Hur man sparar utrymme för kontakter och samtidigt behåller flexibiliteten i tuffa industriella miljöer

I industriella miljöer är det svårt att byta ut eller uppgradera kabelanslutna enheter eftersom det är svårt att ta bort och installera om trådar och kablar på ett tillförlitligt sätt. På samma sätt kräver nya sensorer, en processor eller andra komponenter ofta ett fullständigt utbyte och omkoppling.

Dessutom blir industriella enheter allt mindre, vilket begränsar utrymmet för flera kontakter. Samtidigt kräver en effektiv layout för god paneltäthet mindre kontaktdon som tillåter en kombination av flera typer av anslutningar i ett enda kontaktdon.

Den industriella miljön har sina egna utmaningar när det gäller att upprätthålla enheternas integritet: det är viktigt att förhindra att vätskor och damm tränger in och skadar känsliga komponenter.

Kopplingar - att ersätta kabelanslutna enheter med modulära kontakter - löser alla dessa problem. Kontakterna, som finns i kompakta former, gör det möjligt att kombinera flera olika typer av ledningar i en enda kontakt. De modulära kontakterna kan snabbt konfigureras om för att passa ändringar och uppdateringar utan att enheten eller kabeln behöver bytas ut. Miljötåliga modulära kontaktdon skyddar även mot damm och vätskor, likväl som för högtryckstvättar som används vid sterilisering.

Artikeln undersöker grunderna för modulära kontakter och visar hur de väljs, monteras och används. På vägen dit presenteras exemplariska kontaktdon från HARTING som konstruktörer kan använda i sin nästa industriella systemkonstruktion.

Kopplingar med hjälp av modulära kontakter

Det finns två sätt att ansluta ström, signaler och digitala data till en industriell enhet eller tillämpning.

Kabeln kan antingen vara permanent fast förlagd eller installeras med hjälp av en kontakt. Valet beror på ett par faktorer. Det viktigaste är förmodligen hur ofta enheten kommer att behöva kopplas ur och i igen. Om den kabelanslutna enheten måste anslutas på nytt måste varje tråd avlägsnas och anslutas på nytt, vilket leder till stora arbetskostnader. Risken för felkoppling är stor och det kan ta flera timmar att felsöka för att reparera ett fel.

Det kan kosta mer att använda kontakter i början, men när beslutet väl är fattat blir omkopplingen ett plug-and-play-scenario där det är svårt att koppla fel, vilket minskar behovet av kvalificerad arbetskraft. Att använda kontaktdon för att ersätta kabelförbindelser, så kallad kontaktinkoppling, ger många långsiktiga fördelar.

Om modulära kontakter används ökar flexibiliteten i installationen. Tänk dig en modulär kontakt som kan hantera ström, sensorer, analoga och digitala signaler och till och med pneumatik (Figur 1). Det finns ett stort antal olika tillgängliga moduler. Exemplet visar en RJ45 och en seriell USB-databuss, moduler med tre stift med olika stiftdiametrar och en modul med tre pneumatiska linjer.

Figur 1: En modulär kontakt kan hantera signaler, ström, digitala kommunikationsgränssnitt och till och med pneumatik, allt i en enda kontakt. Modulerna kan snabbt och enkelt bytas ut vid behov. (Bildkälla: HARTING)

Konfiguration av modulära kontaktdon

Det finns en enkel nomenklatur för de olika komponenterna i en modulär kontakt som visas i figur 2.

Figur 2: Nomenklatur för modulära kontaktdon från HARTING. Ramarna håller kvar modulerna och passar in i höljet eller huven. Kontakterna kan enkelt öppnas och modulerna kan omplaceras, läggas till eller tas bort för att göra eventuella ändringar. (Bildkälla: HARTING)

Den fasta delen av en baskontakt är ett hölje. Den rörliga delen har en huva i den motstående änden. Ramarna passar in i kapslingen eller huvan och används för att låsa modulerna på plats. Kontakterna kan konfigureras med extra utrymme för framtida expansion med hjälp av blindmoduler. De två sammankopplade kontakterna sätts ihop med hjälp av en skruv eller ett spaklås. Huvorna kan ha kabelåtkomst uppifrån, uppifrån med flera kablar, från sidan eller från flera sidor. Höljet kan nås antingen från toppen eller botten.

Med tanke på det stora antalet tillgängliga moduler, höljen, huvar och andra anslutningselement som HARTING tillhandahåller kan det vara en komplicerad uppgift att välja rätt alternativ. HARTING förenklar den här processen med en online-konfigurator som gör det enkelt att välja och utforma en modulär kontakt (Figur 3).

Figur 3: Användargränssnittet för online-konfiguratorn HARTING Han förenklar konstruktion och val av modulära kontaktkomponenter. (Bildkälla: HARTING)

Konfiguratorn vägleder konstruktören i valet av tråd, data, optiska och pneumatiska element för kontakten. Varje element ger användaren möjlighet att välja mellan olika alternativ för att motsvara den avsedda konstruktionen.

I det här exemplet, väljs de elektriska elementen. Användaren anger mängden och typen av ledningsmaterial, kraven på strömtålighet och några andra konstruktionsrelaterade frågor. Konfiguratorn visar snabbt några möjliga konfigurationer och listar komponenterna samtidigt som den visar en isometrisk ritning av monteringen (Figur 4).

Figur 4: Konfiguratorns avbildning av en sexpolig kabelkontakt och ett basuttag med tillhörande sockel, huva och kabelklämma. (Bildkälla: HARTING)

Konstruktionen är fullständigt dokumenterad med nedladdningsbara stycklistor, 3D-modeller, datablad, typblad och produktdeklarationer.

I exemplet som visas omfattar frågorna typen av bas, önskad låsning, antal ledare, förväntade maximala ström- och spänningsnivåer samt miljön. De resulterande konfigurationerna inkluderade den panelmonterade basen 09400060311 från HARTING. Basen är gjuten i aluminium med skruvlås och är avsedd för tuffa miljöer. Basen sammankopplades med en 09140060371 dubbelmodul, gångjärn, slitstark monteringsram från HARTING. Ramen har plats för två moduler. Modulen som valdes var en honmodul med sex positioner, 09140063101 från HARTING. De tillhörande uttagen med crimpstift i silver är 09330006220 från HARTING för tråd på 0,5 mm2.

Kabelsidan av kontakten är baserad på den gjutna huvan 19400060411 i gjuten aluminium med tillhörande slitstark dubbel monteringsram 09140060361 från HARTING. Ramen accepterar hanmodulen 09140063001 från HARTING med crimpstift i silver 09330006121 på 0,5 mm2 från HARTING. Huvan kompletteras med en kabelklämma 9-16 19000005090 i mässing. Basen och huvan rymmer två moduler, så alla oanvända platser kan fyllas med blindmoduler, till exempel HARTING 09140009950.

Miljöskydd

Alla HARTING Han HPR-komponenter fungerar inom ett temperaturområde från -40 °C till +125 °C och är förseglade och miljöklassade upp till IP68 och IP69K.

IP-klassificeringen (inträngningsskydd), som definieras enligt IEC 60529, anger vilken skyddsnivå som kontaktdonens delar har mot yttre påverkan. Externa effekter inkluderar mekaniska stötar, främmande föremål, fukt, damm och vätskor som vatten, bränsle, rengöringsvätskor, kylmedel och oljor.

Den första siffran i IP-klassificeringen är motståndskraften mot fasta partiklar. Klassificeringen kan variera från 0 till 6. Siffran 6 står för den högsta skyddsnivån. Kontakter med klass 6 är dammtäta och erbjuder fullt skydd mot fasta partiklar. Den andra siffran i IP-klassificeringen är motståndskraften mot vätskor. Denna siffra sträcker sig från 0 till 9. En klassificering på 8 innebär att enheten är vattentät och skyddad mot vattentryck. Klassningen 9K anger skydd mot ånghögtryckstvättar och liknande tryckdrivna vätskor. Därför är IP68 eller IP69K utmärkt.

Serien Han HPR från HARTING är avsedd för tuffa utomhusmiljöer. Kåporna och höljena i gjuten aluminium har en epoxipulverbelagd yta som ger dem utmärkt korrosionsbeständighet, samtidigt som de är väl förseglade mot våta förhållanden. Metallkomponenterna har en utmärkt elektromagnetisk kompatibilitet.

För flera installationer som använder samma kontakter erbjuder denna serie kontakter upp till sexton kodade nycklingspositioner för att garantera korrekt kabelsammankoppling. Dessutom sparar den kompakta HPR-serien utrymme och minskar vikten genom att vara upp till 25 % lättare än motsvarande standard HPR-kontakter.

Sammanfattning

Det kan vara en utmaning för konstruktörer att säkerställa anslutningsintegritet, flexibilitet och utökningsmöjligheter, samtidigt som de uppfyller kraven för format och de hårda kraven i industriella miljöer. Som framgår förenklas processen avsevärt av en anslutning baserad på en mycket konfigurerbar, kompakt och modulär metod med ett lättanvänt onlineverktyg för val av anslutningselement.