تعمل المصانع الذكية باستمرار على تحسين مستوى التشغيل الآلي لديها من خلال الذكاء والتحكم اللامركزي، وذلك باستخدام مفاهيم الروبوتات المعيارية. يتطلب التوزيع المادي لوظائف التحكم توصيلات عبر الأسلاك والكابلات، ويجب أن تكون الموصلات موثوقة وآمنة بدرجة كافية لتتناسب مع المتطلبات البيئية للمصانع الحديثة. يجب أن تتمتع هذه الموصلات بمقاومة منخفضة بدرجة كافية، ومنطقة اتصال كبيرة بما يكفي لتلبية متطلبات التيار المقدرة، واعتماد آلية قفل قوية لمقاومة الاهتزاز والتأثير. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون سهلة التجميع والتعديل، وقابلة للتحديث والتعديل بسرعة.
تقدم هذه المقالة أولاً بإيجاز متطلبات الاتصال للروبوتات الصناعية وأتمتة المصانع، ثم تقدم سلسلة الموصلات من TE Connectivity AMP، مما يوضح كيفية استخدام خصائص هذه الموصلات لدعم متطلبات الطاقة والإشارة والموثوقية والسلامة لهذه التطبيقات.
ما هو المصنع الذكي؟
المصنع الذكي عبارة عن منشأة شاملة تستخدم الآلات المترابطة رقميًا والروبوتات وأجهزة الاستشعار المحلية للتحكم وجمع البيانات في الوقت الفعلي والتحليل واتخاذ القرار (الشكل 1). أصبح هذا النوع من المصانع لامركزيًا ونموذجيًا بشكل متزايد، مما يجعل من السهل إعادة تشكيله لتلبية متطلبات الإنتاج المتغيرة باستمرار. يسهل التنظيم المعياري التحكم المحلي ونشر الآلات الصغيرة لتحسين مرونة الإنتاج.
رسم تخطيطي للآلات المتصلة بالشبكة والروبوتات وأجهزة الاستشعار المترابطة (انقر للتكبير)
الشكل 1: تستخدم المصانع الذكية الآلات المتصلة بالشبكة والروبوتات وأجهزة الاستشعار المترابطة لضمان التشغيل الفعال. (مصدر الصورة: TE Connectivity AMP)
تستخدم هذه المرافق محطات عمل معيارية مجهزة بروبوتات مستقلة أو تعاونية. هناك أنواع مختلفة من الروبوتات المتنقلة، مثل المركبات الموجهة الآلية (AGVs) أو الروبوتات المتنقلة المستقلة (AMRs)، التي تنقل المنتجات بين محطات العمل. بالمقارنة مع الروبوتات الثابتة، تكمن مزايا AMR وAGV في قدرتها على الحركة القوية، مما يسمح لها بالتدوير والتنقل بين محطات العمل. من خلال العمل التعاوني بين AGV وAMR والروبوتات التعاونية، يمكن لخط الإنتاج أداء مهام مختلفة في وحدات مختلفة. يمكن للروبوتات التحرك أو إعادة التوزيع بين محطات العمل حسب الحاجة لتحسين الكفاءة الشاملة. غالبًا ما تقع محطات العمل هذه في بيئات قاسية، لذلك يجب على المصممين أن يأخذوا في الاعتبار أن الروبوتات والآلات الآلية الأخرى قد تتعرض لدرجات حرارة عالية، والرطوبة، والغبار، والمواد الكيميائية المسببة للتآكل، بالإضافة إلى التأثير والاهتزاز.
أجهزة الاستشعار تراقب جميع العمليات. وفقا للتصميم، يمكن أن تكون أجهزة الاستشعار سلكية أو لاسلكية. عادةً ما يتم توصيل أجهزة الاستشعار اللاسلكية من خلال إنترنت الأشياء الصناعي (IIoT). يمكن أيضًا مراقبة الروبوتات المتنقلة باستخدام IIoT.
مثل الأنظمة الإلكترونية النموذجية، فإن اتجاه الصناعة يتجه نحو تصغير الروبوتات والآلات وأجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم. ونظراً لصغر حجمها وخفة وزنها، يقل الطلب على الكهرباء وتكون المساحة المتوفرة أكبر، وبالتالي تحسين الإنتاجية. بالإضافة إلى ذلك، فإن حجم لوحات الدوائر المطبوعة أصغر أيضًا، مما يتطلب أن تتمتع المكونات بكفاءة حجمية أعلى.
موصلات طاقة وإشارات مرنة وموثوقة
سواء كان الأمر يتعلق بسلك إلى سلك، أو سلك إلى لوحة، أو سلك إلى لوحة، يجب أن تنقل الموصلات إشارات الطاقة والتحكم بشكل موثوق. كلما كان الموصل أصغر، كلما كانت المسافة أقرب، وكان تباعد الموصل أدق.
الغرض من التصميم المعياري هو تحقيق المرونة؛ لذلك، يجب أن تتمتع حلول الموصلات بنفس القدرة على التكيف التي تتمتع بها أنظمة التشغيل الآلي. من أجل تلبية الحاجة إلى المرونة، يجب أن يضمن تصميم الموصلات قفلًا آمنًا ومريحًا لمنع عدم التطابق أثناء التجميع والسحب العرضي بسبب التأثير والاهتزاز.
تم تصميم موصلات السلسلة الديناميكية لـ TE Connectivity AMP لتلبية احتياجات الإشارات الصناعية ودوائر الطاقة عالية الكثافة. تلبي هذه الموصلات هذه المتطلبات من خلال سلسلة موصلات متعددة، قادرة على التعامل مع تيارات تتراوح من 2.6 إلى 100 أمبير (A) وفولتية تتراوح من 125 إلى 1000 فولت. اعتمادًا على التيار والجهد المقنن، يمكن لهذه الموصلات توفير اتصال بيني عالي الكثافة مع تباعد موصل يتراوح من 1.8 ملم إلى 24.5 ملم (مم).
الموصل الديناميكي الأكثر إحكاما هو سلسلة Mini. هذه السلسلة مناسبة لتطبيقات توصيل الأسلاك باللوحة، مع تباعد اتصال يبلغ 1.8 مم وأرقام الدبوس 12 و16 و20. أسلاك مقبولة من 22 إلى 26 AWG بجهد مقدر يبلغ 250 فولت تيار متردد (VAC) وتيار 3 أمبير.
على سبيل المثال، 1-2834461-2 (الشكل 2، أعلى) عبارة عن مبيت مكون من 12 مقبس اتصال مع نقاط اتصال مرتبة في صفوف مزدوجة، مع مسافة 2.75 مم بين الأعمدة. يبلغ طول الموصل 19.3 ملم وعرضه 15.7 ملم وارتفاعه 8.35 ملم.
رسم تخطيطي لسلك TE Connectivity الصغير الديناميكي ذو 12 سنًا إلى مقبس اللوحة ومكونات حامل الدبوس
الشكل 2: يتم عرض مكونات السلك الصغير الديناميكي ذي 12 سنًا إلى مقبس اللوحة (أعلى) وحامل الإبرة (أسفل). (مصدر الصورة: TE Connectivity AMP)
تم تجهيز غلاف المقبس بجهات اتصال مقبس TE Connectivity AMP 2834464-5. هذه هي أطراف سلكية مجعدة من سبائك النحاس المطلية بالقصدير يمكنها قبول 26 سلكًا AWG. تياره المقدر هو 3 أمبير وجهد التشغيل الخاص به هو 250 فولت تيار متردد أو 125 فولت تيار مستمر. يستخدم كل جهة اتصال لوحة قفل لتأمين نفسها في السكن. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز الغلاف بقفل ثانوي مدمج لتوفير حماية أمان إضافية لآلية القفل الخاصة بأطراف الاتصال.
يتم توصيل المقبس بـ 1-2834465-2، وهو عبارة عن حامل إبرة مثبت على السطح مكون من 12 سنًا (الشكل 2، أسفل). طول حامل الإبرة 19.3 ملم، والعرض 12.3 ملم، والارتفاع 8.7 ملم فقط. يشتمل حامل الإبرة على دبابيس اتصال مربعة الشكل ومطلية بالقصدير ويعتمد هيكلًا مغطى بالكامل.
يحتوي هذا الموصل على مفتاح تحكم لمنع الإدخال غير الصحيح وهو مزود بمزلاج قفل لتوفير ردود فعل صوتية وملموسة عندما يكون المقبس ومقبس الإبرة مشغولين بالكامل. يوجد المزلاج في التجويف الموجود أسفل الجزء العلوي من الموصل لمنع فتح القفل عن طريق الخطأ. يوفر المسمار الجانبي الدعم الميكانيكي لمحور الإبرة.
تتميز موصلات السلسلة Mini بأبعاد أصغر وموثوقية أعلى، والتي لا يمكنها تلبية متطلبات البيئات الصناعية فحسب، بل أيضًا التطبيقات الأخرى ذات متطلبات مقاومة الاهتزاز الأعلى مثل الروبوتات والسيارات.