חבר ה-M12 האטום, כבר בן למעלה מ-30 שנה. במהלך שנים אלו, מחברי ה-M12 קבעו את עצמם כאופציה הנגישה עבור סביבות עבודה ותנאי התקנה קשים הדורשים פתרונות אמינים. הבה נתבונן אחורנית ונבין כיצד פותחו המחברים, כיצד התפתחו וכיצד המערכת הפכה למערכת חיבורי הביניים המועדפים באוטומציה תעשייתית כיום.
מחבר ה-M12, ובן דודו ה-M8, מתחילים את דרכם בשנת 1982, כאשר הושק ה-RK30, מחבר עגול “אטום למים”, בעל 3 פינים, בגודל 7/8 אינטש, והכולל הברגה. המחבר יוצר מראש בדרגת איטום נקובה של-IP67, והגנה מפני אבק ונשאר אטום ללחות אף אם הוא הוצף זמנית בנוזלים . נהוג היה להשתמש בו לחיבור חיישנים תעשייתיים וזה הוביל לשימוש תעשייתי נרחב בתהליכי הייצור של תעשיית הרכב ונשאר עד עצם היום הזה כמחבר המוביל בתעשייה זו . לפני ה-M12, האופציות היו מוגבלות: מהנדסים נאלצו להשתמש בתילי חיבור או להחליף בקביעות מחברים שלא יכלו לעמוד בסביבות הקשות.
שלוש שנים מאוחר יותר, מחבר הM12- הושק ביריד Hanover ב-1985 וגנב שם את ההצגה. ה-M12, אשר הושק בגרסאות בעלי 3 ו-4 פינים, השתמש בתבריג מטרי M12 קטן יותר והיה בעל כושר הולכה לזרם קטן יותר, אך שמר על דרגת איטום של IP67. גרסת ה-4 פינים אפשרה חיבור מתקדם יותר לחיישנים ואקטואטורים (actuators) להיכלל במערכת יחידה. ה-M12 היה לפורץ דרך וקבע את הדרך להתפתחות תעשיית החיבורים התעשייתיים במשך שלושה עשורים. ה-M8 הוצג בשוק ארבע שנים מאוחר יותר, ב-1989.
בעקבות הכנסת ה-M8, הן ה-M8 וה-M12 הפכו לתקניים לפי ה-IEC 61076-2-101, דבר שהוביל לכך ששני המחברים יהיו מאומצים כמעט בכל העולם עבור מערכות של בקרה תעשייתית.
יישומים עבור מערכות חיבורים M8 ו-M12
ה-M8 וה-M12 הפכו למועדפים עבור כל מי שדרש מחבר קשוח ואטום. בנוסף לענף ייצור הרכב, תעשיות אחרות אשר דרשו מכבלים מסוימים לענות לדרישות האמינות בצורה הטובה ביותר, כולל תעשיית מזון ומשקאות, בניית מכונות, גומי ופלסטיק, אריגים ומכונות דפוס. הם גם חוברו לברזי ריסוס או ברזי קירור במערכות HVAC. המגוון הרחב של סוגי הכבלים, כיווני המחברים והקידודים שלהם, מאפשר להשתמש במחברי M8 ו-M12 במגוון רחב של מצבים ויישומים.
מאז הכנסת גרסאות ה-3 ו-4 פינים של ה-M12, הרבה גרסאות ואופציות הפכו לזמינים. המחברים מוצעים בתצורות גוף ישרות והן בזווית ישרה וניתן למצוא אותם בגרסאות של 3, 4, 5, 6, 8 ו-12 פינים. בנוסף ל-IP67, מחברי ה-M12 מוצעים גם בדרגת אטימות של IP65, IP68 ו-IP69K – דבר המאפשר שימוש שלM12 ביישומים המחמירים ביותר, גם כאשר דרושים תהליכי wash-down בלחץ גבוה. יישומי IP69K דורשים לעתים קרובות עמידה בפני קורוזיה, דבר הניתן לבצע על-ידי שימוש באומי צימוד מפלב”ם. ה-M12 זמין גם באופציות המפתוח/קידוד הבאות:
A-code – Primarily used with sensors and actuators
B-code – PROFIBUS fieldbus connections
C-code (Dual Keyway) – Primarily used with AC sensors and actuators
D-code – 100Mb Ethernet/IP 4-pin
X-code – Gigabit Ethernet 8-pin
דבר זה מכסה את האופציות עבור המחבר בעצמו, אך מספר האופציות גדל משמעותית כאשר מתחשבים בכל סוגי הכבלים השונים הזמינים.
כבל בעטיפת () Polyvinyl Chloride הוא הכבל הנפוץ ביותר המשמש במחברי M12 ו-M8. מגוון צבעים זמינים (לדוגמה צהוב, שחור, אפור, כתום וכד’), וה-PVC יעמוד יפה בסביבה תעשייתית אופיינית. עטיפת ()Polyurethane היא בחירה טובה אם קיימת סכנה של גמישות קבועה או שחיקה המהווה דאגה סביבתית; ניתן למצוא כבלים בעטיפת PUR במגוון צבעים וחלקם ללא-הלוגן.
שוק הרכב בארה”ב עבר לכבלים הדורשים או () Power-Limited Tray Cable או Cable-Exposed run בדירוג (TC-/ER). כבלים מסוככים זמינים המשמשים הרבה עבור כבלי fieldbus (כגון Ethernet, PROFINET, PROFIBUS, DeviceNet וכד’), אך משמשים גם עבור כבלי חיישנים ומפעילים בסביבות רועשות. אופציות אחרות של כבלים כוללות טמפרטורה גבוהה, ושריון. לגבי תעשיית הדלק והגז, שימוש בכבלים העומדים בפני טמפרטורה גבוהה הוא קריטי, בעוד תעשיית המכרות והשייט מודאגת מאשרורי התעשייה.
מדוע להשתמש במערכת חיבור M8 או M12?
המספר הגדול של אפשרויות עשוי להפוך את בחירת הכבל הגמיש למשימה מרתיעה. אך לפני שבוחרים את הכבל, חיוני להעריך את תנאי הסביבה של הכבל הדרוש, הבנת הצורך תסייע לצמצם את הבחירה בצורה משמעותית.
לפני שלושים שנה, לא היה מבחר. אם היית מעורב באוטומציה תעשייתית, כל דבר היה חיבור ישיר. לעתים קרובות ביותר, חיישנים ואקטואטורים הופיעו עם כבלים ארוכים כבר מחוברים או עם מוליכים בודדים, שאף לא היו מחוברים יחדיו. מוליכים אלה חווטו דרך תעלות וחוברו לאחר מכן בתוך המערכת. זה היה תהליך צורך-זמן שדרש שירותי טכנאי מוסמך, ועלה לארגונים זמן וכסף משמעותיים.
לבנות מערכת זהו דבר אחד – אך לשרת אותה זהו דבר אחר. אם היה צורך להחליף חיישן או אקטואטור במערכת בעלת חיווט קבוע, היה צורך לנתק את כל ההתקן, להסירו, להחליפו ולחווט אותו בחזרה. שוב, הדבר דרש טכנאי מוסמך. בנוסף, זמן הייצור האבוד של המכונה שהושבתה לטובת התיקון היה יקר מאוד.
ה- M8 וה- M12 באים להציל
מערכת המחוברת בעזרת מחברי M12 ו-M8 עושה את הרכבת מערכת בקרה תעשייתית, בדיקתה והטיפול בה למהירים יותר ויקרים פחות. בעוד ההשקעה הראשונית של מערכי כבלים ומחברים היא גדולה יותר מאשר כבלים ומוליכים, חסכונות העלות נובעים מצמצום עלויות העבודה והתחזוקה. מערכת גדולה הדורשת שבוע עבודה כדי לחברה, עשויה להיות מחוברת במחברים בלא יותר מיומיים. החסכונות הנובעים מצמצום זמן ההתקנה הם משמעותיים, אך כעת, חיבור מערכת בעלת מחברים אינו דורש טכנאי מוסמך, דבר המוסיף לחסכון ומצדיק עוד יותר את המחיר הגבוה יותר של מחברי M12 ו-M8.
יתרון נוסף: התנעת המכונה ובדיקתה הן מהירות יותר. זמן רב המבוזבז במהלך ההתנעה הוא תוצאה של התקנים אשר מחווטים לא-נכון. מערכי כבלים בדוקים ומחווטים מראש מבטלים את מרבית שגיאות החיווט. צמצומים נוספים בעלות נובעים מזמן ההשבתה המוקטן, מאחר שניתן להחליף מערכי כבלים ללא סיוע של טכנאי מוסמך, גם חיישנים ואקטואטורים מחוברים ניתנים להחלפה מבלי לחווט מחדש את המערכת.
בחירת מערך החיווט הנכון
כמו ברוב החלטות ההנדסה, יש איזון בין עלות וביצועים. לדוגמה, שימוש בכבל משוריין בעל אומי חיבור מפלדה עבור יישום בו מערכי הכבלים מועברים במגשי כבלים בסביבה בעלת טמפרטורה ולחות מבוקרות איננה הפיתרון היעיל ביותר.
ראשית, רשום את צורכי הסביבה של היישום שלך, והתחל בפיתרון בעל העלות הנמוכה ביותר עבור היישום שלך. כבל לא-מסוכך בעל עטיפת PVC מהווה את האופציה בעלת העלות הנמוכה ביותר. אם היישום שלך דורש כבל גמיש, בחירת כבל בעל העטיפה של PUR היא בחירה טובה בתוספת עלות קטנטנה.
לדוגמה, בסביבת רעש חשמלי או אלקטרוני גבוה, עשוי להדרש כבל מסוכך בכדי להבטיח את אמינות התקשורת עם חיישנים או אקטואטורים. אם הציוד ייחשף בצורה סדירה למים או יימצא בסביבת לחות גבוהה או פיזור מלח, חשוב על אומי צימוד מפלדה עבור מערכי הכבלים.
כל אחת מהאפשרויות הנוספות שתוארו לעיל תייקר את העלות של מערך הכבל, אולם הגידול הקל במחיר יסייע להימנע מלהחליף את מערכי הכבלים בשל פגם במוצר – או, גרוע מזה, כשל טכני.
מוצר הנמצא בשוק כבר 30 שנה נחשב לתקופה ארוכה מאד, ולמרות זאת, משפחות המוצרים M12 ו-M8 מוסיפות לשמש אותנו בתכנונים חדשים מידי יום. עם הוספת תכונות נוספות למוצרים האלו, מחברים אלה צפויים להישאר בסביבה עוד זמן רב.
על המחבר
Tim Senkbeil, הוא מנהל מוצר בחברת Lumberg Automation, הוא מביא ניסיון של 27 שנים בתחום האלקטרוניקה בתפקיד ניהול אביזרי חיבור של מותגי חברת Belden Lumberg ומותגי Hirschmann
הכתבה נמסרה באדיבות חברת Electrondart
