在過去的十年里，我們經(jīng)常聽到物聯(lián)網(wǎng)(IoT)以及它將如何改變我們的日常生活。雖然物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一個(gè)有點(diǎn)被過度使用甚至是誤用的術(shù)語，但是沒有人能否認(rèn)越來越多的“物件”正通過基于以太網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和傳輸。這也發(fā)生在工業(yè)環(huán)境中，隨著工業(yè)以太網(wǎng)的普及，越來越多的工業(yè)設(shè)備和機(jī)器連接到網(wǎng)絡(luò)以支持實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理、控制、監(jiān)視和采集。因此，我們現(xiàn)在也接收了不少關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)以及它將如何改變制造業(yè)的信息。
雖然物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)的設(shè)備通信都是通過IP協(xié)議，并且它們共享一些連接器接口和智能化，但實(shí)際上它們在主要用途和目標(biāo)方面是完全不同的。物聯(lián)網(wǎng)主要是指消費(fèi)者和最終用戶使用的商業(yè)應(yīng)用，其重點(diǎn)是支持業(yè)務(wù)需求、通信、安全、安保、健康和福利的日常系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是改善業(yè)務(wù)成果和日常生活。相比之下，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要指機(jī)器和生產(chǎn)設(shè)備使用的工業(yè)應(yīng)用，重點(diǎn)是自動(dòng)化控制和監(jiān)測，以提高效率，最大限度地提高生產(chǎn)率和優(yōu)化運(yùn)營。
物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間還有其他關(guān)鍵性區(qū)別，包括以太網(wǎng)應(yīng)用要求(即沖突檢測與確定性實(shí)時(shí)以太網(wǎng))和拓?fù)渥兓?，但通常人們談?wù)撟疃嗟膮^(qū)別之一是這些網(wǎng)絡(luò)所處的環(huán)境因素。這些包括潛在的機(jī)械因素(例如擠壓和振動(dòng))、液體和灰塵進(jìn)入、化學(xué)或氣候問題(如溫度和腐蝕性溶劑)以及電磁干擾(EMI)。工業(yè)環(huán)境和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常會(huì)受到這些因素的影響。物聯(lián)網(wǎng)的普及意味著通過標(biāo)準(zhǔn)商用以太網(wǎng)進(jìn)行通信的設(shè)備也可能受制于比以往任何時(shí)候都更惡劣的環(huán)境中。無論是戶外餐廳的POS機(jī)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Wi-Fi接入點(diǎn)、碼頭的安防攝像頭，還是手術(shù)室的醫(yī)療設(shè)備。用于建立連接的電纜和連接器也可能存在風(fēng)險(xiǎn)。這意味著很多需要滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)要求的電纜和接插件特性也同時(shí)對物聯(lián)網(wǎng)適用。
值得慶幸的是，有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用MICE(機(jī)械、侵入、氣候和電磁)分類方法來研究這些環(huán)境因素，并對每一個(gè)因素定義了不同的嚴(yán)重程度，包括日常商業(yè)辦公環(huán)境的1級、輕工業(yè)的2級和工業(yè)的3級。MICE參數(shù)可用于為物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接選擇電纜和接插件。讓我們來看看滿足各種MICE參數(shù)的一些特性。
密封以防進(jìn)入
在惡劣的環(huán)境中，連接器是重要的考慮對象，因?yàn)樗鼈兛赡艹蔀橐粋€(gè)侵入點(diǎn)。當(dāng)灰塵液體滲入網(wǎng)絡(luò)連接，插座和插頭內(nèi)的觸點(diǎn)會(huì)被腐蝕，不再保持連通性。例如醫(yī)院的手術(shù)室，那里有移動(dòng)式心臟監(jiān)護(hù)儀、呼吸器和其他帶輪子的醫(yī)療設(shè)備。用于環(huán)境消毒的溶劑會(huì)滲入未受保護(hù)的設(shè)備連接，隨著時(shí)間的推移，這些連接可能會(huì)出現(xiàn)故障，在該環(huán)境中可能會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的后果。
侵入不僅僅適用于液體?；跇?biāo)準(zhǔn)的MICE參數(shù)中的“I”也關(guān)注顆粒物(即灰塵和碎片)，并根據(jù)顆粒物的最大直徑對防護(hù)等級進(jìn)行分類。例如，1級商業(yè)環(huán)境允許最大顆粒直徑為12.5毫米，而2級和3級環(huán)境允許最大顆粒直徑為50微米。侵入保護(hù)(IP)評級是一個(gè)由歐洲電工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CENELEC)制定的，基于標(biāo)準(zhǔn)的惡劣環(huán)境評級，有時(shí)也被稱為IP規(guī)范。IP等級由字母“IP”和兩位數(shù)字組成，第一位數(shù)字為固體防護(hù)等級(如灰塵)，第二位數(shù)字為液體防護(hù)等級(如水)。加固型網(wǎng)絡(luò)連接的一個(gè)常見IP等級是IP67，它提供全面的防塵和防水保護(hù)。
當(dāng)涉及到侵入保護(hù)時(shí)，考慮的不僅僅是插座和插頭接口。帶后密封墊片的IP44等級不銹鋼面板提供保護(hù)性密封，防止?jié)駳夂退樾紳B入插座后端端接電纜的墻后空間。請注意，位于保護(hù)箱內(nèi)的連接可能不需要額外的保護(hù)和IP67等級防護(hù)，但箱體本身可能需要提供保護(hù)。美國國家電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)對防護(hù)箱采用包含等同IP規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)評級系統(tǒng)。例如，NEMA 4X箱體的防護(hù)等級相當(dāng)于IP66。
振動(dòng)因數(shù)
裝在機(jī)器上或靠近傳動(dòng)帶、電機(jī)、泵、風(fēng)扇和其他設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接會(huì)受到持續(xù)的振動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)影響，可能會(huì)因未對準(zhǔn)、斷開和因松動(dòng)引起的長期磨損而出現(xiàn)問題。防止振動(dòng)影響的一種方法是使用卡銷式連接器耦合裝置，如西蒙的加固型光銅連接器。90度角模制的加固型電纜組件，也可以幫助保持連接的振動(dòng)，而手動(dòng)彎折直型連接頭則有可能會(huì)增加日后連接器松動(dòng)的幾率。
為了更好地防止振動(dòng)，有些設(shè)備還會(huì)使用M系列連接器，例如在100 Mbps以太網(wǎng)應(yīng)用中使用D-編碼的M12連接器。這些連接器采用高度耐用的抗沖擊圓形設(shè)計(jì)，利用鎖緊螺紋防止其松動(dòng)、斷開或錯(cuò)位。它們也具有IP67防護(hù)等級來防止侵入，并對EMI進(jìn)行屏蔽。M12較小的整體尺寸也非常適合在更多場景支持使用較小的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器的趨勢。西蒙提供M12電纜組件來支持這些應(yīng)用。
電纜結(jié)構(gòu)和護(hù)套材料至關(guān)重要
在惡劣環(huán)境下保護(hù)線纜，可能需要考慮電纜的整體結(jié)構(gòu)及其護(hù)套材料。例如，受到其他設(shè)備(如熒光燈、空調(diào)、X光機(jī)、電機(jī)、制動(dòng)器等)的電磁干擾的環(huán)境下應(yīng)使用屏蔽電纜。EMI會(huì)產(chǎn)生干擾信號，從而降低傳輸性能，電纜屏蔽層會(huì)保護(hù)數(shù)據(jù)不受這些干擾信號的影響。在醫(yī)院這樣的環(huán)境中，數(shù)據(jù)的正確傳輸可能會(huì)影響救生程序的可靠性，這一點(diǎn)尤其重要。請注意，用于支持萬兆以上傳輸速度、遠(yuǎn)距離主干布線的光纜不受電磁干擾的影響。
在電纜中應(yīng)考慮的其他特性包括提高工作溫度下耐用度的護(hù)套，以及使用更多的護(hù)套材料以抵御生產(chǎn)和其他惡劣環(huán)境中存在的各種環(huán)境因素。雖然用于商業(yè)級電纜的聚氯乙烯(PVC)護(hù)套可以支持一些輕工業(yè)環(huán)境，但在其他環(huán)境下可能有更高要求。例如，熱塑性橡膠(TPE)護(hù)套材料支持更寬的工作溫度范圍，并且更耐受日曬、潮濕、磨損和腐蝕性化學(xué)品，而聚氨酯(PUR)的機(jī)械韌性更好，具有更高的抗拉強(qiáng)度和在機(jī)器上使用時(shí)的抗撕裂性。這就是為什么西蒙公司為加固型6A類屏蔽電纜跳線提供TPE護(hù)套，而M12電纜組件則采用PUR護(hù)套的原因。
