永續性是當今工業製造中最重要的主題之一,不僅使用的材料必須是永續性的,工藝也必須是永續性的。永續性工藝高效、節省資源與成本,例如: 透過避免與縮短機器停機的時間。員工的工作時間是生產設施中最重要的資源之一,高效的維護與安裝時間可以有效確保這項資源。
連接器在永續工藝的設計上發揮著重要的作用,不僅只是快速連接或斷開感興趣的機器或附件的功能。現代的連接器要能支持生產工人進行安全、無誤的連接。這對頻繁重新配置的現代模組化系統,尤為重要。其中,無差錯連接有助節省能源與時間等重要資源。
SmEC:模組化機器與系統連接器
連接器最重要的附加功能之一是指示配接狀態。配接狀態包含不同參數,具體取決於應用程式與連接器。外掛程式的情境通常要回答以下問題:連接器是否插入正確配接的連接器?是否完成電氣連接?是否完成機械鎖定?電氣會不會過載?環境參數(溫度、濕度等)是否在允許範圍內?
插入狀態通過LED、光環或聲學方式,可向員工發出信號。在最簡單的情況下,用紅/綠顯示幕就足以讓機器操作員很快識別出有沒有故障。配有附加閃爍模式或動畫的現代全彩 LED ,則可指示其他狀態,例如:有沒有電壓。除視覺或聲音信號,數位介面還可以將更詳細的資訊傳輸到控制中心。
浩亭技術集團的 SmEC(智慧電氣連接器,圖 1)經由 MQTT 或 OPC-UA PubSub 傳輸數據。數據以 JSON 格式提供,可由任何控制器接收與處理。除外,在數位雙生形式,資產管理外殼可提供連接器實時數據資料。
除發出配接狀態信號,SmEC 還藉助整合的鎖定機制,主動防止連接器意外斷開。確保元件不會損壞並且對工作人員沒有危險。連接器只在斷電並鬆開活動鎖後,才能斷開連接。為此,SmEC 整合電壓與電流測量功能,還可監控連接的機器。透過這種方式,可以根據能源消耗數據,計算當前的碳足跡。
數據二極體:防破壞連接器
碳足跡測量也可以很容易地改裝到舊機器上。數據二極管保護測量設備免受破壞,例如圖 2的SmEC,因為它只允許單向傳輸數據信號。允許將數據從受保護的網路,發送到未受保護的網路,例如,發送到儀錶板這類不會受到攻擊,受保護的安全網路。
為此,浩亭開發用於連接器的數據二極體。以高達1Gbit/s的數據速率,在通用的物聯網協定,例如:OPC-UA,MQTT或Modbus-TCP上傳輸。真正的硬體數據二極體由發射器側的鐳射二極體與接收器側的光電二極體組成,整合後數據無法迴流。

Smart ix:具識別功能小型連接器
要確定連接器是否插入正確配對的連接器,必須能識別連接器。在最簡單的情況下,經由附加電觸點做編碼引腳 (coding pins) 就可迎刃而解。不像機械編碼,機器控制系統只要確認當下附件已經插入即可。不過,機械編碼這種方法很快就會碰到侷限,特別是大型柔性系統。除外,使用編碼引腳進行電氣編碼會耗掉不必要的觸點數量。
更合適的變通方法是在總線系統、小型微控制器或者透過NFC(近場通信)協助辨識連接器。這時需為每個連接器分配並提供相應元件,例如:附件或工具,一個唯一的ID。這種方法也適合用在非常小型的連接器上,事實上在浩亭Smart ix上就看得到,詳圖3。
Smart ix是一種小型有10個埠的連接器並整合有微控制器。在微控制器的明示下,可以進行精確識別。使用唯一的 ID 用在單元/機器控制中,以建立與所連接元件的連結。透過這種方式,即使是簡單的元件,如燈、門觸點或模擬感測器也都可識別出來: 控制器會向使用者發出指示元件是否正確插入埠的信號。

Han Protect 簡化維修程序連接器
生產中,經常會出現不必要的停機,只因當時專技人員不在場。例如,保險絲有缺陷時,只能由受訓通過的員工更換。這是因為保險絲的位置通常在控制櫃裡頭,其他人沒有權限可以接近並取用;其他可以從外部更換保險絲的方法,就是把保險絲的功能整合到連接器上,如同Han Protect,如圖4。
更換保險絲,特別是在低電壓時,由於必須先斷開連接器,因此員工只要依指示按圖索驥也能工作,這就加快維修過程,減少停機時間,對資源有持續性的影響。

浩亭技術集團在連接器領域提供創新解決方案,以提高工業製造的永續性。以上介紹的智慧連接器概念,將在今(2023)年的紐倫堡SPS技術展中示範展出。
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