Molex Brad®工业IO解决方案：助力自动化系统高效运行

在工业自动化领域，可靠的连接和高效的通信是确保生产系统稳定运行的关键。Molex作为一家知名的电子元件制造商，其Brad®系列产品为工业自动化提供了全面的解决方案。本文将详细介绍Molex Brad®工业IO设计指南中的各类产品，包括IO模块、基础设施组件、传感器和执行器布线等，帮助电子工程师更好地了解和应用这些产品。

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一、Molex市场定位与核心项目

自20世纪70年代发明Mini - Change®连接器以来，Molex的Brad®产品就成为了工业恶劣环境连接系统的标准。其团队专注于为不同市场设计创新的产品解决方案，涵盖汽车自动化、物料搬运、食品和饮料等多个领域。

1. 不同市场应用

• 汽车自动化：Molex产品在全球汽车生产的多个环节广泛应用，如车身制造、动力总成、涂装和冲压等。其产品能承受严苛的生产要求，如抗焊渣和高柔韧性，适用于机器人手臂。同时，基于以太网的通信协议专业知识，可提供快速启动的I/O基础设施解决方案，用于机器人工具更换应用和安全设备集成。
• 物料搬运：Molex拥有丰富的连接产品组合，包括用于I/O信号的圆形密封连接器标准和专用电源解决方案。通过模块化的重型连接器，可将物料搬运应用中所需的各种信号整合到一个接口，简化布线和安装。还可通过HarshIO模块将滚轮驱动设备集成到基于以太网的网络中，实现对输送逻辑的精确控制。
• 食品和饮料：Molex的IP9K UltraLock M12连接器完善了IP68螺纹M12连接器，适用于食品和饮料行业的干湿区域。UltraLock快速锁定系统贯穿整个HarshIO程序，可节省大量安装时间。

2. 核心项目优势

• 丰富的产品组合：支持工业市场中最大的连接和布线解决方案组合之一，适用于汽车制造、自动化机床、食品和饮料、物料搬运和包装、商用车和太阳能应用等。
• 专注欧洲市场需求：核心项目聚焦欧洲市场自动化的标准要求，突出适用于恶劣环境安装的有源和无源IO模块及相关连接产品。
• 及时供应与技术支持：承诺及时提供核心项目中的所有部件，并可提供专用的交付流程。同时，技术支持团队帮助客户选择合适的网络和最优化的基础设施解决方案，还支持客户从完整产品组合中选择相应部件或设计定制解决方案和原型。

二、Brad® HarshIO模块

1. 通用特性

• 可靠连接：采用Brad® Ultra - Lock®专利连接系统，每次简单一推即可实现安全、一致的密封，消除因连接器导致的间歇性信号问题，减少生产停机时间，实现快速更换。
• 易于诊断：可见的LED指示灯让维护人员轻松确定I/O、模块和网络状态，滚动4字符显示屏用于IP地址和模块状态显示，内置Web服务器可进行远程监控、配置和诊断。
• 成本优化：内置2端口以太网交换机，支持10/100 Mbps自动感应，可使用直连或交叉以太网电缆，降低基础设施成本；可配置I/O功能，用户可将16个数字I/O点设置为输入或输出，减少库存成本；在PROFINET上支持PROFIenergy服务，可减少连接的HarshIO模块的电源供应，节省能源。

2. 不同通信协议模块

• PROFINET模块：包括数字经典、数字紧凑和IO - Link经典等不同类型。具有PROFINET IO - Device功能，符合B类一致性，支持DCP或静态IP寻址，实时I/O更新可达1ms，具备多种服务功能，如PROFIenergy、SNMP V1/V2/V3等。不同尺寸和配置的模块适用于不同的应用场景，如60mm M12和30mm M8、M12等版本。
• EtherNet/IP模块：涵盖数字经典、CIP安全经典、MDR输送机经典和IO - Link经典等类型。作为EtherNet/IP适配器，支持DHCP、静态地址和0xF5/0xF6对象，实时I/O更新可达1ms，具备自动冲突检测和快速连接等服务功能。部分模块还支持CIP安全技术，适用于工业安全应用。
• MODBUS TCP模块：IP67额定的数字IO模块，适用于恶劣环境下的直接机器安装，具备Modbus TCP服务器功能，速度为10/100 Mbps（自动协商，全双工），支持DHCP或静态IP地址，有嵌入式显示屏用于诊断。

3. HarshIO IO - Link解决方案

• IO - Link标准优势：支持IO - Link主站通信标准，可将数字链路扩展到传感器和执行器级别。与Brad® IO - Link数字IO集线器和模拟适配器结合使用，可增加与现场设备的数据传输量，实现灵活生产和在线传感器参数设置，通过改进诊断功能减少维护和停机时间。
• 基础设施简化：与传统模拟信号所需的屏蔽布线或网络和额外电源线相比，IO - Link技术仅需标准非屏蔽3极电源线，还包括设备的电源供应，显著降低基础设施成本。
• 高度模块化：HarshIO模块的8个IO - Link主端口可配置为管理标准数字I/O信号、多种IO - Link设备或与Brad®模拟适配器结合处理各种输入或输出模拟信号。还可连接多达8个IO - Link数字IO集线器，将单个HarshIO IO - Link模块可管理的数字I/O总数扩展到136点，降低I/O点的总体成本。

4. HarshIO安全解决方案

• 安全性能：Brad® HarshIO安全模块适用于恶劣环境下的安全应用，符合EN 61508 SIL3、PLe标准。具备坚固的外壳，采用树脂灌封和金属连接器，紧凑设计节省空间，适用于复杂的机器制造和汽车应用。
• 功能特点：支持单通道和双通道安全设备连接，每个测试输出可分配给一个安全输入设备，优化电缆安装；有安全源输出（1A）或安全双极输出（2A）模块版本；可连接标准和安全等级的传感器，还可将测试输出用于额外的诊断、面板灯和标准执行器等。
• 配置与诊断：配备SNCT配置软件，可实现快速简便的模块调试和诊断，具有在线设备发现、复制和粘贴SNN、签名到RSLogix 5000等高级功能。

三、电缆解决方案

1. Flamar电缆

Flamar作为Molex的子公司，提供多种类型的电缆，适用于不同的工业自动化应用。

• 信号与控制电缆：用于连接传感器、执行器、阀门和配电箱。
• 伺服电机电缆：用于电源和编码器/旋转变压器连接。
• 网络电缆：用于I/O模块和与PLC的连接。
• 混合电缆：在需要极其紧凑解决方案时使用的复合多芯电缆。

2. WSOR电缆特性

• 高耐受性：Weld - Slag and Oil - Resistant（WSOR）电缆具有出色的抗恶劣环境能力，其外护套可抵抗焊渣和油污，符合UL 758/1581和VDE 472 - 803/B规范，具有耐水解（EN50396）、抗紫外线（UL1581 - 300h）和抗撕裂（EN50396）等特性。
• 广泛适用性：适用于多种行业标准连接器，如M8、M12、MiniChange(7/8”)、M23等标准连接器，可快速可靠地安装在现场，也可与Molex现场可连接连接器结合使用，增加灵活性。
• 多领域应用：适用于汽车和机器人领域，从焊接到切削油环境、输送和大多数机器应用。
• 成本效益：Molex作为电缆制造商，可控制电缆生产各环节的质量和成本，提供价格合理的电缆组件。选择这种多功能WSOR电缆还可降低库存成本，也可购买原材料在现场进行端接。

四、基础设施组件

1. 以太网基础设施

• 网络特性：以太网与工业协议（如PROFINET或EtherNet/IP）结合，为机器和过程控制应用提供确定性行为，仅使用商用现货（COTS）组件。从现场总线向以太网通信技术的过渡有助于简化工业基础设施，提高设备管理和维护效率，节省成本并提升性能。
• 组件类型：包括各种类型的以太网基础设施组件，如单端和双端M12电缆、M12 female receptacle to RJ45电缆、M12 male to RJ45适配器电缆、RJ45 to RJ45电缆等，适用于不同的连接需求。

2. PROFIBUS基础设施

• 网络特点：PROFIBUS - DP是一种设备级总线，支持模拟和离散信号，允许单主或多主系统，在系统配置时提供高度灵活性。可实现所有自动化设备、传感器、执行器、PLC等之间的通信，速度从9.6 Kbps到12 Mbps，距离从100到1200米。
• 组件类型：包括数字经典和数字紧凑HarshIO模块，以及单端和双端M12电缆、M12 receptacles、M12 field attachables、IP20 bus terminators等基础设施组件，基于B - Code M12标准连接器，采用PUR护套材料，具有更好的化学和耐油性能，低电阻接触设计和360°屏蔽头设计可减少RFI/EMI。

3. 电源分配组件

• 不同类型电源连接器：包括Brad Mini - Change 7/8’’、Micro - Change M12 A - Code、Micro - Change M12 Power T - Code等用于电源分配的连接器，分别为不同尺寸的HarshIO模块提供+24VDC电源供应，具有不同的电流承载能力和线规。
• 基础设施组件：提供基于不同标准连接器的电源分配基础设施组件，如单端和双端5极或4极电缆、插座、现场可连接连接器、Tees、Y - Splitters和分配箱等，方便实现设备之间的电源连接和分配。

五、传感器和执行器布线

1. MPIS解决方案

Brad® Multi - Port Interconnection Systems（MPIS）可减少安装时间和成本。具有IP67保护，可直接安装在机器上，靠近自动化设备，减少单根布线距离；集中传感器和执行器信号，分配电源，减少主干电缆尺寸；提供信号诊断信息，快速检测机器状态和设备故障；可通过M16/M23连接器、现场端接螺丝端子进行主干电缆端接，安装灵活或节省成本。

2. 分布箱

• M12分布箱：IP67额定的无源IO模块，用于恶劣环境，可将传感器/执行器信号集中到一根独特的主干电缆中，实现更好的机械基础设施布线。有不同端口数量和IO类型（单IO和双IO）的选择，可配备PUR主干电缆、现场可连接端子或M23连接器。
• M8分布箱：同样适用于恶劣环境，有不同端口数量和长度的选择，可配备侧面安装的PUR主干电缆或M16连接器。

3. 连接解决方案

• Micro - Change® M12：基于A - Code M12标准，具有IP67/68评级，是一种即用型解决方案，可用于连接各种传感器和执行器，如接近开关和旋转编码器等。提供单端和双端电缆、带LED的电缆、屏蔽电缆、电缆分路器、Y - 分路器和适配器、现场可连接连接器、隔板等多种类型的产品。
• Nano - Change® M8：提供坚固且节省空间的解决方案，用于恶劣环境下连接各种传感器和执行器。包括单端和双端电缆、带LED的电缆、Y - 分路器和适配器、现场可连接连接器等产品。

4. mPm® DIN阀连接器

符合电气连接器行业标准EN 175301 - 803，常用于电磁阀。新一代Molex® DIN连接器具有卓越的密封性能、易于组装和安装以及较低的应用成本。提供现场可连接和模制电缆两种类型的产品，有不同的形式（如Form A、B、C、Micro、Industrial）、电路（如C4）和接地位置可供选择。

Molex的Brad®工业IO解决方案为工业自动化提供了全面、可靠且高效的连接和通信方案。电子工程师在设计工业自动化系统时，可以根据具体的应用需求和环境条件，选择合适的产品和解决方案，以确保系统的稳定运行和高效性能。在实际应用中，你是否遇到过类似产品的安装和调试问题？你又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。