使用可靠的工業系統，並使用正確的連接和感測器，讓作業人員保持安全

工業設施持續運用工業物聯網 (IIoT)，達到更高等級的自動化、預測性分析、安全性，此時裝置與系統間可靠連結的重要性更勝以往。不過，有些應用可能位於嚴苛的環境中。纜線及其鄰近的操作人員都可能會處在極端的高溫和低溫中，也會暴露在腐蝕性化學物質和氣體中。

此外，一些設備釋放出的腐蝕性氣體 (如硫化氫等)，不僅會對操作人員有害，也在接觸到纜線上的濕氣時，會產生危險的化學反應副產品，例如硫酸。這會快速腐蝕纜線護套，導致屏蔽和導線外露，常會造成短路和系統故障。

本文將會探討在嚴峻環境中佈線的挑戰。接著會透過使用 Molex 的真實範例，說明工業系統的設計人員如何藉由工業級感測器纜線，確保達到可靠的連接和作業人員的安全。本文也會討論實際的案例，說明如何在危險的硫化氫氣體對設備會人員造成嚴重損害前進行偵測。

在非常嚴峻的工業環境中佈線

在工廠中，工業自動化系統依賴感測器偵測流程狀態和系統。各種不同的感測器，包含溫度熱敏電阻、壓力傳感器、液位偵測器、接近開關。主機電腦必須要有準確的感測器資料，才能正確的決定如何及何時控制馬達、輸送帶、燈光、液體量測，以及類似裝置的致動器。不正確的感測器資料會導致在錯誤的時間或以錯誤的參數控制致動器。結果可能會是低效率操作、相關作業成本提升，或是系統故障，進而造成昂貴的停機時間。正確的選擇和使用暴露在嚴峻環境中的佈線，可以提升感測器資料和致動器控制訊號的可靠性。錯誤的佈線，還可能引發間歇的連接故障，且此問題是出名的難以排除，從而造成代價高昂的系統停機時間。選錯纜線，還可能最終導致訊號降額或整體訊號損失。

選用認證為工業級纜線的製造商出品的纜線，並具有 IP67 或 IP68，可以克服許多問題。請注意，即使纜線標明為 IP67 或 IP68，並不代表纜線為工業級，IP 代碼僅認證為纜線可耐受一般懸浮微粒和防水。因此一般消費級纜線可能認證為 IP68，且看起來耐用，但無法在極端溫度下提供防護、耐受常見溶劑和腐蝕液體，或是工業級佈線會受到的扭轉和磨損。

在工業環境中連接 USB 感測器和致動器

許多不同類型的感測器和致動器使用不同的介面選項，最安全且通用的方式是使用 USB 作為介面。現代設施運用 USB 3.0 的能力，憑藉其高速、電力傳輸和提升的可靠性。Molex 供應的 0847330005 USB 3.0 工業纜線 (圖 1)。此纜線是 1.31 m 長，一端具有密封 USB 3.0 Type A 圓形插座連接器，另一端為 USB 3.0 Type A 插頭。整體纜線組件為 IP67 等級。支援 5 Gbits/s 數據傳輸率，並且向下相容於 USB 2.0 插頭和插座。纜線溫度額定值為 -40°C 至 +85°C，適合大多數嚴峻的工業環境。

圖 1：Molex 的 0847330005 USB 3.0 纜線的一端具有圓形 USB 3.0 Type A 插座，另一端為標準 USB 3.0 Type A 插頭。這是工業級纜線，適合嚴峻環境。(圖片來源：Molex)

Molex 的 0847330005 USB 3.0 纜線額定值能夠安全處理每個觸點最高達 1 A。提供必要的完整電磁干擾 (EMI) 屏蔽，讓 5 Gbit/s USB 3.0 訊號傳輸不會干擾其他電子設備。

USB 3.0 Type A 插頭可以連接至工業電腦或嵌入式系統，提供在大多數個人電腦 (PC) 中常見的標準 USB 3.0。纜線的另一端為 USB 3.0 Type A 圓形插座，連接至感測器設備，具有 USB 介面。插座圓形連接器的鎖定螺帽具有容易使用的扭轉鎖定機制，可以耐受 20 lb-in 的扭力。能穩固連接至設備，避免意外分離。各連接器額定值為 500 次連接和斷開循環，非常適合必須定期重新配置的工業設備。

插座圓形連接器的墊片採用黑色腈密封，提供優異的防水性和抗工業油脂能力。腈墊片也耐受汽油、液壓液體，以及常見的溶劑。這能讓纜線非常適合連接用於汽油動力機械的感測器。若是溶劑或其他液體溢出或意外洩漏，接觸到連接器，將不會穿透密封，影響資料傳輸。

日光和紫外光 (UV)，可能會導致纜線護套褪色，對於以顏色作為編碼便於維修的纜線而言，可能會造成不便。日光也可能會造成商業纜線護套破裂，讓 EMI 屏蔽外露。Molex 的 USB 3.0 纜線護套是由耐用的 PVC 樹脂製成，具有優異的抗日光和 UV 光能力。PVC 樹脂同時能夠防水；由消費等級材料製成的商業纜線，會因為長期暴露於水中而縮短長度。

連接至機械致動器和螺線管

DIN 閥連接器用於啟動螺線管，以控制致動器，例如閥、壓力開關、極限開關、低能量馬達。為了在工業環境中穩固連接至 DIN 閥致動器，Molex 提供 2210503466 DIN 閥連接器和 5 m 纜線 (圖 2)。終端為 3 線豬尾，用於連接至高達 24 V 的致動器。此纜線組件額定值為 -40°C 至 +90°C，因此不僅適合低溫的環境，也可用於一些非常高溫的引擎和設備。

Molex 的 DIN 閥連接器提供緊密和安全的 IP67 密封 DIN 閥，依據所控制的 DIN 閥類型，啟動時會啟用或是停用閥。此連接器由螺絲固定，提供最大保護，免於不慎的移動。DIN 連接器上的藍光發光二極體 (LED) 提供視覺指示，顯示 DIN 閥已啟動。

圖 2：Molex 的 2210503466 一端為一個 DIN 閥連接器，另一端為 3 線豬尾。一個黃光 LED 為作業人員指示閥已啟動。(圖片來源：Molex)

Molex 的 2210503466 DIN 閥連接器和纜線具有聚氨酯護套，能耐受大多數嚴峻的化學環境，以及極端扭轉和撓曲。聚氨酯纜線護套非常耐受切割和擠壓力。受損的 DIN 閥纜線會導致 DIN 閥設備作業中斷或整體設備失效。因此，此纜線非常適合用於移動式重型機械的致動器；在此處，纜線可能會遭受快速延伸和收縮，機械故障或錯誤配置時也會擠壓纜線。

安全的實際作法是，不建議使用過短的纜線，以免在正常作業時拉伸纜線，讓纜線連接的兩端都遭受壓力。這需要讓纜線足夠鬆弛，以避免在纜線的兩個終端拉扯，不過，纜線越鬆弛，就越有機會不小心纏繞或是擠壓。這些應用非常適合採用聚氨酯護套，這也是具有成本效益的解決方案。

提供腐蝕性物質防護

汽油動力引擎和一些工業化學流程可能會釋放危險的硫化氫氣體。儘管工業設施經過設計，這些氣體都能安全受控，且任何驅動汽油動力機械的人員都知道排氣歧管可能會洩氣；不過，有時候工廠人員有可能忘記關閉某個閥。即使極為少量的硫化氫氣體，也會對人體十分有害。此氣體聞起來像是壞掉的蛋，儘管能從這方面辨識，但硫化氫比空氣重，因此在大型工業廠區中，會在地面不受偵測地從源頭快速擴散至遠處。

硫化氫若接觸到水，便會產生腐蝕性的硫酸，並且快速腐蝕銅、鐵、鋁設備。接觸到潮濕的纜線時，硫化氫會快速腐蝕大多數類型的纜線絕緣層，例如聚氨酯。在室溫下，PVC 樹脂纜線護套比聚氨酯更能耐酸，但在極端的高低溫之下，硫酸可以快速腐蝕 PVC 纜線護套。無論是何種材料規格，除了排氣歧管和其他特別設計裝載此類危險物質的設備，硫化氫和硫酸都應該視為對任何材料都具有危險性。

為了提供纜線、設備、操作人員安全性，Molex Sensorcon 推出 2023150001 硫化氫氣體分析器 (圖 3)。這款手持式裝置具有 LCD 顯示器，能夠偵測並顯示硫化氫氣體濃度，解析度小至 1 ppm，最高為 400 ppm。

圖 3：Molex Sensorcon 的 2023150001 是手持式硫化氫氣體偵測器，可以偵測 1 ppm 至 400 ppm 的硫化氫氣體。(圖片來源：Molex)

Molex Sensorcon 的 2023150001 硫化氫氣體偵測器是 IP67 等級，並且提供兩種不同警報聲響，有高和低警報設定點。原廠設定低警報點為 10 ppm，但可以手動設定為低至 1 ppm。工廠設定高警報點為 15 ppm 或更高，但可手動設定為 100 ppm 或更高。除了這些警報之外，此手持式裝置可以在發出警報時產生振動，這在吵雜的工業環境中十分有用。

此偵測器非常適合偵測接近地面的低濃度硫化氫氣體，特別是在機械地板井，此處會累積比空氣更重的氣體。這非常適合在壞掉雞蛋的臭味尚未足夠到被操作人員聞到的高度之前，進行偵測。

產出硫化氫氣體的引擎和大多數工業製程同時也會產出一氧化碳，此無臭氣體會對人體造成傷害，即使少量亦然。Molex Sensorcon 提供 2023100001 一氧化碳氣體偵測器，與硫化氫氣體偵測器具有相同的實體結構。一氧化碳不僅對操作人員造成危害，也表明存在未偵測到的硫化氫。這兩款裝置在工業自動化設施中都十分有用，能維護作業人員和設備的安全。

結論

工業自動化設施可能會對纜線組件形成嚴峻的環境，特別是極端的高低溫，也可能會有危險和腐蝕的氣體和液體。工業級感測器纜線組件能確保電腦取得準確的感測器資料，讓工業系統正確且有效率的控制。同時，致動器採用工業級纜線，可確保作業正確且可靠控制。這能提升可靠性和降低維修，進而降低作業成本。