زمان سیمکشی کابینت PLC با استفاده از ترمینالهای ریلی DIN با گام ۵.۰۸ میلیمتری به طور قابل توجهی کاهش مییابد - آنچه تولیدکنندگان اصلی تجهیزات اتوماسیون صنعتی در بهرهوری مونتاژ به دست میآورند
TL;DR
- بلوکهای ترمینال ۵.۰۸ میلیمتری قابل اتصال، زمان سیمکشی به ازای هر اتصال را از ۴۵-۹۰ ثانیه (ترمینالهای پیچی سنتی) به ۱۵-۲۵ ثانیه کاهش میدهند. - کاهش ۵۰ تا ۷۰ درصدی که وقتی در ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ ترمینال مجزا ضرب شود، به ۴۰ تا ۶۰ ساعت صرفهجویی در هر کابینت PLC میرسد.
- کانکتورهای قابل اتصال از پیش مونتاژ شده، خطاهای مربوط به سیمکشی را از بین میبرند زیرا پیناوت کانکتور در مرحله تولید مهار ثابت میشود و توسط سازنده پنل از روی نمودار سیمکشی تفسیر نمیشود - که میزان خطای سیمکشی را از تقریباً ۲-۵ در هر کابینت به نزدیک صفر کاهش میدهد.
- تعویض میدانی ماژولهای ورودی/خروجی از ۴۵ تا ۱۰۵ دقیقه به کمتر از ۱۰ دقیقه کاهش یافته است. وقتی از کانکتورهای قابل اتصال استفاده میشود، تکنسین بلوک کانکتور را جدا میکند، ماژول را عوض میکند و همان کانکتور را بدون نیاز به اتصال مجدد، دوباره وصل میکند.
محتوای کار سیم کشی ترمینال پیچی سنتی
در یک کابینت کنترل PLC با پیچیدگی متوسط برای ماشینآلات بستهبندی، سیستمهای نقاله یا کنترل دستگاه قالبگیری تزریقی، معمولاً ۶۰۰ تا ۱۲۰۰ سرسیم مجزا وجود دارد. هر سرسیم در یک بلوک ترمینال تغذیهشده با گیره پیچی سنتی نیاز به موارد زیر دارد: جدا کردن ۸ تا ۱۰ میلیمتر از عایق انتهای سیم با استفاده از یک ابزار جداکننده کالیبرهشده، قرار دادن سیم جداشده در دهانه ترمینال، محکم کردن پیچ تا گشتاور مشخصشده (معمولاً ۰.۵ تا ۰.۸ نیوتنمتر برای سیم ۲.۵ میلیمتر مربع طبق مشخصات سازنده ترمینال) و تأیید اتصال با تست کشش طبق استاندارد IEC 60947-7-1. چرخه کامل جدا کردن-قرار دادن-سفت کردن-تأیید برای هر سیم ۴۵ تا ۹۰ ثانیه طول میکشد که به تجربه تکنسین، دسترسی به موقعیت ترمینال در کابینت متراکم و اینکه آیا مسیریابی سیم به مراحل مدیریت کابل اضافی نیاز دارد یا خیر، بستگی دارد. با میانگین ۶۰ ثانیه برای هر اتصال و ۸۰۰ اتصال در هر کابینت، تنها کار سیمکشی مستقیم ۸۰۰ دقیقه - بیش از ۱۳ ساعت در هر کابینت - طول میکشد.
این شامل زمان لازم برای تفسیر نمودار سیمکشی و نگاشت آن به موقعیتهای فیزیکی ترمینال نمیشود. نمودار سیمکشی اتصالات منطقی را نشان میدهد: "I0.0 → ترمینال X1:47". تکنسین باید ترمینال X1 را روی ریل DIN پیدا کند، تا موقعیت ۴۷ را در ردیفی از ۶۰ تا ۸۰ ترمینال مشابه بشمارد و سیم صحیح را وارد کند. با تراکم ۶۰ ترمینال در هر متر ریل DIN، تشخیص بصری بین ترمینال ۴۷ و ترمینال ۴۸ نیاز به توجه متمرکز بر هر اتصال دارد. میزان خطا در شرایط تولید - که در آن تکنسینها به مدت ۷ تا ۸ ساعت در هر شیفت کابینتها را سیمکشی میکنند - بر اساس دادههای کیفیت کارگاه پنل که بررسی کردهام، به طور متوسط تقریباً ۲ تا ۵ خطای سیمکشی در هر کابینت است. تشخیص و اصلاح هر خطا در طول آزمایش عملکردی ۱۵ تا ۴۵ دقیقه طول میکشد و ۳۰ تا ۲۲۵ دقیقه زمان دوبارهکاری در هر کابینت اضافه میکند. این خطاها تقریباً به طور کامل تابعی از مرحله نگاشت دستی هستند - انگشتان تکنسین روی سیم صحیح اما موقعیت ترمینال اشتباه قرار گرفتهاند - و عملاً حذف آنها از طریق آموزش یا نظم فرآیند به تنهایی غیرممکن است.
الگوی قابل اتصال: خاتمه در مهار، نه در کابینه
بلوکهای ترمینال قابل اتصال، الگوی سیمکشی اساسی را از ترمینال در کابینت به ترمینال در مهار تغییر میدهند. سازنده پنل به جای اینکه سیمهای تکی را داخل کابینت بیاورد و هر کدام را به موقعیت ترمینال تعیینشدهاش روی ریل DIN متصل کند، سیمکشیهای از پیش مونتاژ شده با کانکتورهای قابل اتصال که از قبل به انتهای سیمها متصل شدهاند را دریافت میکند. بلوک کانکتور - یک کانکتور با موقعیت ۲-۲۴ و گام ۵.۰۸ میلیمتر - با یک هدر ثابت نصبشده روی ریل DIN جفت میشود. وظیفه سازنده کابینت از ۸۰۰ ترمینال سیم تکی به اتصال ۲۰-۴۰ بلوک کانکتور از پیش مونتاژ شده به هدرهای مربوطهشان تغییر میکند.
این یک مدل مونتاژ اساساً متفاوت است که پیامدهای آن بسیار فراتر از صرفهجویی در نیروی کار مستقیم است. کار سیمکشی با دقت بالا و مستعد خطا به مرحله تولید مهار منتقل میشود، جایی که میتوان آن را روی یک میز کار در شرایط نوری بهتر، با دسترسی بدون مانع به سطوح کانکتور، و - مهمتر از همه - با تجهیزات تست خودکار مهار انجام داد که هر اتصال را از نظر پیوستگی، تعیین صحیح پین و مقاومت عایق قبل از ارسال مهار به کارگاه پنل تأیید میکند. یک سیستم تست مهار با استفاده از Cirris یا تستر خودکار مشابه میتواند یک مجموعه کانکتور ۵۰ موقعیتی را در کمتر از ۳۰ ثانیه تأیید کند و یک گزارش آزمایش تولید کند که به عنوان مدرک کیفیت عینی برای بازرسی ورودی کارگاه پنل عمل میکند. تغییر از اعتماد به توجه تکنسین به اعتماد به اندازهگیری عینی تجهیزات تست است.
صرفهجویی در زمان قابل توجه است و در ساخت پنلهای صنعتی به خوبی مستند شده است. یک بلوک کانکتور با ۱۲ سیم از پیش سربندی شده در عرض ۵ تا ۱۰ ثانیه به هدر ریل DIN خود متصل میشود - زمان لازم برای تراز کردن کانکتور با هدر، فشار دادن آن تا زمانی که زبانه قفل با یک کلیک قابل شنیدن درگیر شود، و تأیید بصری درج کامل با بررسی اینکه سطح کانکتور با سطح هدر همسطح است. یک بلوک ترمینال پیچی سنتی ۱۲ موقعیتی برای سربندی در کابینت به ۱۲ تا ۱۸ دقیقه زمان نیاز دارد. رویکرد قابل اتصال این زمان را برای عملیات سمت کابینت به کمتر از ۳۰ ثانیه کاهش میدهد - که بیش از ۹۵٪ کاهش در کار سمت کابینت برای آن ۱۲ اتصال است. در یک کابینت ۸۰۰ اتصالی با کانکتورهای قابل اتصال، زمان سیمکشی سمت کابینت از ۱۳+ ساعت به تقریباً ۲-۳ ساعت کاهش مییابد. زمان مونتاژ مهار سربندی شده، که در محل کار انجام میشود، ۴ تا ۶ ساعت اضافه میکند، که به طور خالص ۳۵ تا ۴۵ درصد در کل کار سیمکشی کاهش مییابد.
حذف خطا از طریق پیناوت ثابت
مهمترین مزیت اقتصادی بلوکهای ترمینال قابل اتصال، صرفهجویی در نیروی کار نیست - بلکه تقریباً حذف خطاهای مربوط به سیمکشی است. وقتی یک سازندهی سیمکشی، یک کانکتور ۱۲ موقعیتی با سیمهایی در موقعیتهای ۱ تا ۱۲ میسازد، پینآوت از نظر فیزیکی ثابت میشود. سازندهی پنل نمیتواند سیم اشتباه را در موقعیت ۷ قرار دهد زیرا سیم موقعیت ۷ از قبل در کانکتور در موقعیت ۷ خاتمه یافته است و بدون بریدن و خاتمهی مجدد نمیتوان آن را جابجا کرد. تنها اقدام مونتاژ در کابینت، اتصال کانکتور به هدر صحیح است که با شناسهی کانکتور (مثلاً "X101") برچسبگذاری شده است که هم با نمودار سیمکشی و هم با برچسب فیزیکی روی بدنهی کانکتور سمت سیمکشی مطابقت دارد.
این تغییر از تأیید هر سیم به تأیید هر کانکتور، اساساً مشخصات تشخیص خطا را تغییر میدهد. در یک کابینت سیمکشی شده نقطه به نقطه سنتی، هر یک از 800 اتصال باید به صورت جداگانه با نمودار سیمکشی بررسی شوند - یک فرآیند تأیید که به 4 تا 6 ساعت زمان نیاز دارد و با همان نرخ خطای انسانی سیمکشی اصلی همراه است. با کانکتورهای قابل اتصال، تأیید به موارد زیر کاهش مییابد: (1) تأیید اینکه اتصال و پینآوت سیمکشی توسط سازنده سیمکشی آزمایش شده و گزارش آزمایش در دسترس است، و (2) تأیید اینکه هر دوشاخه کانکتور در هدر صحیح قرار دارد با بررسی بصری برچسب با نقشه طرح کابینت. مرحله 2 برای 30 کانکتور 10 تا 15 دقیقه طول میکشد. کل کار تأیید از 4 تا 6 ساعت به کمتر از یک ساعت کاهش مییابد. نرخ خطای سیمکشی از 2 تا 5 در هر کابینت به نزدیک صفر کاهش مییابد زیرا پینآوت به صورت فیزیکی توسط کانکتور اعمال میشود - هیچ تصمیمی از سوی اپراتور در مورد اینکه کدام سیم به کجا میرود وجود ندارد، فقط یک تطابق بصری بین دو برچسب وجود دارد.
استاندارد UL 508A استاندارد برای تابلوهای کنترل صنعتی و کمیسیون مستقل انتخابات ۶۱۴۳۹ برای مجموعههای تابلو برق و کنترل ولتاژ پایین، هر دو به فناوری اتصال قابل اتصال به عنوان وسیلهای برای بهبود کیفیت سیمکشی کارخانه اشاره میکنند. UL 508A به طور خاص کانکتورهای قابل اتصال را به عنوان یک روش سیمکشی قابل قبول مجاز میداند، مشروط بر اینکه کانکتور برای کاربرد مورد نظر فهرست شده باشد و مقادیر ولتاژ/جریان آن در محدوده مشخصات سازنده کانکتور باشد.
خدمات میدانی: جایی که بازگشت سرمایه چند برابر میشود
صرفهجویی در زمان مونتاژ، استفاده از بلوکهای ترمینال قابل اتصال در کارگاه پنلسازی را توجیه میکند؛ صرفهجویی در خدمات میدانی جایی است که بازگشت سرمایه فراتر از توجیه اولیه خرید شتاب میگیرد. هنگامی که یک ماژول ورودی/خروجی در یک کابینت PLC که با ترمینالهای پیچی سنتی سیمکشی شده است، از کار میافتد، روش خدمات میدانی بسیار زمانبر است: از هر سیم متصل به ماژول خراب عکس بگیرید یا برچسب بزنید (10 تا 30 دقیقه، بسته به تراکم سیم و کیفیت برچسبگذاری موجود)، تمام 20 تا 40 سیم جداگانه را جدا کنید (5 تا 15 دقیقه)، ماژول خراب را بردارید و ماژول جایگزین را نصب کنید (5 تا 10 دقیقه)، تمام سیمها را دوباره به ترمینالهای صحیح روی ماژول جایگزین وصل کنید و در عین حال به عکس یا برچسبهای گرفته شده در مرحله 1 مراجعه کنید (20 تا 45 دقیقه)، و هر اتصال را تأیید کنید (5 تا 10 دقیقه). کل زمان سپری شده: 45 تا 105 دقیقه کار تکنسین ماهر، که در طی آن دستگاه تولید کار نمیکند.
با کانکتورهای قابل اتصال، این روش به موارد زیر خلاصه میشود: جدا کردن بلوک کانکتور از ماژول خراب (5 ثانیه)، برداشتن ماژول خراب و نصب ماژول جایگزین (5-10 دقیقه) و اتصال بلوک کانکتور به ماژول جایگزین (5 ثانیه). سیمهای صفر جدا میشوند. سیمهای صفر دوباره سرهم میشوند. اتصالات صفر نیاز به تأیید دارند زیرا همان کانکتور با همان سیمها در همان موقعیتهای پین، اکنون به یک ماژول جایگزین یکسان متصل شده است. کل زمان - کمتر از 10 دقیقه، که عمدتاً شامل تعویض ماژول مکانیکی و راهاندازی مجدد PLC است - 80-90٪ کاهش نسبت به روش سنتی دارد. در صنایعی که هزینه خرابی دستگاه 500 تا 5000 دلار در ساعت است (خطوط مونتاژ خودرو، بستهبندی مواد غذایی و آشامیدنی، تولید دارو، ساخت نیمههادی)، تفاوت بین تعمیر 90 دقیقهای و تعمیر 10 دقیقهای، 650 تا 7500 دلار در هزینه خرابی به ازای هر خرابی ماژول ورودی/خروجی صرفهجویی میکند. در طول عمر مفید ۱۰ تا ۱۵ ساله یک دستگاه با ۳ تا ۶ تعویض ماژول ورودی/خروجی، صرفهجویی در هزینه خدمات میدانی به تنهایی میتواند ۳ تا ۵ برابر بیشتر از هزینه افزایشی بلوکهای ترمینال قابل اتصال باشد.
اقتصاد هزینه به ازای هر اتصال
در سطح قطعات، یک بلوک ترمینال تغذیه سنتی دو وضعیتی با گیره پیچی تقریباً 0.30 تا 0.60 دلار آمریکا برای هر موقعیت در حجم (بیش از 5000 موقعیت) هزینه دارد. یک سیستم بلوک ترمینال 5.08 میلیمتری قابل اتصال - شامل هدر نصب شده روی ریل DIN و کانکتور دوشاخه سمت مهار - تقریباً 0.80 تا 1.50 دلار آمریکا برای هر موقعیت هزینه دارد. هزینه اضافی قطعات به طور قابل توجهی 0.50 تا 1.00 دلار آمریکا برای هر موقعیت است که در یک کابینت 800 وضعیتی، 400 تا 800 دلار هزینه اضافی برای صورتحساب مواد اولیه را نشان میدهد.
با این حال، هزینه قطعات تنها یکی از اقلام اصلی است. نرخ نیروی کار مونتاژ کاملاً سنگین برای یک کارگاه پنل در آمریکای شمالی یا اروپای غربی، ۳۵ تا ۵۵ دلار در ساعت است. صرفهجویی در نیروی کار به ازای هر اتصال - تقریباً ۳۰ تا ۵۰ ثانیه - با این نرخها به ۰.۲۹ تا ۰.۷۶ دلار در هر اتصال تبدیل میشود. با استفاده از نقاط میانی هر محدوده، هزینه اضافی ۰.۷۵ دلاری قطعات با ۰.۵۰ دلار صرفهجویی در نیروی کار جبران میشود و هزینه خالص ۰.۲۵ دلار در هر موقعیت - یا ۲۰۰ دلار در یک کابینت ۸۰۰ موقعیتی - باقی میماند. وقتی صرفهجویی در خدمات میدانی، کاهش زمان آزمایش عملکردی و حذف ادعاهای سیمکشی گارانتی را در نظر بگیریم، کل هزینه مالکیت در سال اول و دوم عملیات میدانی به طور قاطع به نفع کانکتورهای قابل اتصال تغییر میکند.
سوالات متداول
امتیاز فعلی برای بلوکهای ترمینال قابل اتصال ۵.۰۸ میلیمتری چقدر است؟
ترمینالهای قابل اتصال استاندارد با گام ۵.۰۸ میلیمتری، طبق استانداردهای IEC 61984 و UL 1059، برای جریان ۱۲ تا ۱۶ آمپر در ۳۰۰ ولت، با استفاده از سیم ۰.۵ تا ۲.۵ میلیمتر مربع (۲۰ تا ۱۴ AWG) طراحی شدهاند. این سیمها، بخش عمدهای از سیگنالهای ورودی/خروجی PLC را پوشش میدهند - ورودیهای دیجیتال (۵ تا ۱۵ میلیآمپر در ۲۴ ولت DC)، خروجیهای دیجیتال (۰.۵ تا ۲ آمپر در ۲۴ ولت DC یا ۱۲۰ ولت AC) و سیگنالهای آنالوگ (۴ تا ۲۰ میلیآمپر یا ۰ تا ۱۰ ولت). اتصالات با جریان بالاتر مانند کنتاکتورهای موتور، منابع تغذیه و مدارهای بخاری بالاتر از ۱۶ آمپر، باید از کانکتورهای با گام بزرگتر (۷.۵ میلیمتر یا ۱۰.۱۶ میلیمتر) یا ترمینالهای برق سنتی استفاده کنند. استاندارد گام ۵.۰۸ میلیمتر بهطور خاص برای مطابقت با فاصله ترمینال در ماژولهای ورودی/خروجی PLC از تولیدکنندگان اصلی از جمله Siemens S7، Allen-Bradley ControlLogix و Mitsubishi MELSEC توسعه داده شده است و آن را به استاندارد بالفعل برای سیمکشی ورودی/خروجی کابینت PLC در سراسر جهان تبدیل کرده است.
عملکرد ترمینالهای قابل اتصال در شرایط ارتعاش صنعتی چگونه است؟
کانکتورهای قابل اتصال، در صورت تجهیز به یک قفل قفل شونده یکپارچه، در شرایط ارتعاش صنعتی استاندارد، عملکرد قابل اعتمادی دارند. مشخصه کلیدی، مکانیزم نگهداری کانکتور است - به دنبال کانکتورهایی با قفل مثبت باشید که هنگام ورود کامل، صدای کلیک قابل شنیدنی ایجاد کند، نه اینکه با اصطکاک، گیر کند. سری PCT شرکت J-Guang از طراحی دو قفله با نیروی نگهداری بیش از 80 نیوتن استفاده میکند که طبق استاندارد آزمایش شده است. کمیسیون مستقل انتخابات ۶۰۰۶۸-۲-۶ آزمایش ارتعاش در فرکانس 10-500 هرتز با دامنه جابجایی 0.35 میلیمتر. برای محیطهای با ارتعاش شدید مانند تجهیزات معدن، موتورخانههای دریایی و ناوگان ریلی راهآهن، کانکتورهای پیچی-فلنجی با قابلیت اتصال پیچی مکانیکی به هدر، امنیت بیشتری را فراتر از قفل قفل استاندارد فراهم میکنند. در 14 سال دادههای میدانی در سراسر پایگاه نصبشده ما، ما هیچ خرابی میدانی ناشی از جدا شدن کانکتور در شرایط عملیاتی صنعتی عادی، زمانی که مدل قفل قفل به درستی مشخص و نصب شده بود، ثبت نکردهایم.
حداقل تعداد سفارش برای پیکربندیهای کانکتور سفارشی چقدر است؟
کانکتورهای قابل اتصال استاندارد ۲-۲۴ موقعیتی با گام ۵.۰۸ میلیمتر بدون حداقل مقدار سفارش، به صورت آماده موجود هستند - میتوان واحدهای تکی را برای نمونهسازی اولیه و ارزیابی آزمایشی سفارش داد. پیکربندیهای سفارشی با ترکیبهای خاص تعداد پین، کدگذاری رنگی بر اساس عملکرد (مثلاً آبی برای سیگنالهای DC، قرمز برای AC، زرد برای مدارهای ایمنی) یا برچسبهای شناسایی کانکتور از پیش چاپ شده معمولاً دارای حداقل مقادیر سفارش ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ قطعه با زمان تحویل ۴ تا ۶ هفته هستند. برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) که پیکربندی کانکتور خاصی را در کل خط تولید استاندارد میکنند، هزینه ابزار مونتاژ سفارشی معمولاً در ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کابینت اول مستهلک میشود و هماهنگی برچسبگذاری در تمام کابینتهای موجود در میدان، مستندسازی خدمات میدانی و مدیریت قطعات یدکی را به طور قابل توجهی ساده میکند.
آیا میتوان کابینتهای ترمینال پیچی موجود را با کانکتورهای قابل اتصال ارتقا داد؟
مقاومسازی جزئی امکانپذیر است اما نیاز به ارزیابی مهندسی دارد. اگر کابینت موجود از نصب استاندارد ریلی DIN استفاده کند، میتوان هدرهای ترمینال بلوک قابل اتصال را روی همان ریل نصب کرد. با این حال، سیمهای موجود باید با دوشاخههای رابط قابل اتصال مجدداً سربندی شوند - که اساساً سیمکشی مجدد کابینت است. مقاومسازی زمانی عملیترین است که کابینت از قبل برای یک سیمکشی مجدد اساسی برنامهریزی شده باشد (مثلاً در طول ارتقاء سیستم کنترل از نسل قدیمیتر PLC). برای ساخت کابینتهای جدید، رویکرد مهار سیمکشی که در بالا توضیح داده شد، مزایای کامل را ارائه میدهد. برای کابینتهای موجود، ارزش افزایشی مقاومسازی در درجه اول صرفهجویی در زمان سرویس میدانی آینده است، زمانی که ماژولهای ورودی/خروجی نیاز به تعویض دارند، زیرا کار سیمکشی اولیه قبلاً انجام شده است. توصیه میکنیم مقاومسازی را بر اساس کابینت به کابینت و بر اساس عمر مفید باقیمانده مورد انتظار و نرخ خرابی ماژول ورودی/خروجی تاریخی برای آن مدل تجهیزات خاص ارزیابی کنید.