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為什么連接器是工業4.0的推動者

2023-05-23 09:05:00

工業 4.0、工業物聯網、IIoT、智能工廠。這些不僅僅是流行語；它們是改變制造業的一代定義趨勢。

連接器在實現工業自動化的未來方面發揮著重要作用。這就提出了一個問題：單個組件如何在革新整個制造過程中發揮如此巨大的作用？連接器不僅僅是工業 4.0 中的一個組件，還是實現其潛力的基本構件。

首先，什么是工業4.0？

“工業 4.0”一詞充滿了希望：無與倫比的運營效率、總體生產透明度、預測性維護模型的實施等等。然而，這些承諾通常作為結果呈現，而沒有具體描述如何實現它。

工業 4.0 是指植入制造過程的特定技術。2016 年，電氣和電子工程師協會 (IEEE) 為工業 4.0 定義了四個關鍵主題：

機器、設備、人和傳感器相互通信的能力。
信息透明。操作員能夠訪問和利用在制造過程的所有部分收集的信息，以確定可以提高效率的地方。
技術協助：技術協助人們做出決策或執行不安全任務的能力。
分散決策：網絡物理系統自主執行任務并自行做出決策的能力。

互連：以太網連接可實現從傳感器到云端的無縫通信

工業 4.0 適用于所有設備、傳感器和機器，其中一個關鍵方面是它們之間的通信。機器已經使用數據幾十年了；但是，數據被鎖定在單個機器或設備級別。數據未被收集、整理或用于決策。工業 4.0 顛覆了這種眾所周知的做法，并允許使用所有數據來構建系統或機器的完整畫面。

以前，數據對于“即時”功能很重要。從某種意義上說，使用不同數據協議的設備不會說同一種語言。翻譯和收集數據的成本很高，而存儲數據更是一項挑戰。因此，數據存在于孤島中。

云在不干擾本地服務器和進程的情況下，可以存儲和處理大量數據，從而改變了游戲規則。以可承受的價格將數據保存在專用服務器中的能力使公司可以實際保留和使用其機器生成的數據。

因此，公司開始重新考慮他們的工業網絡。舊的串行總線協議開始流行，取而代之的是已經在云網絡中廣泛使用的以太網。這樣做的原因是串行總線協議最終需要轉換為以太網。此外，他們高度專業化，需要多年的經驗和培訓才能正確實施和支持。在過去的幾年中，以太網連接器已經從四線到八線以太網連接器的小型化版本發展為單對以太網 (SPE)，它通過兩條雙絞線傳輸以太網，從而降低了重量和銅成本。對于工業網絡上的每個設備，SPE 都是經濟上可行的選擇。

更小的連接器可在不增加設備尺寸的情況下實現信息透明

設備變得越來越小。這適用于手機和其他消費電子產品，也適用于人們在機器上為機器人編程時使用的人機界面 (HMI)。設備內部的組件通常會限制設備的尺寸。例如，許多手機取消了 3.5 毫米耳機插孔，因為除了無線耳塞的普及之外，這個連接點是限制手機纖薄程度的一個因素。

在工業 4.0 網絡中，每臺設備都需要生成數據、提供更多功能并連接到運營中心。這意味著越來越小的設備上的組件數量正在增加。因此，組件必須變得更小。因此，對混合連接器和更小連接器的需求增加了。

工業連接器制造商減小連接器尺寸的方法各不相同，但可能包括移除內部鎖定機構或推片的閂鎖、減小連接器的整體輪廓、減少連接點之間所需的空間，或者將磁性等功能直接組合到連接器中。所有這些設計選擇都可以讓設備設計人員完成看似不可能的事情——在增加功能的同時減小尺寸。

技術援助：連接器使協作機器人能夠與人類一起工作

協作機器人或協作機器人曾經是科幻小說中的事物。雖然有用的家庭機器人管家還需要幾年時間，但制造工廠的工人可能會發現自己與小型協作機器人一起工作。

過去，機器人往往固定在原地。硬連線機器人而不是使用連接器適用于機器人在其生命周期內重復執行相同功能的某些應用。現在，協作機器人的設計考慮到了靈活性，無論是在它們執行的任務上還是在它們在生產車間的位置上。連接器讓機器人可以快速移動，而不需要依賴熟練工人。

去中心化決策：連接器使去中心化系統成為可能

在設計生產車間時，分散式系統已成為首選結構。這些系統與舊的集中式系統形成對比，在舊式集中式系統中，所有機器和設備都連接到一個控制面板和一個房間。通過允許在應用程序站點（或邊緣）進行決策，分散式系統的效率要高得多。通過將控件放在應用程序附近，系統的各個部分可以獨立運行。當需要靈活性時，這一點非常重要。

更改集中式系統既費時又昂貴，因為所有連接和電纜都必須拉出并重新布線到新位置。同樣，更改集中式系統通常需要進行故障排除，以確保新流程不會干擾舊流程。分散式系統彼此獨立運行，因此可以輕松進行更改，而不會危及系統的其余部分。

在去中心化系統中，硬連線不是一個可行的選擇。在現代生產車間，改變布局甚至更換機器的部件是一種常見的做法。連接器使工人無需專門工具即可輕松快速地完成這些調整，從而避免代價高昂的停機時間。最高效的連接器是模塊化連接器，它允許將多個連接點組合到一個外殼中。下一級連接器模塊化允許定制模塊本身，確保盡可能高效地使用所有空間。