Cum să economisiți spațiu pentru conectori, păstrând în același timp flexibilitatea în mediile industriale dure

În mediul industrial, înlocuirea sau modernizarea dispozitivelor cu fir este o provocare, pentru că este dificil să se îndepărteze și să se reinstaleze în mod fiabil firele și cablurile. În mod similar, adăugarea unor noi senzori, a unui procesor sau a altor componente necesită adesea înlocuirea completă și recablarea.

În plus, dimensiunile dispozitivelor industriale devin din ce în ce mai mici, ceea ce limitează spațiul disponibil pentru mai mulți conectori. În același timp, o dispunere eficientă pentru o bună densitate a panourilor necesită conectori mai mici care să permită o combinație de mai multe tipuri de conexiuni în cadrul unui singur conector.

Mediul industrial prezintă propriile provocări atunci când vine vorba de menținerea integrității dispozitivelor: este important să împiedicăm intrarea lichidelor și a prafului și deteriorarea componentelor delicate.

Conectorizarea – înlocuirea dispozitivelor cablate cu conectoare modulare – rezolvă toate aceste probleme. Acești conectori, disponibili în forme compacte, permit combinarea mai multor tipuri de cabluri într-un singur conector. În formă modulară, acești conectori pot fi reconfigurați rapid pentru a se adapta la modificări și actualizări, fără a fi necesară înlocuirea dispozitivului sau a cablului. De asemenea, conectorii modulari consolidați pentru condițiile de mediu sunt etanșați împotriva prafului și a lichidelor, precum și împotriva impactului jeturilor de apă de înaltă presiune utilizate pentru sterilizare.

Acest articol examinează elementele de bază ale conectorilor modulari, arătând modul în care aceștia sunt selectați, asamblați și utilizați. Pe parcurs, se prezintă exemple de conectori de la HARTING pe care proiectanții îi pot folosi pentru proiectarea următorului lor sistem industrial.

Conectorizare cu ajutorul conectorilor modulari

Există două moduri de a conecta energia, semnalele și datele digitale la un dispozitiv sau o aplicație industrială.

Cablajul poate să fie ori conectat permanent, ori instalat cu ajutorul unui conector. Alegerea depinde de câțiva factori. Probabil cel mai important este frecvența la care dispozitivul va fi deconectat și va necesita reconectare. Dacă dispozitivul cablat trebuie reconectat, fiecare cablu trebuie îndepărtat și reconectat cu atenție, ceea ce duce la costuri substanțiale de manoperă. Șansele de cablare greșită sunt mari și pot fi necesare ore întregi de depanare pentru a repara o eroare.

Folosirea conectorilor poate costa inițial mai mult, dar odată ce s-a luat această decizie, recablarea se rezumă doar la conectare, ceea ce face dificilă cablarea incorectă, reducând astfel nevoia de forță de muncă calificată. Așadar, utilizarea conectorilor pentru a înlocui conexiunile prin cablu – numită conectorizare – oferă multe beneficii pe termen lung.

Dacă se utilizează conectori modulari, flexibilitatea instalației crește. Luați în considerare un conector modular care poate gestiona alimentarea, senzorii, semnalele analogice și digitale și chiar sistemele pneumatice (Figura 1). Există o mare varietate de module disponibile. Exemplul prezintă o magistrală de date seriale RJ45 și USB, trei module cu pini multipli cu o varietate de diametre ale pinilor și un modul cu trei linii pneumatice.

Figura 1: un conector modular poate gestiona semnale, alimentare, interfețe de comunicații digitale și chiar și sisteme pneumatice, toate într-un singur conector. Modulele pot fi schimbate rapid și ușor, în funcție de necesități. (Sursa imaginii: HARTING)

Configurație cu conectori modulari

În Figura 2 este prezentată o nomenclatură simplă a diferitelor componente ale unui conector modular.

Figura 2: nomenclatura componentelor conectorului modular HARTING. Cadrele fixează modulele și se potrivesc în interiorul carcasei sau al capacului. Conectorii pot fi deschiși cu ușurință, iar modulele pot fi rearanjate, adăugate sau eliminate pentru orice modificare necesară. (Sursa imaginii: HARTING)

Partea fixă a unui conector de bază este o carcasă. Capătul de cuplare al părții mobile este un capac. Cadrele se potrivesc în interiorul carcasei sau al capacului și servesc la blocarea modulelor în poziție. Conectorii pot fi configurați cu spațiu suplimentar pentru o viitoare extindere prin utilizarea de module false. Cei doi conectori de cuplare sunt fixați împreună cu ajutorul unui șurub sau al unei pârghii de blocare. Capacele pot oferi acces la cabluri din partea de sus, acces pentru mai multe cabluri din partea de sus, lateral sau acces la mai multe cabluri din lateral. Carcasa poate fi accesată fie de sus, fie de jos.

Având în vedere numărul mare de module, carcase, capace și alte elemente de conectare disponibile pe care le oferă HARTING, selectarea opțiunilor potrivite poate fi o sarcină complexă. HARTING simplifică acest proces cu un configurator online care facilitează selectarea și proiectarea unui conector modular (Figura 3).

Figura 3: interfața de utilizare a configuratorului online HARTING Han simplifică proiectarea și selecția componentelor conectorilor modulari. (Sursa imaginii: HARTING)

Configuratorul ghidează proiectantul în selectarea elementelor de cabluri, de date, optice și pneumatice pentru conector. Fiecare element prezintă opțiuni pentru utilizator, astfel încât să se potrivească cu proiectarea dorită.

În acest exemplu, se aleg elementele electrice. Utilizatorul introduce numărul și tipurile de cabluri, cerințele de transport al curentului și alte câteva întrebări legate de proiectare. Configuratorul afișează rapid câteva configurații posibile, enumerând piesele și oferind în același timp un desen izometric al ansamblului (Figura 4).

Figura 4: o reprezentare în configurator a unei fișe de cablu cu șase pini și a unui soclu de bază, împreună cu baza, capacul și clema de cablu asociate. (Sursa imaginii: HARTING)

Proiectul este complet documentat cu liste de piese, modele 3D, fișe de date, fișe de tip și declarații de produs care pot fi descărcate.

În exemplul prezentat, întrebările au inclus tipul de bază, blocarea dorită, numărul de conductori, nivelurile maxime de curent și tensiune așteptate și mediul înconjurător. Configurațiile rezultate au inclus baza HARTING 0940006060311 montată pe panou. Baza este din aluminiu turnat sub presiune cu blocare cu șuruburi și este clasificată pentru medii dificile. Această bază a fost cuplată cu un cadru de fixare HARTING 09140060371 cu două module, articulat, de mare capacitate. Acest cadru are spațiu pentru două module. Modulul ales a fost un modul tip mamă cu șase poziții, HARTING 09140063101. Soclurile de argint asociate cu pini sertizați sunt HARTING 09330006220 pentru cablu de 20 AWG.

Partea de cablu a conectorului se bazează pe capacul conectorului HARTING 19400060411 din aluminiu turnat sub presiune, cu cadrul de fixare cu două module HARTING 09140060361 de mare capacitate asociat. Acest cadru acceptă modulul de tip tată HARTING 09140063001 cu pini din argint sertizați HARTING 09330006121 de 20 AWG. Ansamblul capacului este completat cu o clemă din alamă 9-16 pentru cablu HARTING 19000005090. Baza și capacul pot găzdui două module, astfel că orice poziții neutilizate pot fi ocupate cu module false, cum ar fi HARTING 09140009950.

Protecția mediului înconjurător

Toate componentele HARTING Han HPR funcționează într-un interval de temperatură cuprins între -40 °C și +125 °C și sunt sigilate și clasificate pentru mediu până la IP68 și IP69K.

Gradele de protecție la pătrundere (IP), definite în conformitate cu IEC 60529, exprimă gradul de protecție pe care îl oferă componentele conectorilor împotriva efectelor externe. Efectele externe includ șocurile mecanice, corpurile străine, umiditatea, praful și lichidele precum apa, combustibilul, lichidele de curățare, lichidele de răcire și uleiurile.

Primul număr din clasificarea IP reprezintă rezistența la solide. Clasificarea poate varia de la 0 la 6. Numărul 6 reprezintă cel mai înalt nivel de protecție. Conectorii cu o clasificare de 6 sunt etanși la praf și oferă protecție completă împotriva particulelor solide. Al doilea număr din clasificarea IP reprezintă rezistența la lichide. Acest număr este cuprins între 0 și 9. O clasificare de 8 înseamnă că dispozitivul este etanș și protejat împotriva presiunii apei. Clasificarea 9K indică protecția împotriva aparatelor de curățare cu jet de abur și a lichidelor similare care funcționează sub presiune. Prin urmare, o clasificare IP68 sau IP69K este una excelentă.

Seria HARTING Han HPR este destinată mediilor exterioare dure. Capacele și carcasele din aluminiu turnat sub presiune au un finisaj acoperit cu pulbere epoxidică, ceea ce le conferă o rezistență excelentă la coroziune, fiind în același timp bine etanșate împotriva condițiilor umede. Componentele metalice oferă caracteristici excelente de compatibilitate electromagnetică.

Pentru instalații multiple care utilizează aceiași conectori, această serie de conectori oferă până la șaisprezece poziții de codificare pentru a asigura o potrivire corectă a cablurilor. În plus, seria compactă HPR economisește spațiu și reduce greutatea, fiind cu până la 25% mai ușoară decât conectorii standard HPR corespunzători.

Concluzie

Asigurarea integrității conexiunilor, a flexibilității și a capacității de extindere – în timp ce se respectă cerințele privind factorul de formă și rigorile mediilor industriale – poate fi o provocare pentru proiectanți. După cum s-a arătat, conectorizarea bazată pe o abordare extrem de configurabilă, compactă și modulară, cu un instrument de selectare a elementelor de conectare online ușor de utilizat, simplifică foarte mult procesul.