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工業(yè)連接器——能承受惡劣環(huán)境的新型接口
2007/2/10 11:59:18    美國西蒙公司

傳統(tǒng)連接器產(chǎn)品通常給用戶典型辦公環(huán)境下多年的可靠服務(wù)保證。但是如果將銅纜或光纖置于極端的灰塵,溫度,潮氣,電磁干擾或振動(dòng)環(huán)境下,則性能和可靠性將受到損害。事實(shí)上上述的一些或所有因素在我們?nèi)粘-h(huán)境是會(huì)經(jīng)常發(fā)生的,典型的適配連接器(如RJ-45插頭和插座)因此會(huì)腐蝕,磨損,沾滿碎屑,而失去作用。最后,用戶將由于故障處理和部件更換而面對(duì)高昂的維修費(fèi)用。

讓我們來看一個(gè)新的連接器品種,能提供強(qiáng)壯的以太網(wǎng)連接,并能抵御最為惡劣的環(huán)境——它們比以前任何以太網(wǎng)連接頭更堅(jiān)硬,強(qiáng)壯及性能穩(wěn)定。這個(gè)新的接口通常被認(rèn)為是“工業(yè)接頭”,能承受最累人的生產(chǎn)行業(yè)及任何常規(guī)工廠場(chǎng)所現(xiàn)有的應(yīng)用。


工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的倡導(dǎo)


在意識(shí)到需要后,TIA(電信工業(yè)協(xié)會(huì))和IEC(國際電工委員會(huì))已要求標(biāo)委會(huì)制定相關(guān)工業(yè)布線標(biāo)準(zhǔn),TIA于1999年末組織了TR-42.9工業(yè)電信基礎(chǔ)小組,其目標(biāo)是為超過一般商業(yè)大樓標(biāo)準(zhǔn)范疇的工業(yè)大樓,建筑及園區(qū)等環(huán)境發(fā)展相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。IEC則希望在TIA工作的基礎(chǔ)上再建立補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。TR-42.9目前在選型一種工業(yè)適用的連接器接口方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)展。

ODVA(開放設(shè)備網(wǎng)絡(luò)賣方協(xié)會(huì))和JSIG(控制網(wǎng)絡(luò)行業(yè)小組)正在為一種以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議(EtherNet/IP)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。JSIG已經(jīng)評(píng)估了各種可能的設(shè)計(jì)并已經(jīng)選擇了西蒙公司的RJ-45插頭和插座,這種插頭和插座有一個(gè)起保護(hù)作用的象卡銷一樣突出的的護(hù)套。這種卡銷形狀接口的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是能夠完美地抵抗潮濕和液體滲漏,其快速扭轉(zhuǎn)鎖定的特性減少了插頭插座間匹配的時(shí)間。

除了規(guī)定連接器接口外,TR-42.9還定義了接口必須適合的環(huán)境要求。TR-42.9的工作是在IEC早期有關(guān)“(IP)國際保護(hù)”守則上的擴(kuò)充,這個(gè)守則里為一些接口附件定義了一些環(huán)境要求,如使用兩位數(shù)字表示了一個(gè)封閉附件為接口提供的保護(hù)等級(jí)。TR-42.9在為匹配的工業(yè)密封插頭和插座進(jìn)行規(guī)劃時(shí)運(yùn)用了上述的守則。第一位數(shù)字指密封體對(duì)固體材料的抵抗力,第二位數(shù)字指對(duì)液體腐蝕的抵抗力。

為了保證連接頭在惡劣環(huán)境下能可靠發(fā)揮以太網(wǎng)性能,TR-42.9很可能建議遵循IP67守則。IP67指當(dāng)一個(gè)連接頭被密封后,可防止灰塵的進(jìn)入和短時(shí)間的水浸。

除了灰塵和水,最終的TR-42.9工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還將關(guān)注其他因素:

濕氣/水蒸汽:傳統(tǒng)的連接器如置于中等潮濕環(huán)境下,會(huì)隨著時(shí)間的變化而受到腐蝕,并導(dǎo)致斷斷續(xù)續(xù)的傳輸問題。在嚴(yán)重的情況下,插座內(nèi)的連接針腳甚至?xí)扛癄。另外,任何浸沒和液體飛濺也是不能容忍的。

腐蝕性材料:工業(yè)環(huán)境下是經(jīng)常會(huì)遇見腐蝕性氣體和液體情況的。象油,氣和化學(xué)物質(zhì)能侵蝕外面的連接器互蓋,插頭和插座的金屬腳,線纜外套等。

極端溫度:現(xiàn)在的連接器一般能忍受-10至60度的溫差,對(duì)于絕大部分辦公和一般工業(yè)環(huán)境是沒有問題的。但是,如果放在極端的惡劣溫度環(huán)境下,超過范圍的溫度會(huì)導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤和可靠性問題。

震動(dòng):當(dāng)置于極端震動(dòng)環(huán)境,標(biāo)準(zhǔn)連接器會(huì)起反作用力。經(jīng)過一端時(shí)間后,插頭和插座的連接將會(huì)逐漸磨損,針腳在連接點(diǎn)會(huì)凹陷下去,降低可靠性。而且,在這種磨損過后,如暴露于蒸汽環(huán)境,又會(huì)進(jìn)一步引起腐蝕。

電磁干擾:嚴(yán)重的電磁干擾源通常有臨近數(shù)據(jù)通路的生產(chǎn)設(shè)備,電力通道等。機(jī)器和電通路產(chǎn)生電場(chǎng),并能耦合入數(shù)據(jù)通路中導(dǎo)致噪音,破壞數(shù)據(jù)信號(hào)的完整性。

TR-42.9在2001年11月舉行了一個(gè)會(huì)議,目的是進(jìn)一步細(xì)化草案。進(jìn)展的細(xì)節(jié)可在TIA網(wǎng)站上查詢。TR-42.9小組將允許制造商發(fā)明在惡劣工業(yè)環(huán)境下能夠運(yùn)行穩(wěn)定的部件和布線系統(tǒng)。相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也將保證不同廠商的工業(yè)連接頭產(chǎn)品的相互匹配性。


用戶市場(chǎng)上的工業(yè)連接性


布線系統(tǒng)顧問,設(shè)計(jì)師及安裝工程師正更多地面對(duì)富有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。有時(shí)在安裝時(shí)會(huì)有部分或整個(gè)地點(diǎn)由于環(huán)境因素產(chǎn)生連接性問題,如可能被水浸的房間和易于粘灰的區(qū)域,及位于極端溫度環(huán)境下的地點(diǎn)。

今天,當(dāng)設(shè)計(jì)師和安裝師面對(duì)這些問題時(shí),一些人會(huì)考慮放棄傳統(tǒng)的連接器并希望等待最好的產(chǎn)品。西蒙公司調(diào)查了這樣的客戶群并目擊了在工業(yè)環(huán)境下傳統(tǒng)布線產(chǎn)品的使用情況。

另一種方案是創(chuàng)造一個(gè)用戶保護(hù)套件來隱藏連接器。一個(gè)例子是用特殊設(shè)計(jì)的替代場(chǎng)所盒保護(hù)連接免受水和碎屑的損害。不幸的是,這種方案必須是為客戶特制的,提供的保護(hù)也有限,這限制了其方案的廣泛性。

對(duì)于大多數(shù)人,這兩種解決方法過于普通,并通常是令人失望和昂貴的。未受保護(hù)的部件和應(yīng)急箱從醫(yī)療建筑到食物加工廠,海運(yùn)場(chǎng)所,灰塵滿布的貨倉或精煉設(shè)備隨處可見。在每個(gè)情況下,故障修復(fù),維護(hù)及補(bǔ)償行為促使終端用戶,安裝工程師及咨詢者尋找更為強(qiáng)壯的解決方案。幸運(yùn)的是,新的工業(yè)布線系統(tǒng)提供了理想的,花費(fèi)合理的解決方案。


工廠場(chǎng)所上的工業(yè)連接性


生產(chǎn)市場(chǎng)上,目前正興起這樣的需求:人們要在工廠場(chǎng)所上有堅(jiān)固的連接性。許多廠家正在推動(dòng)企業(yè)資源規(guī)劃(ERP),使內(nèi)部運(yùn)作流水化,提高產(chǎn)品實(shí)用性,減少產(chǎn)品成本。實(shí)施有效的ERP的關(guān)鍵是能夠精確,實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。不幸的是,現(xiàn)今多數(shù)正在使用的生產(chǎn)設(shè)備不能無縫地在工廠場(chǎng)所和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間收集傳送通訊數(shù)據(jù)。而一些領(lǐng)先的生產(chǎn)商已經(jīng)提供了工廠EtherNet/IP,系統(tǒng)配置,為ERP應(yīng)用收集數(shù)據(jù)等自動(dòng)化產(chǎn)品設(shè)備。據(jù)估計(jì),到2004年,超過22%的新的生產(chǎn)設(shè)備將有以太網(wǎng)連接。一旦新一代產(chǎn)品設(shè)備觸及市場(chǎng),內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將無縫延伸至工廠場(chǎng)所。

在工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用中必將得益的范例包括采礦業(yè),精煉廠,自動(dòng)設(shè)備,生產(chǎn)車間。在這些環(huán)境里,腐蝕性氣體和液體、由機(jī)器人設(shè)備產(chǎn)生的極端電磁干擾、震動(dòng)、高溫是很平常的。而強(qiáng)壯的工業(yè)連接頭在工廠場(chǎng)所和ERP應(yīng)用間提供必需的連接——保持?jǐn)?shù)據(jù)順暢并提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


現(xiàn)在可得到的工業(yè)連接頭方案


有關(guān)廠商正發(fā)展相應(yīng)的產(chǎn)品以與發(fā)起的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。西蒙公司的新型工業(yè)連接頭符合所有TIA和IEC草案要求,其工業(yè)插頭和插座提供對(duì)苛刻環(huán)境的出色抵抗力。

西蒙的工業(yè)解決方案達(dá)到了IP67所規(guī)定的等級(jí),這主要是通過插頭和插座的匹配類型達(dá)到的。插頭體有一個(gè)唯一的卡銷狀的套,可與插座的外殼部分相匹配。插頭插入插座后,將插頭套簡單旋轉(zhuǎn)45度,即匹配可用。過程很快并提供出色的封閉連接。

西蒙解決方案對(duì)潮濕和震動(dòng)具有優(yōu)異的保護(hù)性,獨(dú)特的匹配結(jié)構(gòu)阻止了潮氣由空氣或直接接觸液體而侵入,另外,插頭與插座的相對(duì)位置非常牢固,不會(huì)隨著震動(dòng)移位,具備很好的抗震性能。
西蒙公司的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中含有抵御化學(xué)反應(yīng)的材料,并有更寬的運(yùn)行溫度范圍。能承受從-25至85度的溫度,超過傳統(tǒng)連接器50%的溫差范圍。

最后,對(duì)于高電磁干擾環(huán)境,西蒙還提供了屏蔽的工業(yè)連接頭,連接雙絞屏蔽線纜,具備高屏蔽效果,低傳輸阻抗的連接硬件,通過整體的屏蔽,保證數(shù)據(jù)信號(hào)的完整性。


工業(yè)連接器的未來


在所有企業(yè)運(yùn)作領(lǐng)域,包括苛刻環(huán)境實(shí)現(xiàn)無縫網(wǎng)絡(luò)方案目前已觸手可及。用戶在評(píng)測(cè)苛刻環(huán)境布線時(shí)將會(huì)有一個(gè)理想的方案——西蒙工業(yè)布線系統(tǒng)。

資料來源http://www.siemon.com.cn/wp.php。

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