透過感測器致動器盒，更快速且安全可靠地配置工業用感測器與致動器

對於現代化工業自動化 (IA) 設備，設計人員都希望瞭解在幾百平方英呎的設施內，可多快完成大面積的佈線作業。在控制電腦與製程區域內的任何接近感測器及機械手臂之間進行個別的佈線作業，會讓設施的地板雜亂無章，進而拖延設備配置所需的時間。此外，更換或重新配置既有的感測器或致動器時，可能要在製程地點與控制電腦之間佈設另一條纜線，這會讓維護進度變慢。若要挑戰將更多系統連到物聯網 (IoT)，以便透過雲端在遠端儀表板上進行追蹤，就會讓問題加遽。

為了簡化這些連接問題，工業系統的設計人員可以使用感測器致動器盒 (亦稱為接線盒與配線盒)。這些裝置可用來連接許多感測器與致動器，連接方式是將一條主控線從控制電腦接至一個盒子，然後再以此接線盒在製程地點與多個連接器端接，即可簡化地板佈線作業。

本文將簡單探討與工業自動化連接相關的問題，然後介紹三種現有的感測器致動器盒範例，分別來自 Molex、Alpha Wire 與 Phoenix Contact 這三家公司。藉此說明這些產品如何簡化工業環境中的佈線作業，並且讓維護與配置工作更輕鬆。

將控制電腦接至感測器與致動器

在工業自動化環境中，許多控制電腦都位於受控制設備的附近，因此十分方便。電腦到感測器與致動器之間的纜線相對較短，通常只有一或二公尺。然而，在某些工業設施中，控制電腦可能在數英尺外，因此必須在兩個位置之間鋪設多條纜線。這種情況常見於組裝廠機器手臂、輸送帶設施，以及大型工業用車輛 (如卡車) 和飛機中。在某些情況下，製程區可能有危險性，因為該位置暴露在有害化學物質或極端溫度中。對於這類機械，控制電腦通常放置在安全距離外且受到保護，以便達到最大的可靠度。

在這種情況下進行傳統佈線，需將多條纜線從控制電腦拉至各個感測器與致動器，這不是一項簡單的任務。在感測器或致動器纜線的每個末端，必須使用合適的纜線端接連接器。在許多危險環境中，若要確保正確安全地佈設纜線，可能要花費比預期更多的時間。最後，要對每個感測器與致動器進行佈線的配置與連接相當費時，因此會拖延部署作業，並且增加成本。如果要更換或配置一個以上的感測器或致動器，而必須停止設施運作，就會延長停機時間，進而增加成本，有時甚至會因設施的狀況，使成本大幅增加。

感測器致動器盒

對工業自動化設施而言，使用感測器致動器盒是安全且符合成本效益的解決方案。這些盒子可將所有來自控制電腦的感測器與致動器纜線，集中成單一條主纜線，通常稱為主控纜線，再由此連接至製程區域。纜線會在製程區域附近的單一個耐用的連接器盒進行端接，裡面有多個連接器插座，通常有八個或更多的 M12 連接器。感測器致動器盒有時亦稱作接線盒、配線盒，也可稱為 IO 盒或 I/O 盒。連接器盒裝上 M12 插座後，便形成密封式預接線單元，具有 IP67 等級以上的防護。

所有感測器與致動器使用的主控纜線，只需佈設一次即可。這點對於在受限區域內進行佈線是一項優勢，因為技術人員就不用額外花時間試圖鑽進擁擠的空間內及周圍。

藉由感測器致動器盒，連接設備時，技術人員可將縮短纜線的一端連接至附近的感測器致動器盒，並將另一端連接至設備，而不必為了每個感測器與致動器，在控制電腦和製程區域之間佈設很長的纜線。此種方式只需幾秒鐘即可快速完成，因此安裝人員在製程區只需花費最少時間。這不僅能簡化維護作業並提升安全性，還能節省時間並減少失誤。

感測器致動器盒的挑選與使用

感測器致動器盒有多種不同的設計，但有些因素要納入考量，包括能見度、強固性、材料類型、重量、尺寸、插座數、電流處理能力、安裝選項，以及防塵、防潮與氣密的 IP 等級等等。

舉例而言，在工業卡車與倉庫等嚴峻環境中，設備可能會受到重大撞擊，Molex 就針對這種情況推出 Brad Safety 多埠互連系統 (MPIS) 配線盒系列產品。這類耐用型盒子是以聚對苯二甲酸丁二酯 (PBT) 材質製成，不但重量輕，也堅固耐用，可以承受重型設備的巨大衝擊，甚至是移動車輛的撞擊。

Molex 的 1202480510 MPIS 八埠配線盒就屬於本系列產品，每個連接埠可支援最大 4 A 電流，八個連接埠一共可支援最大 12 A (圖 1)。為了協助進行互連作業，每個連接埠都有內凹區可容納扣入式標籤。此標籤是以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS) 塑膠製成。與紙質標籤相比，這類標籤更耐用，也不會撕裂。

圖 1：Molex 的 1202480510 MPIS 是具備八個 M12 插座的感測器致動器盒。為了方便進行互連，每個連接埠可支援耐用型 ABS 塑膠製成的扣入式標籤。(圖片來源：Molex)

Molex 的 1202480510 使用亮橘色設計，方便辨識，並具有 IP67 防護等級，因此相當適合用於骯髒、有灰塵與潮濕的環境，典型工作溫度範圍介於 -25°C 至 +85°C 之間。主控纜線的長度為 5 m，並且可支援客製化纜線端接方式，通常是使用 M23 連接器，但也可使用適合該應用的其他任何連接器。每個內凹的 M12 插座有八支引腳，並採用業界標準配置。每個連接埠配有琥珀色 LED，可指出連接埠是否已通電。這有助於快速確認連接埠是否正在使用中，在配置時以及診斷連接問題時相當實用。

Molex 感測器致動器盒有兩個插槽孔供 M4 安裝螺絲使用。如此即可讓盒子安裝在設備上或穩固地固定在牆上。盒子的安裝位置，應可輕易接觸八個 M12 插座，也必須夠牢固，以免推入 M12 連接器到插座的推力造成移位。

輕量型感測器致動器盒的應用

針對要重量考量的應用 (如飛機或一些工業用車輛)，Alpha Wire 提供 Alpha Connect 系列被動式配線盒產品，包括 Alpha Connect 901-10M NC032 八埠感測器致動器盒 (圖 2)。這款 Alpha Connect 盒以輕質鋅合金製成，相當適合用於飛機、小型卡車與電池供電式車輛 (如堆高機) 與小型挖土機，因為這些應用對於重量錙銖必較。主控纜線長度為 10 m，相當適合用於飛機與車輛等應用，因為在這類應用中，兩點間的最短距離通常不是直線距離，而是彎曲線路。此盒屬於被動式產品，因此沒有連接埠 LED 指示燈。顏色為中性的米色，因此能融入多種環境中且不起眼。

此產品單元包括兩個防塵蓋，可避免污染物進入未使用的插座中。感測器致動器盒配接連接器後，保護等級為 IP67。未配接的插座則為 IP65，因此若要確保達到 IP67 保護等級，就要安裝防塵蓋。

圖 2：Alpha Wire 的 901-10M NC032 感測器致動器盒以輕質鋅合金製成。八個 M12 插座突出於外殼之上，因此可輕鬆快速配接連接器。右前方顯示兩個隨附的防塵蓋，能讓插座在未使用時保持乾淨。(圖片來源：Alpha Wire)

每個 M12 插座有五支引腳。為了在初步安裝中輕鬆完成安裝，每支引腳的標準型 M12 纜線顏色代碼及功能，會印在感測器致動器盒的側面。八個 M12 插座並非內凹，反而是突出於鋅合金外殼之上。這樣可以輕鬆快速地完成連接，對於繁忙的工業環境相當重要。

Alpha Wire 的 901-10M NC032 感測器致動器盒的額定溫度介於 -40°C 至 +80°C，相當適合用於超低溫的工業環境，亦即飛機與部分車輛會遇到的環境溫度。

小型感測器致動器盒

對於小型且空間受限的應用，Phoenix Contact 設計了 1692404 四埠感測器致動器盒 (圖 3)。此盒沒有主控纜線，需要另一個 M23 纜線組件來連接控制電腦，因此盒子能夠輕鬆移位。也因此，若主控纜線受損，亦可輕鬆維護與更換。

圖 3：Phoenix Contact 的 1692404 感測器致動器盒採用四引腳的 M12 連接埠。需要一個外部 M23 纜線組件以連接控制電腦。(圖片來源：Phoenix Contact)

1692404 以聚醯胺製成，對於引擎附近常見的汽油、機油與溶劑有很高的耐受力。聚醯胺也有極高的抗拉強度，而且比起絕大多數材料，有更優異的非衝擊性應力與彎折因應能力。此產品單元具有 IP67 防護，工作溫度介於 -20°C 至 +75°C，相當適合用於倉庫、辦公大樓，以及化學物質處理人員經常出沒的區域。

在四個 M12 連接器中，每一個最高可以處理 4 A 的電流，單元最大的總汲取額定電流為 12 A。在四個 M12 連接埠中，每一個都有一個黃色 LED，可指出連接埠是否正確配接與操作。M23 連接埠有綠色 LED，可指出主控纜線是否已正確配接並供電給盒子。這對於安裝與設定期間的診斷工作來說相當實用。接至四個 M12 插座的所有感測器與致動器，只要移除單一 M23 連接器，即可輕鬆斷開連接。如此便能在維護與重新配置期間，提升安全性並減少停機時間。

結論

感測器致動器盒可以在維護與安裝期間節省時間，同時確保控制電腦與感測器／致動器之間達到可靠連接。許多感測器與致動器可以在製程區域內輕鬆進行本地連接，而不必將所有纜線以個別的方式鋪設到控制電腦。適當挑選材料，即可確保接線盒在目標工業環境中可靠運作。