Клеммы, разъемы и корпуса DEGSON для современных систем промышленной автоматизации

11 января

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

В промышленной автоматике стабильная работа всей системы зависит от качества и надежности каждого ее элемента. Продукция компании DEGSON заслуженно пользуется авторитетом, поскольку обладает всеми необходимыми характеристиками и соответствует стандартам, предъявляемым к оборудованию и компонентам для применения в этой области. Разъемы, клеммы на DIN-рейку и корпуса DEGSON не только обеспечивают надежную работу систем автоматизации, но также просты в монтаже и последующем обслуживании.

Современные системы промышленной автоматизации на технологических линиях производства, транспорте, в освещении и прочих отраслях невозможно представить без компонентов, обеспечивающих соединения элементов системы проводами и кабелями. Клеммы, клеммные колодки и комплектующие к ним, кабельные наконечники и разъемы, интерфейсные модули и корпуса на DIN-рейку, кабельные вводы и другая продукция, необходимая для промышленного электрооборудования (рисунок 1), производится под торговой маркой DEGSON®, принадлежащей китайской компании Ningbo Degson Electrical.

Рис. 1. Часть ассортимента DEGSON для промышленной автоматики

Компания DEGSON начала свою деятельность в 1990 году и первые десять лет была известна под названием Cixi Xiaolin DengGao Electronics Factory. Переезд в другой город в 2000 году сопроводился сменой названия и регистрацией торговой марки DEGSON®. За последующие двадцать с лишним лет компания увеличила производственные мощности основного предприятия, открыла дополнительные во Вьетнаме и филиал в Германии, а также планирует дальнейшее расширение географии. Ей принадлежит лаборатория, сертифицированная CNAS, UL и VDE. DEGSON® получил сертификаты системы менеджмента ISO9001, ISO14001, ISO80079-34, ISO/TS22163 и IATF16949. Высокое качество и уникальные решения для разъемных соединений, лидирующие позиции в области изготовления пресс-форм и надежность поставок сделали компанию DEGSON не только национальным высокотехнологичным предприятием КНР, но и ведущим мировым производителем, поставляющим свою продукцию в более чем 100 стран, в том числе и на российский рынок. Ассортимент продукции огромен и превышает 40 тысяч спецификаций. Давайте рассмотрим наиболее популярные и востребованные компоненты для систем промышленной автоматизации: кабельные разъемы, клеммы на DIN-рейку и корпуса.

Цилиндрические электрические разъемы для кабельных соединений

Компания DEGSON в 2016 году начала разработку и производство нескольких разновидностей цилиндрических (круглых) разъемов (рисунок 2), соответствующих стандартам IEC-61076. В настоящее время существуют три семейства: M5, M8 и M12, наименование которых означает внешний диаметр резьбового соединения. Наиболее востребованы в промышленной отрасли последние два. Они обеспечивают пыле- и влагозащищенное соединение класса IP67/68 и отличаются надежностью и вибростойкостью, что необходимо для качественной передачи сигналов и электроэнергии с помощью кабеля.

Рис. 2. Примеры соединений при помощи разъемов DEGSON

Семейства M8 и M12 включают в себя панельные (для монтажа на корпус устройства) и кабельные части. Разъемы для кабеля представлены несколькими моделями: экранированные или без экрана, для сборки (присоединения кабеля) или литые с кабелем, с различным числом контактов гнездового или штыревого вида. Помимо разъемов с прямой формой, изображенной на рисунке 1, существуют варианты с выводом кабеля под углом 90° (рисунок 3).

Рис. 3. Варианты исполнения разъемов семейств М8 и М12: а) литые с кабелем; б) для сборки; в) экранированные

Размеры неэкранированных прямых разъемов семейства М8 для сборки с кабелем показаны на рисунке 4, а габариты прямых и угловых моделей семейства М12 – на рисунке 5. Экранированные варианты имеют такой же внешний диаметр, как и разъемы без экрана, но длиннее на 7…13 мм.

Рис. 4. Неэкранированные кабельные разъемы семейства M8

Рис. 5. Неэкранированные кабельные разъемы семейства M12

Часть разъема, предназначенная для установки на панель корпуса, выпускается в трех основных исполнениях:

• с уже припаянными проводами определенной длины;
• для пайки проводов;
• для углового или прямого монтажа на печатную плату.

Кроме того, соответствуя кабельным частям, они могут быть с наружной или внутренней резьбой, с экранированием или без. Некоторые варианты таких разъемов изображены на рисунке 6. Длина корпуса (без учета контактов) для разъема под пайку провода (или с проводом) равна 16,5 мм (M8) и 20,0…23,0 мм (M12), а для установки на печатную плату – 20,10…22,64 мм (M8) и 19,2…27,9 мм (M12).

Рис. 6. Варианты разъемов семейства M8 для установки в корпус устройств

Наличие гнездовой и штыревой форм у каждой модели разъемов позволяет не только выполнять соединения между блоками системы или подключение к ней какого-либо оборудования, но и осуществлять стыковку «кабель-кабель». Подобное соединение может быть расширено с помощью распределителей, позволяющих параллельно соединить три кабеля (рисунок 7).

Рис. 7. Кабельные распределители семейств М8 и М12

Количество контактов их назначение, нагрузочная способность, расположение в разъеме и ключ различаются в зависимости от семейства (размера резьбы соединения М8 или М12). В стандартном разъеме М8 может быть 3…8 контактов, в M12 – 3…17. Контакты выполнены из медного сплава с золотым напылением. Сопротивление соединения контактов составляет менее 5 мОм, число циклов состыковки-расстыковки – не менее 100. В таблицах 1 и 2 приведены варианты исполнения и нагрузочная способность контактов семейств М8 и М12, соответственно.

Таблица 1. Контактные группы разъемов M8

Код	Число контактов	Внешний вид	Нагрузочная способность контактов, В/А	Сечение провода (для разъемов с установленными проводами), мм2
A	3		60/3	0,25
A	4		60/3	0,25
A	6		30/1,5	0,14
A	8		30/1,5	0,14
B	5		30/3	0,25

Таблица 2. Контактные группы разъемов M12

Код	Число контактов	Внешний вид	Нагрузочная способность контактов, В/А	Сечение провода (для разъемов с установленными проводами), мм2	Рекомендуемое назначение
A	3		250/4	0,34	Сенсоры, актюаторы
A	4		250/4	0,34
A	5		60/2	0,34
A	6		30/2	0,25
A	8		30/2	0,25
A	10		30/1,5	0,14
A	12		30/1,5	0,14
A	17		30/1,5	0,14
B	5		60/4	0,34	INTERBUS PROFIBUS
D	4		250/4	0,34	Ethernet PROFINET
S	3		630/12	1,5	2(3)xAC + PE
S	4		630/12	1,5
T	3		63/12	1,5	DC
T	4		63/12	1,5
X	8		50 (AC)/0,5 60 (DC)/0,5	0,14	10G Ethernet

Температура эксплуатации разъемов зависит от исполнения и варьируется в пределах от -25…80°C для сборок с кабелем и до -40…105°C для металлических разъемов на корпус.

Все характеристики круглых разъемов DEGSON закодированы в наименовании, расшифровка которого показана на рисунке 8 для кабельной части и на рисунке 9 – для установки в корпус.

Рис. 8. Расшифровка наименования кабельной части разъемов семейств М8 и М12

Рис. 9. Расшифровка наименования разъемов семейств М8 и М12 для крепления на корпус

Клеммы на DIN-рейку

Компания DEGSON предлагает клеммы различных конфигураций и назначений (рисунок 10): от обычных проходных для соединения двух проводов до имеющих дополнительный функционал, в том числе измерительных, с коммутируемым соединением, со встроенными диодом, с держателем для предохранителя. Наличие в одном корпусе нескольких уровней соединений и возможность их объединения в группы при помощи аксессуаров по горизонтали и вертикали (для многоуровневых) не только позволяют выполнить монтаж практически любой сложности, но и значительно упрощают последующие обслуживание и модернизацию оборудования.

Рис. 10. Один из вариантов клемм DEGSON на DIN-рейку

По способу присоединения проводов клеммы делятся на две основные группы: с пружинным зажимом и винтовым. Пружинный зажим позволяет максимально быстро осуществить монтаж, так как требует для присоединения провода минимального времени работы инструментом или позволяет и вовсе обойтись без него. Время расходуется лишь на подготовку концов проводов. На рисунке 11 показаны два варианта пружинных зажимов для клемм семейств DS и WS.

Рис. 11. Устройство пружинных зажимов клемм семейств DS (а) и WS (б)

Пружина из нержавеющей стали и уникальная технология изготовления зажима обеспечивают отличный контакт соединения, его надежность и устойчивость к вибрации.

Пружинные зажимы технологии Push-In для подсоединения провода не требуют инструмента, а для отсоединения необходимо нажать на толкатель. На рисунке 12 изображены стадии установки провода в такой зажим.

Рис. 12. Монтаж провода в изолированном втулочном наконечнике в зажим технологии Push-In

Характеристики клемм DEGSON семейства DS с зажимами Push-In приведены в таблице 3.

Таблица 3. Клеммы семейства DS

Клеммы семейства WS, перечисленные в таблице 4, для монтажа и демонтажа провода требуют предварительного сжатия пружины отверткой (технология Spring-cage, рисунок 13). В отличие от семейства DS, модели WS могут быть изготовлены не только для фронтальной установки провода, но и для боковой. В данном семействе также есть серии клемм для узкой DIN-рейки (в этом случае в наименовании серии указано «DIN15»).

Рис. 13. Монтаж провода в зажим по технологии Spring-cage

Таблица 4. Клеммы семейства WS

Винтовой тип соединения (рисунок 14) требует несколько больших затрат времени на подключение провода и последующее регламентное обслуживание.

Рис. 14. Устройство винтовых зажимов клемм семейства DС (а) и PC (б)

Такой тип зажима присутствует у семейств DC и PC. Их технические характеристики перечисленные в таблицах 5 и 6, соответственно.

Таблица 5. Клеммы семейства DC

Таблица 6. Клеммы семейства PC

Помимо вариантов зажима проводов, клеммы имеют различное назначение, определяющее их конструкцию. По функциональности (которая была указана в таблицах выше) клеммы разделяются на:

• проходные;
• разветвительные (имеют несколько точек подключения);
• многоуровневые;
• заземления;
• с размыкателем или разомкнутые;
• измерительные;
• для датчиков и питания;
• со встроенным диодом;
• с держателем для предохранителя;
• гибридные.

Проходные – самый простой и популярный вариант клемм, обеспечивающих соединение двух проводов (рисунок 15). Их основное применение – межблочные соединения, а также соединения проводов разного типа и сечения. Такие клеммы позволяют сделать удобной сборку оборудования: компоненты устанавливаются на щите (что обеспечивает комфорт монтажнику), затем щит монтируется в шкаф или специальную нишу оборудования, соединение с остальными компонентами которого осуществляется через набор таких проходных клемм.

Рис. 15. Проходные клеммы семейств DS, WS, DC и PC

Разветвительные клеммы позволяют соединить несколько (обычно 3 или 4) проводов. Варианты таких клемм семейства DS показаны на рисунке 16.

Рис. 16. Разветвительные клеммы серий DS1.5 и DS2.5

Многоуровневые клеммы аналогичны проходным, но позволяют осуществить 2 или 3 раздельных соединения внутри одной клеммы (рисунок 17).

Рис. 17. Многоуровневые клеммы семейств DS и DC

Некоторые серии клемм при помощи дополнительного аксессуара могут соединять уровни, создавая таким образом многоуровневое разветвление (рисунок 18).

Рис. 18. Вертикальное соединение внутри многоуровневых клемм

Следует отметить, что подобные аксессуары могут соединять разное количество клемм: как соседних, так и расположенных через одну. Это исключает необходимость в перемычках проводом и тем самым экономит контакты, упрощает сборку и минимизирует вероятность ошибок.

Клеммы заземления отличаются цветом и наличием контакта с DIN-рейкой (рисунок 19). Они также могут быть на несколько контактных гнезд и уровней.

Рис. 19. Клеммы заземления

Помимо специализированных заземляющих клемм, контакт заземления может быть отдельным уровнем или гнездом в многоуровневых клеммах (рисунок 20).

Рис. 20. Заземление в многоуровневых клеммах семейства DS

Ножевой размыкатель (рисунок 21) позволяет производить пусконаладочные работы, конфигурацию, обслуживание и ремонт оборудования без отсоединения проводов. В особо ответственных применениях такие клеммы исключат ошибки и снизят время работ, и, соответственно, уменьшат простой оборудования.

Рис. 21. Клеммы с ножевыми размыкателями семейств DS, PC и аксессуары к ним

Клемма с размыканием также может служить основанием для различных аксессуаров, например, предохранительной вставки или отдельного ножа, замыкающего контакты (показаны на рисунке 21 справа).

Измерительные клеммы (рисунок 22), имеют гнезда для подключения щупов измерительного прибора и ползунковый размыкатель, позволяющий не отсоединять провода для измерения силы тока в цепи.

Рис. 22. Измерительные клеммы семейства PC

На рисунке 11 а была показана система пружинного зажима с оранжевым толкателем. Для толкателей, в зажимы которых подключаются провода, обеспечивающие устройства питанием постоянным током, предусмотрены красный и синий цвета, определяющие полярность цепи питания. Цветовая дифференциация цепей сигналов и питания существенно минимизирует ошибки при подключении. Компания DEGSON предлагает две похожие группы клемм: для питания (рисунок 23 а) и для датчиков (рисунок 23 б), в которых толкатели имеют подобное цветовое кодирование.

Рис. 23. Клеммы серии DSIO (семейства DS): а) для питания; б) для датчиков

Такие клеммы для проводов питания имеют один контакт. Два – только для оранжевых, предназначенных для сигнала датчика. Питание на клемму подводится при помощи аксессуара под названием «мостовая перемычка» (рисунок 24), который соединяет несколько клемм (2…10 или 20) по горизонтали.

Рис. 24. Мостовая перемычка DFB10-3.5 для соединения 10 клемм

Использование диодов встречается в системах промышленной автоматики очень часто. DEGSON производит клеммы с интегрированным диодом (рисунок 25), что позволяет упростить задачи, в которых необходимо суммировать сигналы, обеспечить защиту от обратного напряжения, исключить ошибку подключения и так далее.

Рис. 25. Клеммы семейства DS с интегрированным диодом

Не менее часто используются обычные плавкие предохранители. Интеграция их в проходные клеммы – это удобная и простая защита цепей и компонентов системы от аварийных ситуаций. На рисунке 26 показаны несколько различных исполнений клемм с плавким предохранителем.

Рис. 26. Клеммы с интегрированным держателем для предохранителя

Клеммы, комбинирующие в себе несколько вариантов соединения проводов, например, пружинные и винтовые зажимы, называются гибридными. На рисунке 27 показаны клеммы, позволяющие подключать провода со штекерами.

Рис. 27. Гибридные (штекерные) клеммы

Благодаря крышкам и разделителям (крышкам, выступающим за пределы клемм) можно сформировать различные группы контактов. В случае штекерных клемм это можно использовать и как способ исключить неверное подсоединение, применяя штекеры с различным числом контактов. Кроме того, существуют различные аксессуары для маркировки клемм. Например, можно воспользоваться нумерацией, как показано на рисунке 27, либо отдельными элементами, разделяющими группу клемм или поднимающими этикетку на высоту.

Пластиковые компоненты клемм работоспособны в диапазоне температур -40…105°C и соответствуют классу огнестойкости UL94 V0.

Все описанные выше клеммы предназначены для подсоединения проводов со штыревыми типами наконечников или, в случае однопроволочной жилы, без них. Для работы с наконечниками кольцевого типа компания DEGSON выпускает клеммы BS8(N) и BS10(N) с болтовым соединением (рисунок 28).

Рис. 28. Клеммы BS8N и BS10N

Суффикс «N» в наименовании определяет наличие или отсутствие защитной крышки (рисунок 29), обеспечивающей защиту от случайного прикосновения. Отверстие в крышке позволяет не открывать ее при работе с измерительными приборами. Клеммы BS8(N) допускают подсоединение провода сечением 2,5…70 мм², их нагрузочная способность составляет 1000 В/192 А, а моделям семейства BS10(N) соответствуют значения 6…150 мм² и 1000 В/309 А.

Рис. 29. Клемма BS8 с защитными крышками

Корпуса для устройств промышленных систем автоматизации

Несмотря на многообразие решений для приложений промышленной автоматики, существует вероятность, что полностью подходящего решения на рынке нет. В этом случае необходима разработка и производство требуемого устройства, включая его корпус.

Корпус – достаточно сложная и трудоемкая часть процесса разработки, но готовые модели производства компании DEGSON могут существенно упростить задачу.

DEGSON выпускает несколько семейств пластиковых корпусов с монтажом на DIN-рейку шириной 35 мм: FMED, FMEH, FMET, FEGM и DMG. Их габариты и некоторые другие параметры приведены в таблице 7 (параметр «общая высота» в габаритах означает размер от лицевой части корпуса до DIN-рейки, включая элементы крепления). Все корпуса выполнены из негорючего пластика (класс воспламеняемости V0) и имеют класс защиты IP20.

Таблица 7. Корпуса DEGSON с креплением на DIN-рейку.

DMG-02P – самый маленький корпус из перечисленных. Его внешний вид изображен на рисунке 30. Установка печатной платы осуществляется в слот. Диапазон рабочих температур составляет -40…105°C. Тип пластика – PC.

Рис. 30. Корпус DMG-02P

Корпус FEGM-12P отличается от всех остальных торцевым размещением контактов, совместимых с 12-контактным штекером (рисунок 31). Дополнительные отверстия позволяют установить 12 круглых светодиодов диаметром 3 мм. Печатная плата прикручивается к корпусу. Рабочая температура находится в пределах -40…105°C, тип пластика – PA66.

Рис. 31. Корпус FEGM-12P.

Корпуса FMED-02P и FMED-03P – самые высокие и длинные из рассматриваемых моделей. Их внешний вид показан на рисунке 32. Данные корпуса имеют щелевую вентиляцию, а места для контактов расположены на разных уровнях, притом несимметрично: на одной стороне два уровня, а на другой – три. Печатная плата фиксируется в корпусах FMED защелками. Диапазон рабочих температур шире чем у предыдущих корпусов: -40…125°C. Тип пластика – PС. К ним подходят гнезда 2EDGLF-5.0, 2EDGRF-5.0, 2EDGKF-5.0, а также коннекторы шин FBUS17.5 и FBUS12.5 (показаны на рисунке 32 справа).

Рис. 32. Корпус семейства FMED и аксессуары

Семейство FMEH представлено тремя сериями корпусов, отличающихся числом контактов и, соответственно, шириной. Корпуса аналогичны моделям семейства FMED: к ним подходят те же аксессуары (гнезда, штекеры и коннекторы шин), диапазон рабочих температур тот же: -40…125°C, плата фиксируется защелками. Но изготовлены они из пластика PA66 и имеют несколько иной внешний вид (рисунок 33).

Рис. 33. Корпус семейства FMEH

Семейство FMET представлено наибольшим числом вариантов, в том числе самыми широкими корпусами (рисунок 34). Оно включает в себя варианты с несколькими держателями печатных плат (2 и 4). К корпусам также подходят винтовые и штекерные гнезда 2EDGLF-5.0, 2EDGRF-5.0 и 2EDGKF-5.0, а вот с коннекторами шин это семейство несовместимо. Печатные платы фиксируются защелками. Диапазон рабочих температур составляет -40…105°C. Тип пластика — PA66.

Рис. 34. Корпус семейства FMET-06P

Основным цветом корпусов является зеленый, но компания DEGSON предлагает и другие варианты, а также возможность внесения изменений во внешний вид существующих моделей и изготовление по индивидуальному заказу.

Корпуса семейства DGK12 характерно отличаются по конструкции как от вышеописанных семейств, так и внутри своего. На рисунке 35 семейство DGK12 представлено тремя моделями: DGK12-111, DGK12-002 и DGK12-003, которые в настоящее время доступны к заказу.

Рис. 35. Корпуса DGK12-111 (а), DGK12-002 (б) и DGK12-003 (в)

Модульная конструкция корпусов DGK12-111/002/003 имеет откидную прозрачную крышку, позволяющую удобно выполнять маркировку, обслуживание или визуальную индикацию. Значительное число различных вариантов печатных плат может быть установлено в трех направлениях, фиксируясь защелками. Корпуса DGK12 соответствуют классам защиты IP20, воспламеняемости V2, выполнены из пластика PC и работоспособны в диапазоне температур -40…110°C.

Помимо вышеперечисленных корпусов, компания DEGSON предлагает открытые монтажные основания семейств DM и DMK, выполненные из экструдированного профиля. Они позволяют закрепить печатную плату с компонентами на DIN-рейке, создав компонент, аналогичный изображенному на рисунке 36.

Рис. 36. Применение корпусных элементов семейства DM

Корпусные элементы выполнены из негорючих пластиков PC, PA66 и PVC. За исключением DM50, они состоят из четырех вариантов: правая и левая части; база, ширина которой для семейства DM опциональна (имеется ввиду размер вдоль DIN-рейки); крепление на DIN-рейку. Компоненты корпусов приобретаются раздельно, за исключением DM50 (рисунок 37), который поставляется в собранном виде.

Рис. 37. Корпус DM50

На рисунках 38 и 39 показаны элементы для сборки корпуса семейств DM и DMK, соответственно, а в таблице 8 собраны наименования, размеры и назначения элементов. Для сборки корпуса семейства DM потребуются четыре шурупа M3x15, которые тоже поставляются компанией DEGSON.

Рис. 38. Корпусные элементы серии DM72

Рис. 39. Корпусные элементы серии DMK72-11

Примечание: на рисунке 39 показан только один боковой элемент, поскольку он одинаков для обеих сторон.

Следует отметить, что базы семейства DMK можно стыковывать между собой, таким образом варьируя ширину корпуса. Паз для установки печатной платы имеет ширину 2 мм.

Таблица 8. Корпусные элементы семейств DM и DMK

Разъемы, клеммы на DIN-рейку и корпуса производства компании DEGSON существенно обогащают рынок промышленной автоматики, ведь системы автоматизации – это сложный комплекс, состоящий из различных элементов: как аппаратных, так и программных. От взаимодействия этих элементов зависит надежность, эффективность и безопасность работы системы. Удовлетворяя все требования качества соединений, пыле- и влагозащиты, вибростойкости и защиты от ошибок, цилиндрические разъемы DEGSON обеспечат передачу питания, цифровых данных и аналоговых сигналов по кабельным линиям между компонентами автоматики. Часть этих компонентов требует монтажных, пуско-наладочных работ и последующего обслуживания. Выполнение таких работ с минимальными временными затратами и сниженным риском ошибок, при этом с максимальным комфортом, обеспечивают клеммы DEGSON, а дополнить систему собственными решениями позволяют корпусные изделия.