智能化工业应用的通信互连解决方案行业资讯

工业应用中的实时通信需要优化和减少停机时间。需要可靠的连接器和布线解决方案满足工业环境应用要求，同时支持高速数据传输，并支持各种工业通信协议。

工业通信发展增加了对设备中智能化要求，这些设备可以实时收集、计算和共享信息。当我们研究智能工厂现场设备时，通常会发生不同级别的通信，包括设备内部和其它设备之间的通信。传统上，现场设备会收集有关工业任务的数据，并将其发送给控制器（PLC）进行处理。一旦信息被处理，控制设备将决定下一步，并与更高级别或相关的现场设备进行通信。然而，对于智能设备，在信息流到更高层次之前。需要经过测量、计算和决策阶段。这使得内部通信以及进出设备的外部通信成为智能设备生态系统的一个组成部分。

Device enclosure with connectivity options带有连接性选项的设备机柜

智能电子设备通常需要内部控制板来实现计算功能。诸如微控制器、传感器模块、电源模块和通信模块等组件，能够在设备内部进行传感、数据处理和供电。它们可能需要板间通信，通过使用板对板连接器来实现。这些连接器需要具有最佳的电磁兼容性（EMC）特性和在高频条件下良好的信号完整性，同时要承受恶劣环境的特性。然后，收集到的信息通过连接器和电缆传输到其它设备，将数据从现场设备传输到计算机、交换机等。同时，现场装置必须能够在工业环境中承受各种配合。

在设计适合工业应用的智能设备时，设计者应考虑高速信号的完整性和连接器的可靠性，以及间距要求、易于安装和连接器的鲁棒性等。

设备内部连接

随着智能装备的需求增加，实现通信、计算、测量、传感所需的组件数量也在增加。方便快捷适应或扩展到不同场景设备的需求，如不同的测量、有线和无线通信的选择，导致了模块化的使用，使用单个的pcb模组来处理不同的功能。

PCBs in various orientations

当在模块化设备中合并多个板时，板配置和组件间距会影响设备大小。新的板对板连接器解决方案可以解决模块化的需求，同时使设备设计更紧凑，并允许在不同配置（如夹层、共面或正交）下的PCB堆叠。工业现场设备需要强大的连接器解决方案，能够承受现场苛刻的条件，同时支持信号和高速数据传输。

实时数据传输需要优化高频高速数据传输连接器解决方案。尽管一些应用使用单端线，通常使用差分对来实现的。无论采用何种传输方法，连接器解决方案都必须进行优化，实现高频下的最小衰减（信号损耗）和进出相邻线路的最小串扰。它们还必须对100Ω差分对线或50Ω单端数据线阻抗环境进行优化。此外，连接器解决方案必须具有一定程度的EMC抵抗能力，避免对相邻组件的电磁干扰（EMI），并保护高速信号免受设备生态系统内的EMI辐射影响。

菲尼克斯电气的FINEPITCH系列是专门为工业级应用而设计的板对板和线对板的产品。

 当今，板对板连接可以优化产品的成本和空间。屏蔽、非屏蔽头和插座连接器应用于高频传输，使产品设计和板配置具备较大灵活性。比如，FP 0.8连接器，一种专利解决方案，具有0.8 mm的间距，可以承受冲击和振动，同时传输速率可达16 Gb，频率高达8 GHz，这取决于触点布局和板堆高度。此外，FP 0.8连接器还提供了EMC屏蔽，防止EMI的发生。它们还具有公差补偿，允许纵向和横向偏差为±0.3 mm，倾斜偏差为±5度。

设备接口上的连接性

 当智能设备从工业过程中收集和处理数据时，数据上传至控制模块并做出决策。在当今世界，连接到互联网的设备也可以直接将数据流传到云上，在那里，信息可以被连接到网络的其它智能设备。

无线通信是商业应用中首选的数据传输方法。然而，工业环境，如工业地板和自动化岛，很容易受到信号噪声和干扰。这可能来自于高应力条件，如机械冲击和振动、湿度、气候条件和电磁干扰。工业环境中的无线数据传输不如有线通信有效，因此工业环境中数据传输的首选方法仍然是有线通信，通常使用面板安装的标准接口来实现。在选择数据传输的解决方案时，标准化很重要，因为所选择的连接器可能需要与现有的布线基础设施兼容或支持数据传输的工业协议。

菲尼克斯电气的通用外壳系统（UCS）外壳与各种面板安装的接口连接器

用于数据连接的通用工业接口一般指以太网连接器。工业RJ45和M型连接器（M12 X-Code）支持以太网物理层和其它基于互联网协议（IP）的通信。然而，其它连接解决方案是专门为满足复杂自动化过程的需求而设计的，同时能够实现更长距离的高速传输。单对以太网（SPE）和高级物理层（APL）等解决方案可以实现高速数据传输，同时将以太网的覆盖范围从100米扩展到1000米，占地面积只有RJ45和M12连接器的一半。

为计算机网络和外设而设计的解决方案也正在进入工业应用领域。现在，越来越多的设备配备了USB、HDMI和SMA连接器，用于有线和无线数据传输。今天的工业计算机可以有广泛的标准接口，如RJ45、M12、M8、USB、HDMI、SPE、终端块和光纤连接器等，增强了与各种智能现场设备的兼容性。

菲尼克斯电气为不同的传输速度提供了广泛的设备连接解决方案。

在设计设备时，传输速度、传输距离、面板间距、通信协议和入口保护额定值都会影响连接器的选择。工业RJ45外壳提供了提高的机械强度和360屏蔽，并具有高冲击和抗振动的弹性屏蔽性能。其中一些连接器将支持超过100米的速度，对于需要在工业环境中持久的标准化高速接口中支持高达10 Gb/s的应用。

高速连接的另一个选择是最新发布的SPE连接器系列，只有标准RJ45的一半大小。这些连接器使单对以太网通信成为可能，提供360屏蔽，并为工业应用进行优化。

M型连接器也是高速连接的可行解决方案，特别是在需要高度进入保护、IP65及以上的应用中。像M12 X-code和SPE M8这样的连接器可以通过一个常用的循环接口为高速应用提供以太网连接。

设备布线

布线是设备生态系统的一个重要组成部分，因为它在从现场收集的数据的无错误传输中起着至关重要的作用。设备接口和布线必须可靠地匹配，但仍然支持设备的数据传输要求，并能承受应用程序的环境条件。在现有的基础设施情况下，设备布线解决方案也应允许现场终止。这个任务必须在现场使用最小的工具快速执行。布线选择的因素与那些影响接口连接器选择的因素相似，因此制造商经常建议将布线与其接口连接器进行匹配。

SPE和RJ45电缆解决方案的各种传输速度

 传输速度、传输距离、通信协议等可以决定应用中使用的布线。安装通常成为一个重要因素，因为一些应用需要现场终止到现有的布线基础设施。其它情况，特别是短电缆安装，可以使用预组装的电缆。

电缆护套本身也会影响在恶劣环境下的电缆选择。某些区域可能需要低烟零卤素（LSZH）和高弯曲电缆，以及屏蔽和高压电缆护套额定值，保护信号免受噪声的影响。

工业应用SPE 和RJ45 解决方案

SPE和RJ45解决方案

布线解决方案应进行测试和验证，以获得最佳性能，并额定为不同的传输速度，并具有屏蔽选项，匹配各种应用。RJ45、SPE、USB、HDMI、COAX、光纤尾线和原始光纤都可用。更具体地说，RJ45电缆可以包括非屏蔽、屏蔽和工业分级电缆组件，支持从100 Mb/s到10 Gb/s的传输速度。SPE布线还支持各种速度，更低频率（20 MHz）变体支持10 Mb/s和更高频率变体（600 MHz），支持高达1 Gb/s的速度。

其它布线选项可能包括RJ45、SPE和环形密封连接器（M8、M12等）的现场可布线解决方案，当与他们的pcb安装和面板安装的对应物一起使用时，保证了最佳性能。

工业可靠性与数据传输的交集

坚固的高速连接解决方案是智能设备的重要组成部分。工业设备将继续发展，同时需要支持更高的数据速率，因为数字化的推动将优化生产和最小的停机时间。针对恶劣环境的板对板、接口连接器和电缆组件将支持国际物联网和工业4.0现场设备的现代化。设备制造商未来面临着一个具有挑战性任务，需要与现有基础设施兼容。为了帮助他们实现这一挑战，组件制造商必须支持连接技术创新，并提供广泛的解决方案。