隨著工業(yè)設施繼續(xù)利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）來實現(xiàn)更高水平的自動化，預測分析和安全性，設備與系統(tǒng)之間的可靠連接變得越來越重要。但是，某些應用程序可能會非常無情。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，同時也暴露于腐蝕性化學物質(zhì)和氣體中。
此外，某些設備釋放的腐蝕性氣體（例如硫化氫）的存在不僅對操作人員有害，而且與電纜上的水分接觸時，還會產(chǎn)生危險的反應副產(chǎn)物，例如硫酸。這會很快吞噬電纜護套，使屏蔽層和導體裸露在外，通常會導致短路和系統(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)的設計人員如何使用Molex的實際示例通過選擇工業(yè)級傳感器電纜來確保可靠的連接和操作員安全。本文還將討論一個實際示例，說明如何在危險的硫化氫氣體對設備或人員造成嚴重損害之前對其進行檢測。
在非常惡劣的工業(yè)環(huán)境中布線
工業(yè)自動化系統(tǒng)依靠傳感器來檢測工廠中過程和系統(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，光探測器和接近開關。為了使主計算機正確地決定如何以及何時控制電動機，傳送帶，照明，液體計量和類似設備的執(zhí)行器，準確的傳感器數(shù)據(jù)是必需的。錯誤的傳感器數(shù)據(jù)可能導致在錯誤的時間或使用錯誤的參數(shù)控制執(zhí)行器。結果的范圍可能從低效的操作（相應地增加了操作成本）到系統(tǒng)的故障導致昂貴的停機時間。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)行器控制信號的可靠性。錯誤的電纜選擇可能會導致間歇性的連接故障，而這通常很難排除故障，從而導致昂貴的停機時間。選擇不當?shù)碾娎|非常終會導致信號降級或總信號損失。
通過將電纜認證為IP67或IP68等級的工業(yè)級電纜的制造商的電纜可以解決許多這些問題。請注意，僅僅因為電纜被標記為IP67或IP68并不意味著該電纜是工業(yè)級的-IP代碼僅證明該電纜具有普通顆粒物和防水性。因此，普通消費級電纜可能已獲得IP68認證，并且看上去堅固耐用，但可能沒有極端的溫度保護，對普通溶劑和腐蝕性液體的抵抗力，或者堅固的工業(yè)級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，但是一種安全且普遍使用的方法是使用USB作為接口�，F(xiàn)代化的設施利用USB 3.0的功能，因為它具有高速，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。整個電纜組件的防護等級為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。
圖1：Molex 0847330005 USB 3.0電纜的一端有一個圓形的USB 3.0 A型插座，另一端有一個標準的USB 3.0 A型插頭。它是適用于惡劣環(huán)境的工業(yè)級電纜。（圖片來源：Molex）
Molex 0847330005 USB 3.0電纜的額定電壓為每個觸點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)傳輸不會干擾其他電子設備。
USB 3.0 A型插頭可以連接到工業(yè)計算機或嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供大多數(shù)個人計算機（PC）上常見的標準USB 3.0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接口的傳感器設備。插座圓形連接器上的防松螺母具有易于使用的扭鎖機構，可以承受20磅英寸（lb-in）的扭矩。這為不會意外分離的傳感器設備提供了牢固的連接。每個連接器的額定配對和非配對周期為500，適用于必須定期重新配置的工業(yè)設備。
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力機械中使用的傳感器。溢出或溶劑或其他液體進入連接器的事故不會穿透密封件，也不會干擾數(shù)據(jù)傳輸。
陽光和紫外線（UV）會導致電纜護套變色，如果電纜采用顏色編碼以方便維護，可能會帶來不便。日光還會導致商用電纜護套破裂，從而使EMI屏蔽暴露在元件上。Molex USB 3.0電纜護套由耐用的PVC樹脂制成，對日光和紫外線具有出色的抵抗力。PVC樹脂還耐水，隨著時間的流逝，它可以縮短由消費級材料制成的商業(yè)電纜的長度。
連接到機械執(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，限位開關和低能耗電機。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)動機和設備。
Molex DIN閥連接器在DIN閥上提供了牢固的IP67密封，并且在激活時將根據(jù)所控制的DIN閥的類型來啟用或禁用該閥。連接器通過螺釘固定，以提供非常大程度的保護，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。
圖2：Molex 2210503466的一端具有DIN閥連接器，另一端具有三線引線。黃色LED指示燈向操作員指示該閥已被激活。
Molex 2210503466 DIN閥連接器和電纜具有聚氨酯護套，該護套可抵抗大多數(shù)苛刻的化學物質(zhì)，并且極易受到扭曲和彎曲的濫用。聚氨酯電纜護套也非常耐切割和壓碎。DIN閥電纜損壞可能會導致DIN閥設備間歇性運行或設備整體故障。這使得該電纜適用于移動中的重型機械上的執(zhí)行器，在該執(zhí)行器中，電纜可能會快速伸展和收縮，并且在機器故障或配置錯誤的情況下，也可能導致電纜損壞。
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電纜會對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會就越大。在這些應用中，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)
汽油動力發(fā)動機和某些工業(yè)化學過程會釋放出危險的硫化氫氣體。在設計工業(yè)設施以便安全地控制這些氣體的同時，駕駛汽油動力車輛的任何人都知道排氣歧管會泄漏；此外，有時工廠里有人會忘記關閉閥門。硫化氫氣體即使對少量操作者也極有毒。盡管硫化氫經(jīng)常被認為是臭雞蛋的氣味，但硫化氫比空氣重，并且可以在遠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，會形成腐蝕性硫酸，可以非常迅速地腐蝕銅，鐵和鋁設備。與濕電纜接觸后，硫酸會迅速腐蝕大多數(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，冷熱硫酸會很快吞噬PVC電纜護套。不論材料規(guī)格表如何，硫化氫和硫酸都應視為對除排氣歧管和其他專門設計用來容納這些危險物質(zhì)的設備以外的任何物質(zhì)的危險。
為了確保電纜，設備和操作人員的安全，Molex Sensorcon提供了2023150001硫化氫氣體分析儀（圖3）。它是帶有LCD顯示屏的手持設備，可以檢測和顯示分辨率為百萬分之一（ppm）且高達400 ppm的硫化氫氣體濃度。
圖3：Molex Sensorcon 2023150001是一款手持式硫化氫氣體檢測儀，可檢測1 ppm至400 ppm的硫化氫氣體。
Molex Sensorcon 2023150001硫化氫氣體檢測儀的IP67等級，可以從高和低警報設置點發(fā)出兩種不同的警報。出廠時的低警報設置點為10 ppm，但可以手動設置為低至1 ppm。出廠設置的高警報設置點為15 ppm或更高，但可以手動設置為100 ppm或更高。除了這些警報之外，手持設備還可以在警報時振動，這在嘈雜的工業(yè)環(huán)境中很有用。
該檢測器適用于檢測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械地板井中。當腐爛雞蛋的氣味尚未達到人類操作者的鼻子無法察覺的高度時，這對于檢測硫化氫很有用。
排放硫化氫氣體的發(fā)動機和大多數(shù)工業(yè)過程也會排放一氧化碳，一氧化碳無味，即使少量也可能對人類有毒。Molex Sensorcon提供了2023100001一氧化碳氣體檢測儀，其物理結構與硫化氫檢測儀相同。一氧化碳的存在不僅對操作人員構成危險，而且還可能表明未檢測到硫化氫的存在。兩種裝置都可用于工業(yè)自動化設施中，以確保操作人員和設備的安全。
結論
在電纜組件上，工業(yè)自動化設施可能難以承受，特別是在極冷和極熱以及可能存在危險和腐蝕性氣體和液體的情況下。工業(yè)級傳感器電纜組件可確保計算機具有準確的傳感器數(shù)據(jù)，從而可以正確，有效地控制工業(yè)系統(tǒng)，而用于執(zhí)行器的工業(yè)級電纜則可以確保對操作進行正確而可靠的控制。通過提高可靠性和減少維護，降低了運營成本。
