可持續(xù)性無疑已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域的焦點議題之一。這不僅要求所使用的材料具有可持續(xù)性，生產(chǎn)流程也不例外?？沙掷m(xù)的流程不僅要求高效，還要通過諸如避免機器停機和縮短停機時間來節(jié)省資源和成本。此外，員工的工作時長是生產(chǎn)設(shè)施的寶貴資源之一，而高效的維護和安裝則是確保這一資源得到最大化利用的關(guān)鍵。
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連接器在打造這樣的可持續(xù)生產(chǎn)流程中發(fā)揮著重要作用。我們所關(guān)注的不僅僅是它們能快速連接或斷開設(shè)備或附屬裝置的功能。事實上，現(xiàn)代連接器為生產(chǎn)工人提供了一個既安全又精確的連接方式，特別是在那些經(jīng)常需要重新進行配置的模塊化系統(tǒng)中尤其重要。準確無誤的連接不僅有助于節(jié)省能源，還能夠節(jié)約時間。
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SmEC - 我們針對模塊化機器與系統(tǒng)推出的連接器概念
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連接器附帶的一項最重要功能就是提供配合狀態(tài)的信號指示。配合狀態(tài)涉及到各種參數(shù)，具體取決于應(yīng)用和連接器。插接狀態(tài)通?？梢詾槲覀兲峁┮韵玛P(guān)鍵信息：

連接器是否已經(jīng)正確插接到相應(yīng)的配合連接器？

連接器是否實現(xiàn)完全的電氣連接？

連接器是否實現(xiàn)完全的機械鎖定？

連接器是否出現(xiàn)電氣過載？

環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度等）是否均在容許范圍之內(nèi)？

插接狀態(tài)常通過LED、燈環(huán)或聲音為操作員提供提示。在最簡單的情況下，紅/綠指示就足以讓操作員知曉是否出現(xiàn)故障。而現(xiàn)代的全彩LED還可以通過不同的閃爍模式或動態(tài)效果來指示如電壓之類的更多狀態(tài)。除了這些直觀的視覺和聲音提示，數(shù)字接口還能將更為詳細的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心。浩亭技術(shù)集團推出的SmEC（智能電氣連接器，圖1）就能通過MQTT或OPC-UA PubSub來傳遞數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以JSON格式提供，任何控制器均可接收并處理。除此之外，資產(chǎn)管理殼（Asset Administration Shell）還能夠提供連接器的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字孿生。
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除了指示配合狀態(tài)外，SmEC還內(nèi)置了鎖定機制，以避免連接器意外脫離。這不僅確保組件不被損壞，也確保了操作人員的安全。只有在斷電且鎖定狀態(tài)釋放之后，連接器才能斷開連接。為此，SmEC集成了電壓和電流的測量功能，并監(jiān)控所連接的設(shè)備。這樣，可以依據(jù)能源消耗數(shù)據(jù)計算出實時的碳足跡。
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圖1. 技術(shù)演示---具備狀態(tài)顯示和識別功能的智能電氣連接器（SmEC）

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數(shù)據(jù)二極管 - 我們針對防破壞功能推出的連接器概念
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舊機器上也可以輕松地實現(xiàn)碳足跡的測量功能。數(shù)據(jù)二極管可以保護測量設(shè)備（如智能電氣連接器）免于受到破壞（圖2），原因在于其僅允許數(shù)據(jù)信號單向傳輸。這一特性確保數(shù)據(jù)可以從受保護的網(wǎng)絡(luò)傳送到非受保護的網(wǎng)絡(luò)，比如發(fā)送至控制面板，使受保護的網(wǎng)絡(luò)不會受到攻擊。為了實現(xiàn)這一目標，浩亭開發(fā)了專用于連接器的數(shù)據(jù)二極管。它支持高達1Gbit/s的數(shù)據(jù)速率，能夠傳輸常用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，如OPC-UA、MQTT或Modbus-TCP。該數(shù)據(jù)二極管是由發(fā)射端的激光二極管和接收端的光敏二極管所構(gòu)成的實體硬件，確保數(shù)據(jù)不會反向流通。
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圖2.數(shù)據(jù)二極管在連接器中實現(xiàn)的功能

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Smart ix - 我們針對具有識別功能小型連接器推出的連接器概念
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為了確保連接器正確插入相應(yīng)的配合連接器中，需要能夠識別該連接器。在最基本的層面上，可以通過增加電氣觸點作為編碼針腳來實現(xiàn)這一點。與機械編碼不同，這種方法允許機器控制系統(tǒng)確定目前插入了哪種配件。但這種方法在大型的靈活系統(tǒng)中很快就會受到限制。此外，用于電氣編碼的編碼針腳會消耗大量的觸點數(shù)量。一個更加理想的做法是使用總線系統(tǒng)和小型微控制器來識別連接器，或者選擇通過近場通信（NFC）進行識別。這就要為每個連接器分配一個唯一的ID，這個ID與相應(yīng)的組件（如配件或工具）相對應(yīng)。這種方法也適用于非常小的連接器，如浩亭的Smart ix（圖3）所示。Smart ix是一個10極的小型連接器，內(nèi)部集成了微控制器。通過微控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)精準的識別。ID用于單元或機器控制，確保與連接的組件建立正確的鏈接。這樣，即便是像燈具、門觸點或模擬傳感器這樣的簡單部件，也可以被準確地識別?？刂菩盘枙嬷脩艚M件是否已正確插入到對應(yīng)的端口中。
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圖3.浩亭Smart ix Industrial - 具有識別功能的小型連接器

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Han Protect - Han? 3A - 我們針對簡化維修流程推出的連接器概念
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在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會因所需的專業(yè)人員暫時無法出現(xiàn)在現(xiàn)場而發(fā)生不必要的停工。例如，只有經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的工作人員才能更換出現(xiàn)問題的保險絲。由于保險絲通常位于控制柜內(nèi)部，其他人很難進行替換。而將保險絲集成到連接器中，如Han Protect（圖4），就可以實現(xiàn)從外部輕松更換保險絲。由于更換保險絲時要先斷開連接器，所以即使是非專業(yè)人員，在低壓的情況下也能輕松地進行替換。這有效地縮短了維修時間并降低了停機時長，從而對資源管理產(chǎn)生了深遠的積極影響。
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圖4 Han Protect - 帶有內(nèi)置保險絲的Han? 3A連接器

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浩亭技術(shù)集團在連接技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)推出創(chuàng)新解決方案，致力于增強工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。本文提出的智能連接器的概念將在2023年德國紐倫堡國際工業(yè)自動化及元器件展覽會（SPS）的技術(shù)展示器上演示。
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