(hào)。

用于網(wǎng)絡(luò)連接

網(wǎng)絡(luò)中最為廣泛使用的連接器系統(tǒng)為8針型“RJ45”連接器（8P8C）。對(duì)于這種類型的連結(jié)，模塊插座連接器系統(tǒng)傳輸質(zhì)量卓越且經(jīng)濟(jì)，其端接方式為焊接或表面貼端接。許多產(chǎn)品組合中除了備有單口、組合式和堆疊式端口，還包含了濾波模塊插座。典型的模塊插座為4、6或8針型，提供無屏蔽或各種屏蔽選項(xiàng)。濾波模塊插座的尺寸圖樣和印制電路板布局與標(biāo)準(zhǔn)類型相似。信號(hào)可以藉由面板插座或面板耦合器傳輸?shù)角鞍濉?/p>

廣泛的濾波模塊插座產(chǎn)品組合也包括了以太網(wǎng)供電（PoE）的類型。對(duì)于需要符合IEEE802.3af條件的應(yīng)用，濾波模塊插座通過數(shù)據(jù)對(duì)偶線或閑置對(duì)偶線提供相應(yīng)的電源。這樣，標(biāo)準(zhǔn)的CAT-5電纜便可用于距離高達(dá)100m的數(shù)據(jù)傳輸以及電源。至于接收方，48V的電源可以被轉(zhuǎn)換成如5V或3.3V。用于10／100以太網(wǎng)中備有PoE功能的濾波模塊插座提供彎角單口和組合式端口構(gòu)型（1×2、1×4），完全的屏蔽結(jié)合了有效的接地連接。此外，ERNI也提供了更新的千兆和低型版本，以及不同顏色的整合發(fā)光二極管。

用于現(xiàn)場(chǎng)傳感器與制動(dòng)器連接

M8／M12連接器如今被推薦于幾乎所有的現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)格，并且根據(jù)IEC61076-2-101／104標(biāo)準(zhǔn)遵照IP67保護(hù)級(jí)別，在傳統(tǒng)上作用連接自動(dòng)化技術(shù)中的傳感器和制動(dòng)器：這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的校正l記述用于工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用的D編碼的4針型連接器具有較高的保護(hù)級(jí)別。根據(jù)EIA／TIA標(biāo)準(zhǔn)，M8／M12連接器與第5類模塊插座（RJ45）的傳輸技術(shù)條件相應(yīng)。使用D編碼可防止其與A編碼（用于傳感器和制動(dòng)器接線）及B編碼（用于一些現(xiàn)場(chǎng)總線）的錯(cuò)誤接合。

M8／M12連接器在這之前并沒有可用于印制電路板的類型，直至2005年表面貼端接的圓形M8／M12連接器誕生。表面貼端接有助于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的微型化。堅(jiān)固的引腳使其能夠通過成批包裝以及相應(yīng)使用振動(dòng)碗的進(jìn)料過程。另一個(gè)包裝方式則為卷帶包裝?；镜哪K化設(shè)計(jì)概念造就了各種安裝高度與不同針型的連接器。基于用戶的需求，所提供的端接方式包括了表面貼、壓接或通孔回流技術(shù)，其中以表面貼技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。連接器的黑色絕緣體由高溫塑膠制成，因此在所有常規(guī)的表面貼焊接程序中才不致存在問題。

過去，開關(guān)柜內(nèi)的控制器通過I／o卡驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如今，工業(yè)自動(dòng)化趨向分散式的系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)制動(dòng)器和傳感器往往連接到一個(gè)被動(dòng)或有現(xiàn)場(chǎng)總線性能的I／o箱子。為了以最低成本為多種應(yīng)用提供解決方案，具體的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要高水平模塊化的靈活連接器解決方案。為此，圓形M8／M12連接器的各種不同印制電路板類型由電纜系統(tǒng)補(bǔ)充。不同的型號(hào)形狀、針數(shù)、電纜質(zhì)量和長度有助于達(dá)到成本效應(yīng)與客定的自動(dòng)化解決方案。