关于I／O连接器的诸多应用浅析

自动化中采用现场总线或工业以太网可以提供许多好处：进行快速和可靠的数据传输，减少安装费用，易于查明故障以及诊断连接设备，遥控功能和模块化。另外，相应的网络可以被用来建立现场总线连接以连接智能设备，如SPS系统、传感器和调节器。另一个好处则是它的交换性。要在不同的标准和应用中得到以上的好处，灵活和经济的连接器是必需的。

本文以ERbic连接器产品为例，讲述I／O连接器的诸多应用。

概述

基于D-Sub接口技术的灵活现场总线连接器被指定用于普遍的总线系统，如被规定在IP-20范围的CAN-Bus、Profibus以及SafetyBUSp。这全面和不断扩展的产品组合类型包括配有开关（可连接的终端电阻器）以及纯节点和纯终端。节点（没有终端电阻器）用于线内，终端（有终端电阻器）则用于线末端，至于有开关的类型可以被设定为节点或终端。进出的总线被接于现场总线连接器的电路板上，这意味着就算节点连接器中断了（T-），总线也不会受到干扰。因此，就算总线在操作时也可以转换设备。为了易于查明故障，如有需要，可连接终端电阻器的类型可以从节点类型设定成终端类型。这将中断总线上所有位于这些元素背后的订户。

不同的安装条件造成各种电缆路由有不同的要求，因此现场总线连接器可选择横向或竖向的电缆出口。总线电缆往往非常坚硬，需要稳定和可靠的机械应力消除。为此，连接器坚固的金属应变消除和可靠的屏蔽连接，可建立从电缆屏蔽接地到外壳接地的高质量、低电阻底盘。整体的电缆直径范围是从4.5～8mm。

以端接方式而言，除了螺丝钉接线端接（适合绞线和实心线）以及绝缘置换技术（适合实心线），Profibus与CanBus系列亦提供了笼式弹簧夹的类型。这种类型，其连接器的可上锁笼式弹簧夹能够确保简单快捷的端接。大范围的电缆横截面（0.14-0.5mm2）允许用户在任何一种端接方式中选择适当的电缆。

用于简易连接

无论编程界面存在与否，开关类型的Profibus都经过重新设计以满足全新SiemensS7控制器的机械安装要求。这些电缆直径范围从6～9mm不等的新设计的Profibus的外部轮廓已经进行了调整，所有部件都被永久预置，且整合了可替换的笼式弹簧夹。此外，Profibus也使用了ERNI最新一代的D-sub连接器。

端接区与其盖子铰接在一起，并能够通过使用中央巩固其盖子。这种锁定方式将同时激活电缆的应力消除以及屏蔽的连接。为了配合特定的需求，电缆的端接皆为经过验证的著名技术：绝缘置换（一种快速的端接选项，即无须剥去导线的绝缘）、笼式弹簧夹和螺丝钉接线端接。不同的端接与应力消除选项在连接器端接中为用户提供最大程度的自由。标准Profibus类型的端接为电缆直径为8mm的笼式弹簧夹。Profibus类型亦被设定处理传输速率高达12MB／s的数据信号。

用于网络连接

网络中最为广泛使用的连接器系统为8针型“RJ45”连接器（8P8C）。对于这种类型的连结，模块插座连接器系统传输质量卓越且经济，其端接方式为焊接或表面贴端接。许多产品组合中除了备有单口、组合式和堆叠式端口，还包含了滤波模块插座。典型的模块插座为4、6或8针型，提供无屏蔽或各种屏蔽选项。滤波模块插座的尺寸图样和印制电路板布局与标准类型相似。信号可以藉由面板插座或面板耦合器传输到前板。

广泛的滤波模块插座产品组合也包括了以太网供电（PoE）的类型。对于需要符合IEEE802.3af条件的应用，滤波模块插座通过数据对偶线或闲置对偶线提供相应的电源。这样，标准的CAT-5电缆便可用于距离高达100m的数据传输以及电源。至于接收方，48V的电源可以被转换成如5V或3.3V。用于10／100以太网中备有PoE功能的滤波模块插座提供弯角单口和组合式端口构型（1×2、1×4），完全的屏蔽结合了有效的接地连接。此外，ERNI也提供了更新的千兆和低型版本，以及不同颜色的整合发光二极管。

用于现场传感器与制动器连接

M8／M12连接器如今被推荐于几乎所有的现场总线规格，并且根据IEC61076-2-101／104标准遵照IP67保护级别，在传统上作用连接自动化技术中的传感器和制动器：这个标准中的校正l记述用于工业以太网应用的D编码的4针型连接器具有较高的保护级别。根据EIA／TIA标准，M8／M12连接器与第5类模块插座（RJ45）的传输技术条件相应。使用D编码可防止其与A编码（用于传感器和制动器接线）及B编码（用于一些现场总线）的错误接合。

M8／M12连接器在这之前并没有可用于印制电路板的类型，直至2005年表面贴端接的圆形M8／M12连接器诞生。表面贴端接有助于现场设备的微型化。坚固的引脚使其能够通过成批包装以及相应使用振动碗的进料过程。另一个包装方式则为卷带包装。基本的模块化设计概念造就了各种安装高度与不同针型的连接器。基于用户的需求，所提供的端接方式包括了表面贴、压接或通孔回流技术，其中以表面贴技术为标准。连接器的黑色绝缘体由高温塑胶制成，因此在所有常规的表面贴焊接程序中才不致存在问题。

过去，开关柜内的控制器通过I／o卡驱动现场设备，如今，工业自动化趋向分散式的系统，现场制动器和传感器往往连接到一个被动或有现场总线性能的I／o箱子。为了以最低成本为多种应用提供解决方案，具体的现场设备需要高水平模块化的灵活连接器解决方案。为此，圆形M8／M12连接器的各种不同印制电路板类型由电缆系统补充。不同的型号形状、针数、电缆质量和长度有助于达到成本效应与客定的自动化解决方案。