Slimme connectoren

Meer dan alleen het maken van een verbinding

Een connector heeft als hoofddoel het gemakkelijk maken van een verbinding. Maar wat te doen als je een heleboel gelijkvormige connectoren op een apparaat moet aansluiten? Slimme connectoren zijn dan een oplossing. Harting heeft een aantal connectoren met ingebouwde slimme functies die het ‘leven’ een stuk aangenamer maakt.

Moderne connectoren ondersteunen bij het maken van een veilige en foutloze verbinding. Dit is vooral belangrijk bij moderne modulaire systemen waarbij her-configuratie veelvuldig voorkomt. Een foutloze verbinding helpt belangrijke hulpbronnen, zoals energie, en tijd te besparen.

SmEC – voor modulaire opbouw

Eén van de belangrijkste extra functies van een connector is het signaleren van de status van de verbinding. De status van de verbinding bevat verschillende parameters, afhankelijk van de toepassing en de connector. De plug-in status beantwoordt doorgaans de volgende vragen:

• Is de connector op de juiste bijpassende connector aangesloten?
• Is de connector volledig elektrisch aangesloten?
• Is de connector volledig mechanisch vergrendeld?
• Is de connector elektrisch overbelast?
• Liggen de omgevingsparameters (temperatuur, vochtigheid, enz.) binnen het toegestane bereik?

De status van de verbinding kan gesignaleerd worden door middel van een LED, een lichtring of ook akoestisch. In het eenvoudigste geval is een rood/groen display voldoende zodat de gebruiker kan herkennen of er sprake is van een storing. Moderne fullcolour-LED’s met extra knipperpatronen of animaties geven andere toestanden aan, zoals de aanwezigheid van spanning. Naast visuele of akoestische signalering verzendt kan een digitale interface de informatie ook veel gedetailleerder naar een controlecentrum versturen.

De SmEC (Smart Electrical Connector, afbeelding 1) van de HARTING Technology Group verzendt de gegevens via MQTT of OPC-UA PubSub. De gegevens zijn beschikbaar in JSON-formaat en kunnen door elke verwerkingsverantwoordelijke worden ontvangen en verwerkt. De Asset Administration Shell levert onder meer ook de live data van de connector als digital twin.

Naast het signaleren van de paringsstatus voorkomt de SmEC actief het onbedoeld loskoppelen van de connector met behulp van het geïntegreerde vergrendelingsmechanisme. Dit zorgt ervoor dat de componenten niet beschadigd raken en dat er geen gevaar voor personen bestaat. De connector kan pas worden losgekoppeld nadat deze spanningsloos is gemaakt en de actieve vergrendeling is vrijgegeven. Hiervoor beschikt de SmEC over een geïntegreerde spannings- en stroommeting, die tevens de aangesloten machine bewaakt. Op deze manier kan op basis van de energieverbruiksgegevens de huidige CO₂-voetafdruk worden berekend.

Datadiode – bescherming tegen sabotage

Een datadiode beschermt tegen sabotage (afbeelding 2), omdat deze de datasignalen slechts in één richting doorlaat. Hierdoor kunnen gegevens van een beveiligd netwerk naar een onbeschermd netwerk worden verzonden. Het beschermde netwerk is hiermee veilig tegen aanvallen van buitenuit. Hiervoor heeft HARTING een datadiode ontwikkeld. Deze bestaat uit de laserdiode aan de zenderzijde en een fotodiode aan de ontvanger zijde. Dit maakt het onmogelijk dat de gegevens terugstromen. Met een datasnelheid tot 1 Gbit/s worden de gebruikelijke IoT-protocollen zoals OPC-UA, MQTT of Modbus-TCP overgedragen.

Smart ix – met identificatiefunctie

Om te bepalen of een connector op de juiste bijpassende connector is aangesloten, moet de connector kunnen worden geïdentificeerd. In het eenvoudigste geval wordt dit opgelost met extra elektrische contacten als codeerpinnen. In tegenstelling tot mechanische codering bepaalt het machinebesturingssysteem welk aanbouwapparaat nu is aangesloten. Deze methode bereikt echter al snel zijn grenzen, vooral bij grote flexibele systemen. Bovendien worden bij het elektrisch coderen met codeerpinnen onnodig veel contacten verbruikt. Een geschiktere variant is de identificatie van de connector met behulp van een bussysteem en een kleine microcontroller of als alternatief via NFC (Near Field Communication). Hierdoor krijgt elke connector een unieke ID die wordt toegewezen aan een overeenkomstig onderdeel (bijvoorbeeld opzetstuk of gereedschap). Dat deze methode ook met zeer kleine connectoren werkt, is te zien aan de Smart ix van HARTING (afbeelding 3). De Smart ix is een kleine 10-polige connector waarin een microcontroller is geïntegreerd. Met behulp van de microcontroller is nauwkeurige identificatie mogelijk. De ID wordt in de apparaat-/machinebesturing gebruikt om een koppeling met de aangesloten component tot stand te brengen.

Han Protect – met ingebouwde zekering

In de productie zijn er vaak ongewenste stilstand tijden, omdat het benodigde vakkundig personeel op dat moment niet ter plaatse is. Een defecte zekering mag bijvoorbeeld alleen door een daartoe opgeleid persoon worden vervangen. Omdat de zekering zich in de schakelkast bevindt, hebben andere personen geen toegang. Een manier om de zekering van buitenaf toegankelijk te maken, is door deze te integreren in een connector, zoals de Han Protect (afbeelding 4). Omdat voor het vervangen van de zekering de connector moet worden losgekoppeld, is het werk ook voor eenvoudig geïnstrueerde personen mogelijk. Dit versnelt de reparatieprocessen en vermindert stilstand.