通過選擇工業(yè)級(jí)傳感器電纜來(lái)確保可靠的連接和操作員安全

上海自動(dòng)化儀表隨著工業(yè)設(shè)施繼續(xù)利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）來(lái)實(shí)現(xiàn)更高水平的自動(dòng)化，預(yù)測(cè)分析和安全性，設(shè)備與系統(tǒng)之間的可靠連接變得越來(lái)越重要。但是，某些應(yīng)用程序可能會(huì)非常無(wú)情。電纜和附近的操作人員均可能暴露于高溫和寒冷的極端溫度下，同時(shí)也暴露于腐蝕性化學(xué)物質(zhì)和氣體中。

此外，某些設(shè)備釋放的腐蝕性氣體（例如硫化氫）的存在不僅對(duì)操作人員有害，而且與電纜上的水分接觸時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的反應(yīng)副產(chǎn)物，例如硫酸。這會(huì)很快吞噬電纜護(hù)套，使屏蔽層和導(dǎo)體裸露在外，通常會(huì)導(dǎo)致短路和系統(tǒng)故障。本文將討論在惡劣環(huán)境中布線的挑戰(zhàn)。然后，它將展示工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員如何使用Molex的實(shí)際示例通過選擇工業(yè)級(jí)傳感器電纜來(lái)確保可靠的連接和操作員安全。本文還將討論一個(gè)實(shí)際示例，說(shuō)明如何在危險(xiǎn)的硫化氫氣體對(duì)設(shè)備或人造成嚴(yán)重?fù)p害之前對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

在非常惡劣的工業(yè)環(huán)境中布線

工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)依靠傳感器來(lái)檢測(cè)工廠中過程和系統(tǒng)的狀態(tài)。所用傳感器的類型各不相同，并且可以包括溫度熱敏電阻，壓力傳感器，液位傳感器，光探測(cè)器和接近開關(guān)。為了使主計(jì)算機(jī)正確地決定如何以及何時(shí)控制電動(dòng)機(jī)，傳送帶，照明，液體計(jì)量和類似設(shè)備的執(zhí)行器，準(zhǔn)確的傳感器數(shù)據(jù)是必需的。錯(cuò)誤的傳感器數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致在錯(cuò)誤的時(shí)間或使用錯(cuò)誤的參數(shù)控制執(zhí)行器。結(jié)果的范圍可能從低效的操作（相應(yīng)地增加了操作成本）到系統(tǒng)的故障導(dǎo)致昂貴的停機(jī)時(shí)間。正確選擇和使用暴露在惡劣環(huán)境中的電纜可以提高傳感器數(shù)據(jù)和執(zhí)行器控制信號(hào)的可靠性。錯(cuò)誤的電纜選擇可能會(huì)導(dǎo)致間歇性的連接故障，而這通常很難排除故障，從而導(dǎo)致昂貴的停機(jī)時(shí)間。選擇不當(dāng)?shù)碾娎|非常終會(huì)導(dǎo)致信號(hào)降級(jí)或總信號(hào)損失。

通過將電纜認(rèn)證為IP67或IP68等級(jí)的工業(yè)級(jí)電纜的制造商的電纜可以解決許多這些問題。請(qǐng)注意，僅僅因?yàn)殡娎|被標(biāo)記為IP67或IP68并不意味著該電纜是工業(yè)級(jí)的-IP代碼僅證明該電纜具有普通顆粒物和防水性。因此，普通消費(fèi)級(jí)電纜可能已獲得IP68認(rèn)證，并且看上去堅(jiān)固耐用，但可能沒有極端的溫度保護(hù)，對(duì)普通溶劑和腐蝕性液體的抵抗力，或者堅(jiān)固的工業(yè)級(jí)電纜所具有的抗扭曲和耐磨性。

在工業(yè)環(huán)境中連接到USB傳感器和執(zhí)行器

盡管許多不同類型的傳感器和執(zhí)行器使用不同的接口選項(xiàng)，但是一種安全且普遍使用的方法是使用USB作為接口?，F(xiàn)代化的設(shè)施利用USB 3.0的功能，因?yàn)樗哂懈咚?，高功率輸出和更高的可靠性。Molex提供了0847330005 USB 3.0工業(yè)電纜（圖1）。該電纜長(zhǎng)1.31米（m），一端具有密封的USB 3.0 A型圓形插座連接器，另一端具有USB 3.0 A型插頭。整個(gè)電纜組件的防護(hù)等級(jí)為IP67。它支持每秒5吉比特（Gbits / s）的數(shù)據(jù)速率，并向后兼容USB 2.0插頭和插座。該電纜的額定溫度為-40°C至+ 85°C，適用于大多數(shù)惡劣的工業(yè)環(huán)境。

Molex 0847330005 USB 3.0電纜的額定電壓為每個(gè)觸點(diǎn)可安全處理的非常大電流為1安培（A）。完全屏蔽了電磁干擾（EMI），這是必需的，以便5 Gbit / s USB 3.0數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)干擾其他電子設(shè)備。USB 3.0 A型插頭可以連接到工業(yè)計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）上常見的標(biāo)準(zhǔn)USB3.0插座。帶有USB 3.0 Type A圓形插座的電纜的另一端連接到具有USB接口的傳感器設(shè)備。插座圓形連接器上的防松螺母

具有易于使用的扭鎖機(jī)構(gòu)，可以承受20磅英寸（lb-in）的扭矩。這為不會(huì)意外分離的傳感器設(shè)備提供了牢固的連接。每個(gè)連接器的額定配對(duì)和非配對(duì)周期為500，適用于必須定期重新配置的工業(yè)設(shè)備。插座圓形連接器上的墊圈密封是黑色腈，可提供出色的耐水和工業(yè)油性能。丁腈墊圈還耐汽油，液壓油和普通溶劑。這使得該電纜非常適合連接到汽油動(dòng)力機(jī)械中使用的傳感器。溢出或溶劑或其他液體進(jìn)入連接器的事故不會(huì)穿透密封件，也不會(huì)干擾數(shù)據(jù)傳輸。

陽(yáng)光和紫外線（UV）會(huì)導(dǎo)致電纜護(hù)套變色，如果電纜采用顏色編碼以方便維護(hù)，可能會(huì)帶來(lái)不便。日光還會(huì)導(dǎo)致商用電纜護(hù)套破裂，從而使EMI屏蔽暴露在元件上。Molex USB 3.0電纜護(hù)套由耐用的PVC樹脂制成，對(duì)日光和紫外線具有出色的抵抗力。PVC樹脂還耐水，隨著時(shí)間的流逝，它可以縮短由消費(fèi)級(jí)材料制成的商業(yè)電纜的長(zhǎng)度。連接到機(jī)械執(zhí)行器和螺線管D IN閥連接器用于激活電磁閥，該電磁閥用于控制執(zhí)行器，例如閥，壓力開關(guān)，限位開關(guān)和低能耗電機(jī)。為了在工業(yè)環(huán)境中與DIN閥門執(zhí)行器牢固連接，Molex提供了2210503466 DIN閥門連接器和5 m電纜（圖2）。它以三線尾纖終止，以連接至高達(dá)24伏的執(zhí)行器電壓。電纜組件的額定溫度為-40°C至+ 90°C，不僅適合寒冷的環(huán)境，還適合某些溫度很高的發(fā)動(dòng)機(jī)和設(shè)備。

Molex DIN閥連接器在DIN閥上提供了牢固的IP67密封，并且在激活時(shí)將根據(jù)所控制的DIN閥的類型來(lái)啟用或禁用該閥。連接器通過螺釘固定，以提供非常大程度的保護(hù)，防止意外移除。DIN連接器上的黃色發(fā)光二極管（LED）可以直觀地表明DIN閥已被激活。

Molex 2210503466 DIN閥連接器和電纜具有聚氨酯護(hù)套，該護(hù)套可抵抗大多數(shù)苛刻的化學(xué)物質(zhì)，并且極易受到扭曲和彎曲的濫用。聚氨酯電纜護(hù)套也非常耐切割和壓碎。DIN閥電纜損壞可能會(huì)導(dǎo)致DIN閥設(shè)備間歇性運(yùn)行或設(shè)備整體故障。這使得該電纜適用于移動(dòng)中的重型機(jī)械上的執(zhí)行器，在該執(zhí)行器中，電纜可能會(huì)快速伸展和收縮，并且在機(jī)器故障或配置錯(cuò)誤的情況下，也可能導(dǎo)致電纜損壞。

為了安全起見，不建議電纜過短，以免在正常操作過程中拉長(zhǎng)電纜會(huì)對(duì)電纜連接的兩端施加壓力。這要求電纜中有足夠的松弛度，以防止在電纜終端的任一端拉扯。但是，電纜中的松弛度越大，電纜被意外抓住或擠壓的機(jī)會(huì)就越大。在這些應(yīng)用中，聚氨酯外套是一種合適且具有成本效益的解決方案。

防止腐蝕性物質(zhì)

汽油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和某些工業(yè)化學(xué)過程會(huì)釋放出危險(xiǎn)的硫化氫氣體。在設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)施以便安全地控制這些氣體的同時(shí)，駕駛汽油動(dòng)力車輛的任何人都知道排氣歧管會(huì)泄漏；此外，有時(shí)工廠里有人會(huì)忘記關(guān)閉閥門。硫化氫氣體即使對(duì)少量操作者也極有毒。盡管硫化氫經(jīng)常被認(rèn)為是臭雞蛋的氣味，但硫化氫比空氣重，并且可以在遠(yuǎn)離其起源地的大型工業(yè)園區(qū)內(nèi)迅速被發(fā)現(xiàn)而未被發(fā)現(xiàn)。

如果硫化氫與水接觸，會(huì)形成腐蝕性硫酸，可以非常迅速地腐蝕銅，鐵和鋁設(shè)備。與濕電纜接觸后，硫酸會(huì)迅速腐蝕大多數(shù)類型的電纜絕緣層，例如聚氨酯。盡管PVC樹脂電纜護(hù)套在室溫下比聚氨酯具有更高的耐酸性，但在極高的溫度下，冷熱硫酸會(huì)很快吞噬PVC電纜護(hù)套。不論材料規(guī)格表如何，硫化氫和硫酸都應(yīng)視為對(duì)除排氣歧管和其他專門設(shè)計(jì)用來(lái)容納這些危險(xiǎn)物質(zhì)的設(shè)備以外的任何物質(zhì)的危險(xiǎn)。

為了確保電纜，設(shè)備和操作人員的安全，Molex Sensorcon提供了2023150001硫化氫氣體分析儀。它是帶有LCD顯示屏的手持設(shè)備，可以檢測(cè)和顯示分辨率為百萬(wàn)分之一（ppm）且高達(dá)400 ppm的硫化氫氣體濃度。

Molex Sensorcon 2023150001硫化氫氣體檢測(cè)儀的IP67等級(jí)，可以從高和低警報(bào)設(shè)置點(diǎn)發(fā)出兩種不同的警報(bào)。

出廠時(shí)的低警報(bào)設(shè)置點(diǎn)為10 ppm，但可以手動(dòng)設(shè)置為低至1 ppm。出廠設(shè)置的高警報(bào)設(shè)置點(diǎn)為15 ppm或更高，但可以手動(dòng)設(shè)置為100 ppm或更高。除了這些警報(bào)之外，手持設(shè)備還可以在警報(bào)時(shí)振動(dòng)，這在嘈雜的工業(yè)環(huán)境中很有用。該檢測(cè)器適用于檢測(cè)地板附近的少量硫化氫氣體，尤其是在可以收集重于空氣的機(jī)械地板井中。當(dāng)腐爛雞蛋的氣味尚未達(dá)到人類操作者的鼻子無(wú)法察覺的高度時(shí)，這對(duì)于檢測(cè)硫化氫很有用。

排放硫化氫氣體的發(fā)動(dòng)機(jī)和大多數(shù)工業(yè)過程也會(huì)排放一氧化碳，一氧化碳無(wú)味，即使少量也可能對(duì)人類有毒。

Molex Sensorcon提供了2023100001一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)儀，其物理結(jié)構(gòu)與硫化氫檢測(cè)儀相同。一氧化碳的存在不僅對(duì)操作人員構(gòu)成危險(xiǎn)，而且還可能表明未檢測(cè)到硫化氫的存在。兩種裝置都可用于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)施中，以確保操作人員和設(shè)備的安全。

結(jié)論

在電纜組件上，工業(yè)自動(dòng)化設(shè)施可能難以承受，特別是在極冷和極熱以及可能存在危險(xiǎn)和腐蝕性氣體和液體的情況下。工業(yè)級(jí)傳感器電纜組件可確保計(jì)算機(jī)具有準(zhǔn)確的傳感器數(shù)據(jù)，從而可以正確，有效地控制工業(yè)系統(tǒng)，上海自動(dòng)化儀表而用于執(zhí)行器的工業(yè)級(jí)電纜則可以確保對(duì)操作進(jìn)行正確而可靠的控制。通過提高可靠性和減少維護(hù)，降低了運(yùn)營(yíng)成本。