HARTING 的模块化连接器推动制造业创新

制造工程师们都能体会到生产线因一个电机控制器故障而停产的沮丧，但检修这个控制器却需要拆掉数十条连接线。技术人员在线束中查找电路，希望能在数百条外观相似的导线中找出正确的那条，本来只是几分钟的工作却要几个小时才能完成。这种情况凸显了工业环境中电气连接带来的挑战。硬接线系统最初看起来成本效益很高，但会造成隐性低效率，并在设备生命周期内不断加剧，且问题的本质是硬接线连接的刚性特点。幸运的是，现在可以采用模块化连接器解决方案（图 1），既能满足不断变化的要求，又能保持工业级可靠性。

图 1：Han-Modular® 模块化连接器系统。(图片来源：HARTING）

标准化工业连接技术的起源

1945 年，Wilhelm HARTING 意识到，战后工业发展需要与现有设计截然不同的连接解决方案。从德国 Minden 的一家小型维修厂起步，HARTING 开发出了后来被称为重载连接器 (HDC) 的产品， 从而确立了至今仍在影响工业连接设计的原则。

与最初在军事和航空航天应用中占主导地位的圆形设计相比，构建矩形连接器设计实现了突破。矩形结构提高了工业控制面板的空间利用率，并在标准化的占用面积内实现了更高的接触密度。Han 连接器系列在 20 世纪 60 年代工业繁荣之前推出，展示了坚固耐用的标准化连接如何处理多种介质，并能承受恶劣的工厂环境。

这种历史积淀极其重要，是因为 Han-Modular 技术直接承袭久经验证的原理。这不是重新发明基本概念，而是将久经考验的设计与最新的材料、制造技术和集成能力相结合。

解构模块化连接系统设计

HARTING 的 Han-Modular 技术采用模块化构建方式。工程师可根据诸如电源、信号、数据、空气等介质的特定需求，选择单个模块，并将这些构建模块组合起来放入专为特定环境设计的保护壳内。

Han-Modular 模块可在连接器组件内处理特定的介质，例如，电源模块可为重载应用提供 16 A 至 200 A 的电流，信号模块可支持低压控制电路，以及用于以太网、现场总线或光纤连接的通信模块。工程师可以在同一装配框架内组合这些不同类型的模块，从而无需为每种介质分别安装连接器。保护外壳为模块组合提供机械支持和环境密封，标准化外壳从紧凑型 Han 6B 到 Han 48B 配置（图 2）不等，适用于重型/多介质要求。

图 2：Han 48B 穿板式安装外壳的示例。(图片来源：HARTING）

根据应用的严重程度，采用分级密封结构进行环境保护。基本的 IP65 防护等级可防止灰尘渗入和进水，这在大多数生产设施中都很常见。另一方面，Han-Modular 连接器执行更强的 IP69K 规格，可承受食品加工和制药生产所需的高压冲洗程序。

Han-Modular 连接器整合了多种安全功能，可消除连接错误。机械键控系统采用形状独特的导向元件，只允许正确匹配的公头和母头连接在一起。这种物理设计可避免技术人员连接不兼容的连接器，而这是硬线连接中经常出现的接线错误。键控系统能直接、彻底地杜绝误连接，且无需依赖随着时间推移会变得模糊不清的接线标签或电路图。

HARTING 与 DigiKey 的合作：推出 Han 配置器

连接器规格给工程工作流程带来了不少挑战。工程师必须亲自交叉参考多个数据表中的部件规格，确认环保等级并验证每种连接器的兼容性要求。这一过程耗时费力，既会影响项目进度又会造成选型错误。

为了解决此问题，DigiKey 与 HARTING 联合推出了可自动验证和选择部件的集成设计工具。工程师使用 Han Configurator® 配置器，可以输入如介质类型、额定电流和防护等级等系统要求，并接收有关组件兼容性和供货状态的实时反馈信息。配置器采用基于规则的选择逻辑，可防止不兼容的组合，并在其选择产生冲突时给出替代方案。这种配置器还能从多个角度显示已配置的组件，让工程师在采购前验证机械适配性和电缆布线要求。

Han Configurator 配置器还能生成完整的文档，如包含当前价格和供货状态的物料清单。与 DigiKey 的采购系统直接集成在一起，有助于取消手动创建零件清单和下单工作。工程师可以使用后期比较工具来评估模块化与硬接线替代方案或预配置库，以此作为跨行业通用应用的起点。

为制造团队带来的实际效益

与硬接线方法相比，HARTING 的 Han-Modular 模块化连接器可显著缩短安装时间。预装连接器套件省去了耗时的现场单线端接过程，机械键控系统避免了经常困扰接线的连接错误。从紧凑的 Han 6B（图 3）配置到适用于复杂应用的 Han 48B 组件，标准化外壳设计在各种系统要求下都能保持安装一致。

图 3：Han 6B 穿板式安装外壳。(图片来源：HARTING）

模块化设计简化了维护程序，用简单的连接器断开或重新连接操作，可避免复杂的电路跟踪和重新布线工作。当需要更换组件或技术人员需要排除故障时，他们可以轻松地识别和隔离问题。杠杆致动式锁定装置还能让维护人员快速完成操作，而无需使用专业设备。

另一个主要优势是，能够在受控条件下测试完整的连接器组件。这样做可以消除任何会导致现场端接可靠性问题的可变因素。生产设施可以控制导体的制备质量、触头插入力和密封完整性，而这些效果在现场安装时是不可能实现的。此外，环境测试可确保组件在交付前达到规定的 IP65 或 IP69K 防护等级。

总之，采用模块化设计后，改装变得更加简单。通过标准接口，工程师可以升级功率处理能力，增加更多通信通道，甚至可通过更换单个模块来集成新组件。

关键制造领域的验证

汽车装配线（图 4）是对连接性能要求最高的应用之一。例如，机器人焊接单元需要同时传输大电流焊接电源（通常超过 600 A）、用于机器人定位的伺服控制信号以及用于实时运动协调的高速以太网通信。这意味着连接故障可能导致整条生产线瘫痪，因此可靠性尤其重要。Han-Modular 模块化连接器可承受机器人运动产生的持续机械应力，在极端环境条件下保持电气完整性和长期可靠性。

图 4：典型的汽车装配线。(图片来源：Adobe Stock）

同样，远程发电机装置必须在从北极到沙漠的极端温度环境中可靠运行，而且往往在很长一段时间内几乎得不到维护。这些应用要求连接器可在单个组件中同时处理大电流初级配电以及敏感的控制电路。发电机设施中的 Han-Modular 模块化连接器可在无需维护的情况下保持多年运行，从而在最具挑战性的条件下验证了这种设计方法。

采矿和建筑设备的工作环境也非常恶劣，灰尘极多，液压油污染严重且机械冲击很大。Han-Modular 模块化连接器超越了大多数工业规格，有助于在传统连接解决方案发生快速失效时保持密封性能和电气连续性。

化工设施可能是最具挑战性的验证环境，在这种环境中，连接器必须能够抵御化学物质腐蚀，满足防爆要求。Han-Modular 模块化设计支持在受控实验室环境下完成组件测试后部署至危险区域，以避免故障发生，此类故障不仅会导致生产中断，更可能升级为安全隐患。

结语

模块化连接从根本上改变了工程师的系统设计方式。这种连接不是优化单个组件，而是侧重于设计强大的连接基础设施，以支持各种需求和未来技术创新。对于优化长期系统性能的工程师而言，模块化连接可提供技术变革管理所必需的适应性，并保持各种工业应用所需的高运行可靠性。工程决策应将连接性能作为基础设施进行评估，因为连接性能可能会促进或限制未来的系统改造。