在設計新機器或改造現有系統時，電纜管理通常是事后采取的措施。將電纜捆綁并添加電纜槽以使其保持在適當位置，但此時通常會忽略所需布線的影響，直到設計過程結束時才注意到費用以及整體設備占用面積的問題。在調試階段，工程師可能會花費更多時間為系統布線，在故障排除期間檢查電纜，并且由于沒有預留合適長度的電纜而增加成本。

在調試之前評估布線，除了可以提供更好的機殼和更清潔的工廠車間之外，還可以帶來其它顯著好處。設計階段的電纜戰略管理規劃，可以使系統更整潔，減少電纜數量并消除潛在錯誤和故障點。

最有效的電纜管理策略從選擇智能組件開始。工程師在選擇輸入/輸出（I/O）端子、現場總線系統、運動控制設備和其它機器組件時，就應最大限度地減少應用中的布線要求。

圖1：單電纜技術通過各種連接器類型為HMI硬件、伺服系統和其它現場組件提供電源和信號，從而最大限度地減少了布線問題。本文圖片來源：倍福

減少電纜需求

重要的是要記住，工廠環境中大多數布線都用于提供電源或網絡信號。雖然工作量很大，但是實現起來簡單，無需連接傳感器、控制柜和其它設備。

大多數情況下，較多的電纜是由工業設備和網絡的缺點，而不是控制工程師造成的。例如，傳統的基于以太網的現場總線，例如EtherNet/IP或Profinet，需要多個管理型交換機。這通常會導致無法在不使用級聯開關或集線器的情況下將電纜直接從控制柜連接到現場組件。因此，這需要為系統配置更多的硬件，并會引入額外的故障點。在為機器供電時也會出現類似問題。

在嘗試改進系統的電纜管理時，需要選擇適合的現場總線和較少使用電纜的單個組件才能完成工作。工程師應首先考慮現場總線和I/O系統，并優先考慮那些能夠提供靈活拓撲和減少交換機需求的系統。

EtherCAT工業以太網系統可以提供靈活的拓撲結構，無需使用額外的節點。EtherCAT還可以集成各種第三方設備，從驅動器到I/O和現場設備，并將數據共享到主控制器。此外，通過EtherCAT可以輕松實現從配置其它協議的舊設備上收集數據而無需將電纜連接回控制器。系統集成的硬件和軟件網關可以將來自各種現場總線和工業以太網系統的數據接入到EtherCAT網絡。

基于這些方面來選擇現場總線，只是萬里長征的第一步，如果與旨在減少電纜的組件配合使用時，網絡可提供最佳結果。單電纜技術（OCT）和可插拔I/O端子是兩個重要組成部分。

使用單電纜技術提供電力和數據

盡管很難完全消除現場的所有電纜，但可以顯著減少電纜數量；單電纜技術提供了實現這一目標的重要工具。

多年以來，已經引入了各種產品以通過單根電纜提供電力和信號。自從2003年以來，以太網供電（PoE）已經成為IEEE的以太網標準IEE802.3，該技術已應用于工業領域。其它類型的電纜將電源與USB2.0和用于人機界面（HMI）硬件的數字視頻接口（DVI）信號相結合。還有一些類型電纜可以為伺服驅動器供電并從其獲得反饋，或者直接從控制柜或分配模塊到帶有集成驅動器的伺服電機。由于這些電纜可以跨越超過100米，因此必須為其提供堅固的電線護套，以確保它們能夠承受工業環境中的磨損并減少損壞的可能性和潛在故障點。

例如，EtherCATP可為24至400Vac或600Vdc的應用供電，并可承載高達64A的電流，并為EtherCAT從站和所連接的傳感器或執行器提供兩種電壓。在這種情況下，兩種電壓——用于系統和傳感器電源的US和用于執行器外圍電壓的UP——彼此電氣隔離，并且每個電壓可以為連接的組件提供高達3安培的電流。

流線型運動架構（例如分布式伺服驅動系統）可以采用菊花鏈式連接，但可能需要單獨的分配模塊。但是，某些配電模塊可以從控制柜向多達5個驅動器提供信號。具有IP67等級的EtherCATI/O模塊可安裝在機柜外部并靠近機器，因此可將電纜線路限制在較小的區域，同時為多個EtherCATP從站提供信號和電源。

EtherCATP（可以供電的EtherCAT以太網通信，ECP）技術支持多種連接器系列，包括ECP（帶集成24Vdc電源的EtherCAT）和ENP（EtherCAT以太網，無電源，無集成24Vdc電源）。這些設計非常類似于用于電源的梯形功率核心元件。ECP電纜適用于具有高電壓要求的EtherCAT環境。ENP電纜可與任何基于以太網的協議（如EtherNet/IP或Profinet）一起作為開放式解決方案使用。當與通過單電纜技術供電的組件一起使用時，兩種都可以減少布線工作。

圖2：一些可插拔I/O端子的尺寸是傳統硬件的一半，通過消除點對點布線，它們還可以減少故障點，同時最大限度地減少占地面積。

可插拔I/O端子減少機柜內布線

除了消除現場電纜和交換機之外，簡化控制柜布線還可以使系統更整潔，故障點更少。當涉及大量I/O點時，機柜變得擁擠，這使布線復雜化并增加了出錯的可能性。直接插入信號分配板的無線I/O端子是一項重要的進步。

使用具有專用插頭的連接器、電源和控制信號的預制電纜，從布線電路板分配到插入式端子。該方法為集成生產機械提供了特別好的投資回報。該方法旨在通過緊湊的、面向特定應用的機電設計，來消除機柜內的點對點布線。通過將I/O系統嵌入機器，機器制造商和最終用戶制造商還可以最大限度地減少電纜管理工作、人工成本和潛在的布線錯誤。

這些可插拔端子通常比DIN導軌安裝的I/O更緊湊，在某些情況下所需的空間可降低50％。在減少布線的同時，還會相應的減少設備占地面積，這是插入式終端方法所帶來的額外收獲。

這表明現場總線和I/O技術是如何有效地減輕電氣機箱中的電纜管理問題的。但是，基于電路板的I/O系統最適合新安裝而不是改造。通過單電纜技術減少現場電纜，無論是“棕地”還是“綠地”應用。

智能電纜管理和智能機器設計

創新的網絡技術消除了無關的電纜。如果在改造或新機器設計的初期考慮這些因素，那么后期工程師面臨電纜管理問題的可能性要小很多。這些電纜減少策略仍然是新興技術。雖然它們已經提供了許多好處，但隨著技術的成熟，功能還會不斷增加。

插入式I/O端子和單電纜解決方案使工程師能夠構建控制柜，大幅減少布線，并利用單電纜設計實現同時供電和提供數據的現場總線架構。

自動化行業正在為工程設計和實施過程中的每個步驟快速生成更簡單的產品。電纜管理不應該是一個“事后諸葛亮”的領域。

聲明：本文為轉載類文章，如涉及版權問題，請及時聯系我們刪除（QQ: 2737591964），不便之處，敬請諒解！