Slik spares plass i kontakter, samtidig som du bevarer fleksibiliteten i tøffe industrimiljøer

I det industrielle miljøet er enheter som er kablet, utfordrende å erstatte eller oppgradere fordi det er vanskelig å fjerne og installere ledninger og kabler på en pålitelig måte. Tilsvarende krever tilføyelse av nye sensorer, en prosessor eller andre komponenter ofte fullstendig utskifting og omkobling.

I tillegg blir størrelsen på industrielle enheter stadig mindre, noe som begrenser tilgjengelig plass for flere kontakter. Samtidig krever en effektiv utforming for god paneltetthet mindre kontakter som tillater en kombinasjon av flere typer forbindelser i en enkelt kontakt.

Det industrielle miljøet byr på sine egne utfordringer når det gjelder å opprettholde integriteten til enheter: det er viktig å forhindre at væsker og støv kommer inn og skader ømfintlige komponenter.

Ferdiglagede tilkoblinger med plugger – å erstatte enheter med permanent direktetilkoblede kabler med modulære kontakter – løser alle disse problemene. Disse kontaktene, som er tilgjengelige i kompakte former, tillater kombinasjon av flere kabeltyper i en enkelt kontakt. I modulær form kan disse kontaktene raskt omkonfigureres for å imøtekomme modifikasjoner og oppdateringer uten å kreve utskifting av enhet eller kabel. Også modulære kontakter som er herdede for miljøer med støv og væsker, så vel som herdet mot virkningen av høytrykksvannstråler som brukes til sterilisering.

Denne artikkelen undersøker det grunnleggende om modulære kontakter, som viser hvordan de velges, monteres og brukes. Underveis introduserer den eksemplariske kontakter fra HARTING som designere kan bruke til deres neste industrielle systemdesign.

Tilkobling ved hjelp av modulære kontakter

Det er to måter å koble strøm, signaler og digitale data til en industriell enhet eller utrustning.

Kablene kan enten være permanent direktetilkoblede, eller det kan installeres ved hjelp av en kontakt. Valget avhenger av et par faktorer. Sannsynligvis er det viktigste hvor ofte enheten vil bli frakoblet og kreve tilkobling igjen. Hvis enheten med permanent direktetilkoblede kabler må kobles til igjen, må hver ledning fjernes nøye og kobles til igjen, noe som resulterer i betydelige arbeidskostnader. Sjansen for feilkobling er høy, og det kan ta timer med feilsøking for å reparere en feil.

Bruk av kontakter kan i utgangspunktet koste mer, men når den beslutningen er tatt, blir omkobling et plug-and-play-scenario der det er vanskelig å feilkoble, noe som reduserer behovet for kvalifisert arbeidskraft. Så, ved hjelp av kontakter for å erstatte direktetilkoblede kabler - kalt kontakttilkobling - gir mange langsiktige fordeler.

Hvis modulære kontakter brukes, øker det fleksibiliteten i installasjonen. Tenk på en modulær kontakt som kan håndtere strøm, sensorer, analoge og digitale signaler, og til og med pneumatikk (figur 1). Det er et bredt utvalg av moduler tilgjengelig. Eksemplet viser en RJ45- og en USB-seriedatabuss, tre multistiftmoduler med en rekke pinnediametere, og en modul med trippel pneumatiske linjer.

Figur 1: En modulær kontakt kan håndtere signaler, strøm, digitale kommunikasjonsgrensesnitt og til og med pneumatikk, alt i en enkelt kontakt. Modulene kan raskt og enkelt endres etter behov. (Bildekilde: HARTING)

Konfigurasjoner av Modulære kontakter

Det er en enkel nomenklatur for de forskjellige komponentene i en modulær konnektor vist i figur 2.

Figur 2: Nomenklaturen for Harting-modulkontaktkomponentene. Rammene beholder modulene og passer inn i huset eller hetten. Kontakter kan enkelt åpnes, og moduler omorganiseres, legges til eller slettes for eventuelle nødvendige endringer. (Bildekilde: HARTING)

Den faste delen av en basisforbindelse er et hus. Paringsenden av den mobile delen er en hette. Rammer passer inn i huset eller hetten og tjener til å låse modulene på plass. Kontakter kan konfigureres med ekstra plass for fremtidig utvidelse ved hjelp av dummy-moduler. De to sammenpassende koblingene er festet sammen ved hjelp av en skrue eller låsehendel. Hettene kan ha topp-, flere topp-, side- eller flere sidekabler. Huset kan nås fra enten toppen eller bunnen.

Gitt det store antallet tilgjengelige moduler, hus, hetter og andre koblingselementer HARTING gir, kan det være et komplekst foretak å velge de riktige alternativene. HARTING forenkler denne prosessen med en online-konfigurator som gjør det enkelt å velge og designe en modulær kontakt (figur 3).

Figur 3: Den nettbaserte konfiguratoren HARTING Han forenkler design og valg av modulære koblingskomponenter. (Bildekilde: HARTING)

Konfiguratoren veileder designeren i valg av ledninger, data, optiske og pneumatiske elementer for kontakten. Hvert element presenterer valg for brukeren å matche med den tiltenkte utformingen.

I dette eksemplet velges de elektriske elementene. Brukeren skriver inn antall og typer trådmedier, de aktuelle bærekravene og noen få andre designrelaterte spørsmål. Konfiguratoren viser raskt noen få mulige konfigurasjoner, og viser delene samtidig som den gir en isometrisk tegning av enheten (figur 4).

Figur 4: En konfigurator som gjengir en seks-pinners kabelplugg og basisstikkontakt, sammen med dens tilhørende base, hette og kabelklemme. (Bildekilde: HARTING)

Designet er fullt dokumentert med nedlastbare delelister, 3D-modeller, datablad, typeark og produktdeklarasjoner.

I det viste eksempelet inkluderte spørsmålene typen base, ønsket lås, antall ledere, maksimale strøm- og spenningsnivåer forventet, og miljøet. De resulterende konfigurasjonene inkluderte den panelmontert baseen 09400060311 fra HARTING. Basen er støpt aluminium ved hjelp av skruelås og er klassifisert for tøffe miljøer. Denne basen ble paret med HARTING-dobbel modul 09140060371 med hengslet, kraftig holderamme. Denne rammen har plass til to moduler. Modulen som ble valgt var en hunn-modul med seks posisjoner, HARTING 09140063101. De tilhørende sølvkrympeboltene er HARTING 09330006220 for 0,5 mm2 (20 AWG)-ledninger.

Kabelsiden av kontakten er basert på HARTINGs koblingshette i presstøpt aluminium 19400060411 med tilhørende HARTINGs kraftige to-moduls festeramme 09140060361. Denne rammen aksepterer HARTING hannmodul 09140063001 med HARTING sine 0,5 mm2 (20 AWG) sølv krympepinner 09330006121. Hetteenheten er toppet med en HARTING-klemme på 14 mm (9/16") for messingkabel 19000005090 . Basen og hetten har plass til to moduler, slik at eventuelle ubrukte posisjoner kan fylles med dummy-moduler, for eksempel HARTING 09140009950.

Miljøvern

Alle HARTING HAN HPR-komponentene fungerer over et temperaturområde fra -40 °C til +125 °C og er forseglet og miljøklassifisert ved opptil IP68 og IP69K.

IP-klassifiseringen (IP-klassifiseringen), definert i IEC 60529, uttrykker graden av beskyttelse som komponentene i kontaktene gir mot eksterne effekter. Eksterne effekter inkluderer mekanisk støt, fremmedlegemer, fuktighet, støv og væsker som vann, drivstoff, rengjøringsvæsker, kjølevæsker og oljer.

Det første tallet i IP-klassifiseringen er motstanden mot faste stoffer. Vurderingen kan variere fra 0 til 6. Tallet 6 representerer det høyeste beskyttelsesnivået. Koblinger med en 6-klassifisering er støvtette og gir full beskyttelse mot faste partikler. Det andre tallet i IP-klassifiseringen er motstanden mot væsker. Dette tallet varierer fra 0 til 9. En vurdering på 8 betyr at enheten er vanntett og beskyttet mot vanntrykk. 9K-klassifiseringen indikerer beskyttelse mot dampstråletrykkrensere og lignende trykkdrevne væsker. Derfor er en klassifisering av IP68 eller IP69K utmerket.

HARTING Han HPR-serien er beregnet på tøffe utemiljøer. De støpte aluminiumshetter og -hus har en epoksypulverlakkert overflate som gir dem utmerket korrosjonsbestandighet, samtidig som de er godt forseglet mot våte forhold. Metallkomponentene gir utmerkede elektromagnetiske kompatibilitetsegenskaper.

For flere installasjoner som bruker samme koblinger, tilbyr denne serien med koblinger opptil seksten kodede nøkkelposisjoner for å sikre korrekt kabeltilpasning. I tillegg sparer HPR compact-serien plass og reduserer vekten ved å være opptil 25 % lettere enn tilsvarende HPR-standardkontakter.

Konklusjon

Å sikre tilkoblingsintegritet, fleksibilitet og utvidelsesmuligheter – i samsvar med kravene til formfaktorer og kravene til industrielle miljøer – kan være utfordrende for designere. Som vist, forenkler kontakttilkobling basert på en svært konfigurerbar, kompakt og modulær tilnærming, med et brukervennlig online koblingselementvalgverktøy, i stor grad prosessen.