電纜行業(yè)在工業(yè)4.0中的應(yīng)用

電纜行業(yè)在工業(yè)4.0中的應(yīng)用

作者：纜普電纜自動(dòng)化及網(wǎng)絡(luò)部門產(chǎn)品經(jīng)理Ralf Moebus

有關(guān)工業(yè)4.0話題的熱議延續(xù)至今已經(jīng)有4年多了，整體目標(biāo)在于利用“智能工廠”實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵元素是適應(yīng)性，資源高效，工效學(xué)設(shè)計(jì)，以及將客戶和業(yè)務(wù)伙伴整合進(jìn)業(yè)務(wù)增值流程。這個(gè)被稱為第四次工業(yè)革命的改變意味著使公司在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

在經(jīng)過(guò)那么多討論后，對(duì)有形產(chǎn)品的渴求日益增加。換言之，需要更清晰并且可實(shí)現(xiàn)的概念。和其它自動(dòng)化行業(yè)的生產(chǎn)商一樣，總部位于德國(guó)斯圖加特的纜普集團(tuán)，帶著在集成方案和品牌產(chǎn)品領(lǐng)域多年的生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，接受新挑戰(zhàn)。

一系列的研究項(xiàng)目，包括纜普集團(tuán)參與的Smart FactoryKL，證明了未來(lái)的生產(chǎn)會(huì)有更多網(wǎng)絡(luò)連接。這意味著在未來(lái)，即使是很小的零部件也能向公司網(wǎng)絡(luò)甚至互聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)。工業(yè)4.0首先基于公司和業(yè)務(wù)流程的綜合網(wǎng)絡(luò)——從ERP (企業(yè)資源規(guī)劃)層面到傳感器/執(zhí)行器層面。只有這樣才能確保數(shù)據(jù)從生產(chǎn)設(shè)施直接傳送至材料、規(guī)劃和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。機(jī)器和工廠之間的交流可以實(shí)現(xiàn)自我控制和自我優(yōu)化的生產(chǎn)系統(tǒng)。

系統(tǒng)在生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定完整的網(wǎng)絡(luò)化，必須有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。除了標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，物理層面的標(biāo)準(zhǔn)化——數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電纜和連接器也是成功的關(guān)鍵因素。

只有一套全面支持標(biāo)準(zhǔn)化安裝的布纜和連接器方案才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程各層面的可靠聯(lián)網(wǎng)。盡管以太網(wǎng)自身是標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，但不同應(yīng)用仍然對(duì)數(shù)據(jù)率、機(jī)械牢固性和系統(tǒng)規(guī)格有著不同要求?？偟膩?lái)說(shuō)，用于生產(chǎn)環(huán)境中的以太網(wǎng)電纜比用在辦公室環(huán)境中的LAN電纜需要更高的牢固性。

工廠必須擁有模塊化設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)機(jī)器和工廠零部件之間，以及機(jī)器和ERP層面的對(duì)接，必須確保工廠有恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸率，預(yù)防瓶頸，保證工廠零部件今后能升級(jí)或擴(kuò)展。因此，工業(yè)4.0工廠需要更持續(xù)的模塊化設(shè)計(jì)。符合Cat.6A 標(biāo)準(zhǔn)的布纜方案，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)10 Gbit/s，絕對(duì)是工廠未來(lái)的保障。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)布纜提供充足儲(chǔ)備，確保擴(kuò)展性。這些主干電纜通常安裝于電纜軟管或電纜管道中。然而，用于較大的移動(dòng)工廠零部件時(shí)，主干電纜則必須使用拖鏈安裝。為滿足這些需求，纜普研發(fā)了ETHERLINE? Cat. 6A FD電纜，適用于拖鏈應(yīng)用，確保幾百萬(wàn)次彎曲循環(huán)中的可靠數(shù)據(jù)傳輸。然而，Cat.6A不僅僅是主干電纜應(yīng)用。復(fù)雜傳感器，例如工業(yè)攝像頭，也需要這類網(wǎng)絡(luò)連接，因?yàn)樗鼈冃枰咚俚臄?shù)據(jù)傳輸。連接器也同樣需要符合Cat. 6A標(biāo)準(zhǔn)。如果應(yīng)用需要IP67等級(jí)的防水防塵，M12連接器是理想選擇。為滿足Cat. 6A要求，廣泛應(yīng)用的D編碼M12連接器近期升級(jí)為X編碼版本。

4芯替代8芯

在機(jī)器或生產(chǎn)單元中，4芯Cat. 5電纜是使用最頻繁的產(chǎn)品。它們的最大傳輸速率可達(dá)100 MBit/s，足夠滿足分散型IO系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)或基于機(jī)械設(shè)備的可視化系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)，諸如PROFINET，ETHERNET / IP和ETHERCAT是這一層面使用率較高的產(chǎn)品。主要優(yōu)勢(shì)在于100 MBit/s的傳輸速率僅需4根芯線就能滿足，無(wú)需使用8根芯線。這使得連接成本顯著下降，電纜結(jié)構(gòu)也更緊湊。

節(jié)約空間的方案

大多數(shù)現(xiàn)代化機(jī)器留給傳感器/執(zhí)行器的空間很小。如果你要在有限的空間中將傳感器和小的分散I/O系統(tǒng)整合進(jìn)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，這會(huì)造成問(wèn)題。目前通用的Cat.5以太網(wǎng)電纜由于外徑和彎曲半徑較大，常常需要太多空間。機(jī)器不得不造得更大或電纜在安裝時(shí)不能滿足必要的彎曲半徑。這會(huì)造成電纜損壞或機(jī)器故障。

纜普電纜專為此類應(yīng)用研發(fā)了ETHERLINE? EC電纜。4芯Cat5e以太網(wǎng)電纜只有5 mm厚，最小彎曲半徑只有16 mm。這意味著即使是拖鏈也可以做成小尺寸，最小彎曲半徑只需40 mm，緊湊型四星結(jié)構(gòu)以及超細(xì)AWG26編織。四星設(shè)計(jì)代表芯線不是像普通的數(shù)據(jù)電纜那樣絞合成對(duì)，而是四根芯線絞合在一起。牢固型PUR外護(hù)套保證電纜適應(yīng)高機(jī)械應(yīng)力或需要耐油的環(huán)境。M8連接器又是另一種節(jié)省空間的方案，它比目前普遍用于工業(yè)以太網(wǎng)的M12連接器小很多。緊湊型ETHERLINE? EC電纜和M8連接器也有預(yù)裝配版本，兼具牢固性和不滲透性，符合IP67防護(hù)等級(jí)。

這些應(yīng)用案例體現(xiàn)出以太網(wǎng)布纜方案可以用于定制聯(lián)網(wǎng)方案?，F(xiàn)有工廠可以通過(guò)優(yōu)化改善數(shù)據(jù)傳輸率，機(jī)械穩(wěn)定性和環(huán)境條件，為未來(lái)的智能工廠做好準(zhǔn)備。