【導讀】讓機器代替人去工作，是人類社會發展的一個主旋律，圍繞這個愿景的努力和嘗試從未停止。到了20世紀后半期，人們又在工業制造中引入了“自動化”的概念，也就是采用各種技術、方法和工具，盡可能減少生產流程中的人為干預，使得整個流程更加高效、快速和無差錯，從此人類正式走入了工業自動化時代。
進入21世紀，人類在工業自動化的基礎上又向前邁了一大步。工業4.0的概念被提出，其主旨就是通過各種信息化的技術推動工業的數字化轉型，釋放出蘊藏在數據中的巨大潛能，引領工業制造進入智能化時代。
不過，無論工業自動化如何演變，在生產制造的現場，各種分析、決策和控制的最終落腳點，主要還是在電機這個執行部件的驅動上——讓電機根據控制指令及時、準確地動作，是不可或缺的關鍵一環。變頻器和伺服驅動器就是工業自動化中完成電機驅動很常見的設備。
電機驅動方案的連接挑戰
變頻器的工作原理是先將工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源，通過改變這個交流電源的頻率實現電機速度調節。變頻器通常由整流單元、中間電路、逆變器和控制器四部分組成，適用于變頻電機、普通交流電機的驅動。
伺服驅動器是一種更加復雜和精準的電機驅動設備，它是在開環控制的交直流電機的基礎上，將通過旋轉編碼器、旋轉變壓器等獲取的速度和位置信號反饋給驅動器做閉環負反饋的PID調節控制，再加上驅動器內部的電流閉環調節，使得輸出的位置、方位、狀態等被控量，能夠跟隨輸入目標（如位移或轉角）的變化而自動調控，形成一個能夠實現動態平衡的隨動系統。
變頻器和伺服驅動器兩者的技術架構和特性，決定了它們適用于不同的應用場景。一般來講，變頻器系統相對簡單，成本較低，功率更高，適合在對速度和力矩控制要求不是很高的場景中使用；而伺服驅動器具有高精度、高性能、高響應的特點，在有嚴格位置控制要求的場景中更適用。
圖1：變頻器（左）和伺服驅動器（右）
（圖源：Phoenix Contact）
雖然技術特點和應用場景不盡相同，但是在工業自動化發展的大潮中，變頻器和伺服驅動器等電機驅動設備面臨的挑戰卻有很多相同之處，其中一個非常值得關注的課題就是PCB連接性設計上的挑戰。
一方面，隨著工業設備智能化水平的提升，需要越來越多地接入相關的傳感、控制信號和數據，以及供電電源，因此外部端口的設計會更復雜；另一方面，隨著設備功能的增加，工業設備內部架構也會變得越發復雜，內部不同組件、模塊和PCB之間的互連性設計難度也會加大。
而且所有這些互連方案的設計，還必須要滿足小型化以及工業應用特有的可靠性要求。此外，值得注意的是，工業PCB連接設計還需要考慮到現場裝配和維修等工作的要求，盡可能簡化連接過程，讓連接操作更簡便、更高效。
所有這些設計挑戰，轉化為對變頻器和伺服驅動器PCB連接設計的要求，可以概括為以下四個要點：
1. 具有可靠的電氣連接特性
2. 適應空間緊湊的應用要求
3. 支持簡便高效的配接操作
4. 提供靈活多樣的可擴展性
好消息是，Phoenix Contact全系列工業PCB連接產品，就是為滿足上述這些要求而設計的，無論是外接端口還是內部連接，開發者都可以從中找到理想的解決方案！下文就為大家推介其中三款代表性的產品，相信它們可靠而高效的連接特性，一定會令你過目不忘。
PTS和PTSA PCB接線端子
PCB接線端子的作用，就是將線纜可靠地連接到PCB上。在很多人眼里，這是一個結構相對簡單的互連組件，但想要設計出一款滿足工業應用要求的PCB接線端子，還是要費一些心思。
以Phoenix Contact的PTS和PTSA PCB接線端子為例，為了實現更高效的快速接線，其采用了直插式技術，組裝時無需使用工具，按入式彈簧連接技術能夠在快速連接的同時確保互連的可靠性。與標準螺釘端接和實心導線插件選項相比，這種接線端子的接線速度更快，配接操作十分簡便。此外，PTS和PTSA PCB接線端子還設有水平電線連接和集成測試點，可快速識別連接正確性，為用戶實際操作提供便利。
在設計靈活性和可擴展性方面，PTS和PTSA PCB接線端子也有非常全面的考量。比如這些產品系列提供2至24位的型號可選；具有2.5、3.5、5和7mm腳距，額定電流范圍從2A至12A，額定電壓從160V至320V；同時，還可提供不同的安裝角度選項，包括45°、直角、直式、水平和垂直產品，可以滿足多樣化的設計要求。而且，由于這些PCB接線端子作為單片組裝，因此可輕松定制極數或色編碼，滿足用戶個性化的設計要求。
可見。PTS和PTSA PCB接線端子身上體現出的易用性和靈活性，可以滿足廣泛工業PCB連接場景中高效連接的要求，在變頻器和伺服驅動器這兩種設備中應用再合適不過了。
圖2：PTS和PTSA PCB接線端子
（圖源：Phoenix Contact）
COMBICON control接線端子
從名稱就能夠看出，COMBICON control是面向測量和控制應用的PCB接線端子產品，其包括固定式和插拔式兩種類型，前者適用于直接PCB連線，后者則可與插入式連接器適配，提供水平、垂直或傾斜等不同方向的快速連接。
圖3：COMBICON control接線端子
（圖源：Phoenix Contact）
簡單易用、可靠而高效——這是COMBICON control接線端子非常突出的特點。為了達到這個設計目標，COMBICON control接線端子采用了螺釘、推入式彈簧、刺破式和壓接等不同的連接方式，這些連接方案各具特色，能夠滿足不同應用的特定要求，而且它們都可以在確保可靠的電氣連接的同時，大大簡化配接的操作過程，樹立了行業標桿。
圖4：COMBICON control接線端子采用多樣的連接方式（圖源：Phoenix Contact）
此外，COMBICON control接線端子中還包括經過防爆認證的產品，這些產品已通過IEC/EN 60079-0 和IEC/EN 60079-7標準的認證，對于那些工作于有潛在爆炸性風險環境的設備，此類PCB接線端子顯然是不二之選。
MKKDS系列固定式接線端子是COMBICON control中的一個代表性產品，其采用雙排設計，接線密度高；且由于層間相互錯開，因此很便于接線操作。該產品提供3.5mm和5mm的針距，外形緊湊，螺釘接線的方式能夠確保線纜的穩固連接，因此十分適合于變頻器控制電路接口等相關產品的設計。
圖5：MKKDS系列固定式接線端子
（圖源：Phoenix Contact）
在COMBICON control可插拔連接器方面，DFMC系列是值得推薦的產品。該連接器是2.54mm和3.5mm針距的雙排超薄連接器，外形小巧；其采用彈簧接線的方式，提供可選的螺頂法蘭和鎖放桿，鎖放桿松開時可起到助推作用，兼顧了連接的穩固性和便利性，適用于伺服驅動器控制電路接口等應用場景。
圖6：DFMC系列可插拔連接器
（圖源：Phoenix Contact）
擁有優異的特性，再加上豐富的產品組合，以及與波峰焊等自動化生產工藝兼容，COMBICON control接線端子在工業自動化設備的PCB連接中總是扮演著重要的角色。
無處不在的數據連接
隨著工業自動化對于數據的依賴越來越多，提供可靠數據傳輸的連接器和通信接口在變頻器和伺服驅動器中的應用也日趨廣泛。
板對板連接器是實現高密度的PCB互連、實現更緊湊設計的重要技術路徑。針對工業設備內部PCB連接，Phoenix Contact的FINEPITCH板對板連接器提供了一個理想的解決方案。該連接器系列提供從0.635mm到2.54mm各種腳距的產品，可滿足多種設計、堆疊高度和位數等個性化PCB布局的需求，產品也可支持夾層、共面以及母板與子卡的連接，為設計提供極大的靈活性。
圖7：FINEPITCH板對板連接器
（圖源：Phoenix Contact）
以FINEPITCH 0.8mm板對板連接器（FP 0,8系列）為例，為了實現可靠而高效的連接，其進行了一系列的設計優化。
● 首先，FP 0,8系列板對板連接器采用了創新的ScaleX技術，其雙觸頭設計支持長達1.5mm的可變插配長度，可確保連接的可靠穩固。
● 其次，該板對板連接器可提供高公差補償，良好殼體結構可以有效地保護觸頭，這為配接操作帶來很大的便利性。
● 再有，FP 0,8系列所提供的屏蔽型產品，采用特有的封閉屏蔽概念，實現了出色的電磁兼容（EMC）保護以及優異的信號完整性，這使得其支持的數據傳輸速率高達52Gbps。
● 最后，FP 0,8系列板對板連接器產品組合豐富，具有多種位數、6到18mm堆疊高度，以及屏蔽型和非屏蔽型不同類型的產品，可以為設計帶來極大的自由度。
圖8：FP 0,8系列板對板連接器采用創新的ScaleX技術（圖源：Phoenix Contact）
總之，FINEPITCH系列板對板連接器具有出色的靈活性，能夠在較小空間內實現信號和數據傳輸，非常適用于變頻器和伺服驅動器這類工業PCB設備的內部連接，滿足其小型化、多功能的設計要求。
在通信接口上，Phoenix Contact也有非常豐富的產品。如支持工業以太網連接的工業級RJ45連接器，Phoenix Contact就可以提供全系列的產品，設備端、現場端、預制電纜各類產品一應俱全，這些產品包括不同的配置，比如90°和180°的配接方向、單口和多端口的插座、支持五種出線方向等。而且Phoenix Contact的RJ45連接器均滿足波峰焊 / SMD / THR工藝要求，支持自動化量產的要求。
圖9：Phoenix Contact的RJ45連接器
（圖源：Phoenix Contact）
Phoenix Contact的D-SUB連接器適用于變頻器編碼器接口等信號的互連，包括針式和孔式，以及9 / 15 / 25 / 44等信號接口，也提供電源+信號得混合型接口，產品種類十分齊全。這些D-SUB連接器組裝簡便，與IP67插頭殼體和面板安裝框架配合使用，能夠滿足工業應用中更嚴格的密封性要求。
圖10：Phoenix Contact的D-SUB連接器
（圖源：Phoenix Contact）
本文小結
工業自動化的發展，對變頻器和伺服驅動器等工業設備中的PCB連接提出了新的挑戰，可靠而高效的PCB連接解決方案成為開發者追求的目標。
Phoenix Contact面向工業應用的豐富的互連產品組合——包括PCB接線端子、插入式連接器、板對板連接器，以及RJ45和D-SUB連接器等——能夠很好地契合這一設計要求，助力開發者快速打造出理想的解決方案。
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