工业自动化应用的高速互连解决方案
由于构建了能够整合企业所有系统的网络基础设施,制造效率正呈指数级增长。这种将工厂车间实时数据与安全系统网络相结合的方式,可以将数据转化为可执行的行动方案,从而帮助减少浪费,提高灵活性、生产效率和产品质量。专为工业自动化设计的系统包括可编程逻辑控制器(PLC)、人机接口(HMI)、传感器、执行器和工业通信网络。本文将为您介绍工业自动化应用中的高性能互连解决方案扮演的角色与重要性,以及由Samtec所推出的相关解决方案。
高性能互连解决方案在工业自动化领域扮演着神经系统的核心角色
在工业自动化领域,高性能互连解决方案(包括连接器、电缆、网络接口、背板等)扮演着“神经系统”的核心角色。它们不仅仅是简单的物理连接,更是确保数据、信号和电力在控制器、传感器、执行器及云端之间高效、可靠传输的基础。
高性能互连解决方案的重要性和扮演的角色,主要体现在保障数据传输的实时性与确定性,随着工业4.0和智能制造的推进,自动化系统对数据的实时性要求极高。高性能互连方案(如支持TSN时间敏感网络的交换机和接口)提供了确定性的数据传输,它们能够保证在微秒级的时间内,将关键的控制指令(如急停、同步运动)准时送达,避免因网络抖动导致的生产事故。
高性能互连解决方案还须具备应对严苛工业环境的稳固性,因为工业现场充满电磁干扰、震动、粉尘、温度剧烈变化以及化学腐蚀等恶劣条件。高性能互连产品通常具备高防护等级(如IP65/67/68,即防尘防水等级),采用屏蔽技术(抗电磁干扰)、耐高低温材料以及抗振锁扣设计(如M12圆形连接器、推拉式重载连接器)。
在工业自动化应用中,高性能互连解决方案已经从被动的“接线配件”转变为主动的“智能基础设施”,其核心价值在于在极端环境下保障确定性传输,在复杂拓扑中简化集成难度,并为智能制造提供可扩展的物理骨架。随着工业5.0对人机协作、可持续性和弹性的强调,未来的互连方案还将向智能化(集成诊断芯片,预知失效)、小型化(为紧凑设备节省空间)以及能源高效化(传输更大功率同时降低线损)的方向持续演进。
高性能互连产品为工业系统提供可靠安全的连接
Samtec高性能互连产品经过精心设计和测试,可为这些工业系统提供可靠安全的连接。Samtec的工业自动化产品可提供信号完整性优化解决方案、高可靠性/坚固耐用的触点系统,以及灵活/可定制的电路板堆叠选项,具备小尺寸/超高密度特性,以及耐振动、高插拔次数系统与高功率接口。
Samtec针对工业自动化应用的多款互连解决方案,包括高速板对板互连,这是高性能夹层板和背板互连系统,具有触点耐久性、优化的信号完整性、集成接地层、高密度引脚和超细间距。Samtec提供业内最丰富的板对板和背板高速互连产品,并提供全面的工程支持、在线工具和卓越的服务态度。Samtec高速板对板互连支持速度高达112 Gbps PAM4,超过4.0 Tbps的总带宽,40 GHz以上频率串扰极低,提供应用灵活性,支持10-1,000个位置、1 mm - 40 mm堆叠高度,以及垂直、直角、边缘安装,支持信号完整性,并提供免费测试报告、模型、应用笔记、分线区域,可轻松访问实时EE支持,提供Channelyzer®在线工具,拥有应用灵活性,提供丰富的选项,满足各种高速、高密度应用的需求。
此外,Samtec的灵活堆叠系统提供业界最丰富的板对板互连产品,提供多种间距、密度、堆叠高度、方向和触点系统选项。灵活的板对板堆叠连接器可提供多种方向选择,例如低矮型、凸起型、直角型和穿透型,间距范围从0.80 mm到5.08 mm,可满足各种应用需求。Samtec凭借业界最丰富的板堆叠互连产品系列和极高的设计灵活性,几乎可以解决所有设计难题,让您轻松找到合适的板对板互连系统。
另一方面,Samtec的高速边缘卡系统可选择不同的间距、方向和引脚数,以及性能高达64 Gbps PAM4和PCIe®解决方案,可为数据通信、工业、高性能计算和PCI Express®市场等行业和应用提供全系列边缘卡连接解决方案。高速边缘卡系统包含多种选项,包括间距、引脚数、方向和设计(例如电源/信号组合或压入式尾部),以及加固功能。此外还提供像是间距0.50 mm、0.60 mm、0.635 mm、0.80 mm、1.00 mm、1.27 mm、2.00 mm,引脚/对数支持10至300个引脚,堆叠高度具有垂直、直角、边缘安装、直通选项,并提供电源/信号组合、压入式尾部、PCI Express®、加固焊接片、锁扣和闩锁选项。此外,坚固耐用的SI Edge Rate®条带则提供信号完整性优化的高循环触点,可选择不同的间距、堆叠高度和加固特性。
提供高可靠性与灵活性的高性能互连方案
Samtec推出的高性能阵列则采用高密度开放式引脚场设计,实现最大的布线、接地和设计灵活性。像是AcceleRate® HP 0.635 mm间距阵列采用112 Gbps PAM4的卓越性能和灵活的开放式引脚阵列设计,是支持56 Gbps NRZ/112 Gbps PAM4性能的成本优化解决方案,采用低矮型设计,堆叠高度最高可达5 mm和10 mm,最多可提供800个引脚,未来计划扩展至1000个以上引脚,数据速率兼容PCIe® 6.0/CXL® 3.2和100 GbE,支持模拟阵列传输(Analog Over Array™)等特性,并提供多种评估和开发套件。
Samtec的高可靠性Tiger Eye™互连方案提供多种间距、端接方式、坚固耐用的特性,并可与独立导线或IDC电缆系统配合使用。Tiger Eye™高循环、高可靠性连接器系统采用Samtec最坚固的触点系统,在0.80 mm、1.27 mm和2.00 mm间距下,插拔次数可达1000次以上,并提供多种加固选项。这些微型加固型互连连接器采用Samtec的Tiger Eye™ 触点系统,适用于高可靠性和高循环应用,多指铍铜触点提供冗余接触点,并兼具最佳的机械和电气性能。表面贴装或通孔端接、垂直或直角方向以及摩擦锁扣、焊接片和锁定夹等加固特性,可显着提高设计灵活性。
高功率系统则是坚固耐用的高功率互连系统,采用小尺寸封装,设计灵活。Samtec的电源解决方案提供高功率输出或功率/信号组合两种选择,电流最高可达60 A,并采用小尺寸高密度功率刀片。产品提供板对板和分立式线缆器件。mPOWER®连接器采用超微型封装,单刀片电流最高可达18 A,设计灵活,支持垂直或直角安装,堆叠高度从5 mm到20 mm不等,并提供适用于板对板、线对板和线对线应用的配套线缆器件。Micro Mate®和Power Mate®系统采用独立屏蔽触点,提供电气和机械保护。高功率解决方案支持垂直或直角安装,并提供单功率、功率/信号组合或分体式电源选项。
坚固耐用的I/O系统则是功率I/O、高性能光学器件和IP67/IP68密封解决方案,配备高可靠性触点和多种坚固耐用选项。像是AccliMate™ IP67和IP68密封圆形电缆采用螺纹连接,并经过IP68防尘防水测试,具备坚固的包覆成型结构、提供Mini USB、USB和以太网接口,以太网版本可用于现场端接,并提供防尘帽等特性。
满足工业自动化应用对传感器、控制器和通信网络的需求
针对工业自动化应用,Samtec提供Sudden Service®解决方案,满足当今工业自动化应用对传感器、控制器和通信网络的需求。凭借在坚固耐用/高功率和高性能互连系统领域的行业领先技术,以及持续开展的Extended Life Product™和严苛环境测试计划,Samtec能够快速交付,并以经济高效的方式满足工业自动化应用在性能、可靠性和耐用性方面的要求。
在设计与开发支持方面,Samtec提供免费在线工具及资源,包括3D模型、图纸、图片搜索及Solutionator®产品构建器,并提供超越行业标准和规范的广泛测试,以及行业领先的器件和系统级工程技术。
为提高产品的耐用性,Samtec推出严苛环境测试(SET)计划,旨在对产品进行超越行业标准和规范的测试,产品将接受额外的测试,以确保其完全适用于军事、航天、汽车、工业和其他极端应用。此外,Samtec还推出长寿命产品™ (E.L.P.™),这些产品经过严格的测试标准,评估其在模拟存储和现场条件下的接触电阻,这些标准包括10年混合流动气体(MFG)测试、高插拔循环次数(250至2,500次)。
Samtec还提供快速修改和定制工程产品服务,免收或仅收取少量非经常性工程费用(NRE)、快速样品交付、交货周期短,且最低起订量(MOQ)为低或无。所有产品类别均可定制,涵盖从硅芯片到硅芯片(Silicon-to-Silicon™)的所有产品。
Samtec提供各种触点系统,满足从高可靠性和高保持力到信号完整性优化和极其坚固耐用的各种应用需求。Samtec最坚固耐用的触点系统,额定插拔次数高达1,000次,采用多点接触设计,确保高可靠性。
结语
在工业自动化向智能制造纵深演进的过程中,高速互连解决方案已不再仅仅是设备间的物理桥梁,而是构成了工业系统的“数字神经系统”。从保障微秒级确定性的时间敏感网络,到适应严苛环境的坚固接口,再到打通现场层与管理层的一网到底架构,高速互连技术正以前所未有的深度重塑着自动化系统的效率边界与可靠极限。
展望未来,随着工业5.0对弹性、人机协同与可持续性的追求,高速互连方案将向着更智能(集成诊断与预测维护)、更紧凑(适应微型化设备)以及更高效(降低传输损耗)的方向持续进化。可以预见,谁掌握了稳定、高速且面向未来的互连技术,谁就掌握了开启下一代智能工厂的钥匙,Samtec的高速互连解决方案则将是您在工业自动化应用中的最佳伙伴。
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