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智能工业从更少的线缆开始


摘要:

随着各种设备的功能越来越多,连接这些元器件的线缆越来越越多,这些线缆,有的是电源动力,有的是控制信号,有的则是信息通讯。减少产品线缆连接数量的技术将继续发展,各个单个功能产品接线的减少将有助于系统更快速方便的集成更多功能。


不知咋的,最近圈里人各个都在谈论关于未来的话题,大概都是”工业4.0“惹的吧。不管是”概念“也好,”炒作“也好,我觉得也算是一件好事,让大家开始抬起头向前看了,热烈的头脑风暴着-这产品以后是个啥样呢?是不是也好时尚的样子,今年春夏流行啥款呀--当然是互联网+


所以,麦总也要凑个热闹,对我们这个圈儿的玩意儿展望下,可琢磨半天又不知道从何说起,毕竟没那个”概念“的高度,那就从眼前的,脚底下的事儿聊将开去。


今儿个,咋们就说说这“线缆”的事儿。


自打这有了电以来,线缆就从来没跟我们脱离过关系,而且随着各种设备的功能越来越多,越来越复杂,我们周围的线缆就开始越来越多,原因很简单,组成这些设备的元器件越来越多了嘛,需要更多的线缆把它们连接起来。这些线缆,有的是电源动力,有的是控制信号,有的则是信息通讯。说到这,开始觉得原来线缆也可以这么IT范哈。


不知大家注意到没有,其实在工程实践和设备维护的时候,和线缆相关的工作量和成本是巨大的,从硬件成本,运输成本、敷设工程时间和人工、线缆敷设占用空间成本(如线缆桥架和盘柜)、接线时间和人工、敷设连接和固定线缆所需各种附件(线鼻子、电缆夹子、绑扎带、软管、硬管…),此外,由于线缆选型、工程、敷设和接线的错误造成的工程和生产的损失也必须记上。(我们是有很多惨痛教训的)


是的,我们在线缆的投入,每一点看上去都那么微小,但却随处可见,积少成多。


可以预见的是,伴随设备的自动化和智能化程度的不断提高,如果我们仍然采用现在的技术和产品,那么设备中的线缆数量必然按照同比例不断增加,由此带来的上述线缆投入必然直线上升。比如,自动化程度的提高,必然需要更多的马达,每个马达都至少需要一根动力电缆,如果是高智能的运动控制,还需要反馈电缆;每增加一台6关节手臂机器人,都需要至少12根伺服电机电缆。


其实,电缆本身的成本增加并不会是一个挑战,毕竟它的成本和设备主体的硬件成本比较起来还是很小的比例。但由于电缆数量的增加,以及连接的复杂程度的增加,会使得实施电缆敷设和连接的工程难度陡增,进而使得其带来的间接成本可能以几何倍数增加,这会将对很多人是一个巨大的挑战。


其实,纵观工业发展这百年,我们一直在面临着线缆的挑战,有着诸多成功的技术帮助很好的应对了挑战,极大的减少的单个元件连接线缆的数量。比如,大规模集成电路技术-成功的将大量电子晶体管线路集成到一块小小的芯片里面;可编程控制器,减少了大量继电器,将原来继电器之间的连线用梯形图替代...


另一个例子,就是集成运动控制技术,用运动控制网络替代了原来每个伺服驱动器上的十几根脉冲控制线,使得运动控制轴数大量增加变的极为简单。我们现在看到的动辄上百个轴的自动化设备,在原来的脉冲控制的系统中实现几乎是不可能的,其中一个原因,就在于脉冲控制的线缆数量太多了。


从趋势看,设备和产线的功能将必然变的越来越强大,而类似的帮助减少产品线缆连接数量的技术将继续发展,这并不意味着线缆总体数量会越来越多或者越少,但有一点是肯定的,和之前的诸多技术一样,各个单个功能产品接线的减少将有助于系统更快速方便的集成更多功能。


让我们,看一看正在发生的一些类似的减少线缆连接数量的新技术:


1 DSL伺服电机单电缆技术
这项技术,不仅让伺服电机编码器反馈信号和电源融合称为仅2芯,同时其可以和伺服电机动力线集成在一根电缆中,使伺服驱动器和电机之间的连线数量缩减一半以上。想象下一个几十轴甚至上百轴的系统,将节约多少工程空间、时间、人力。(顺便说,一根电缆肯定比原来2根电缆便宜吧)。



2 驱动器共直流母线技术


这项技术本身并不新,但其依然没有被广泛应用。由于一个母线上的驱动器只需要一个AC进电,因此所有驱动器的动力进线端只需要一组AC接线+一个进线CB+一个进线接触器+滤波器。还是想一下一个几十台驱动器甚至上百台的系统,需要多少动力进线接线。同样,这不是线+接触器+滤波器的成本的问题(那没几个钱-土豪说),这是空间、时间和工程的总体成本。



3 以太网编码器


这项技术看上去只是把原来编码器数据输出从脉冲或者波形输出改成以太网数据输出而已,或许你会说这能帮解决多少线缆问题。这里就不仅仅是数量的问题啦,而关乎 质量。在没有这项技术之前,如果要把编码器信号接入系统,必须通过复杂的线缆接到编码器模块(或者控制器上),它们之间的物理距离往往给工程设计和实施带来很大困扰,绕过设备不说,还要考虑走线时的抗干扰。稍有不慎,就影响系统稳定性。通过以太网接口,编码器可以在任何一个以太网现场网络分布点接入系统,极大减少布线难度,而且无需接线,因为是快插借口。顺便说,还是带时钟同步的哦,可以参与运动控制的。



类似以太网编码器这种直接数据接口的技术会越来越多的用在现场的各类传感器上。尤其是那些原来通过模拟量等方法来表达数据的(如温度、压力、距离)传感器,将逐渐进化为标准数据接口,如最近大家熟知的IO-Link技术。这可以让现场传感器线缆的分布极大的简化,从而让系统有能力接入更多的传感器设备,从而提升设备的智能化。



顺便说,还有正在蓬勃的无线技术.....


以上这些技术和产品,最终多大程度被广泛应用,只能通过时间和实践由用户和市场来决定,毕竟这是一个讲究用户体验的时代。但至少有一点我们可以看到,工业智能产品在应用中不断简化线缆数量和节点的趋势和方向是一致的,这不仅对我们工程和设备设计实施,同时对于厂家不断提升产品品质价值,都是很有益的参考。


所以,如果我们还没有关注起来这些线缆的影响,那就从现在开始吧。


文自:麦克疯,微信:imQ-23,“麦克疯”个人微信:mikevil

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