Công nghiệp 4.0, Internet vạn vật công nghiệp, IIoT, nhà máy thông minh, những từ này đang ngày càng đến gần chúng ta hơn. Chúng không chỉ giới hạn ở những từ thông dụng; chúng còn là xu hướng xác định thế hệ mới đang thay đổi ngành sản xuất.

Tự động hóa công nghiệp là hướng phát triển trong tương lai nên các đầu nối đóng vai trò không thể thiếu trong việc hiện thực hóa tự động hóa công nghiệp. Vậy câu hỏi đặt ra là: Tại sao thành phần nhỏ này lại có thể đóng một vai trò to lớn như vậy trong sự đổi mới của toàn bộ ngành sản xuất? Đó là bởi vì đầu nối không chỉ là một thành phần nhỏ trong Công nghiệp 4.0 mà còn là khối xây dựng cơ bản để hiện thực hóa tiềm năng của nhiều sản phẩm.

Thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" mang đến cho các công ty niềm hy vọng: hiệu quả vận hành tốc độ cao, tính minh bạch trong sản xuất tổng thể, việc triển khai các mô hình bảo trì dự đoán, v.v. Tuy nhiên, những lời hứa này thường được trình bày dưới dạng kết quả mà không có mô tả cụ thể về cách đạt được chúng.

Năm 2016, Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đã xác định bốn chủ đề chính cho Công nghiệp 4.0:

1. Khả năng của máy móc, thiết bị, con người và cảm biến giao tiếp với nhau.

2. Minh bạch thông tin. Người vận hành có thể truy cập và tận dụng thông tin được thu thập trên tất cả các phần của quy trình sản xuất để xác định những phần có thể cải thiện hiệu quả.

3. Hỗ trợ Công nghệ: Khả năng công nghệ hỗ trợ con người đưa ra quyết định hoặc thực hiện các nhiệm vụ không an toàn.

4. Ra quyết định phi tập trung: Khả năng của các hệ thống vật lý không gian mạng thực hiện các nhiệm vụ một cách tự chủ và tự đưa ra quyết định.

Công nghiệp 4.0 về cơ bản áp dụng cho tất cả các thiết bị, cảm biến và máy móc và khía cạnh quan trọng là khả năng giao tiếp giữa chúng. Công nghiệp 4.0 biến đổi thực tiễn phổ biến này và cho phép sử dụng tất cả dữ liệu để xây dựng một bức tranh hoàn chỉnh về hệ thống hoặc máy móc.

Trước đây, dữ liệu rất quan trọng đối với chức năng "đúng lúc". Theo một nghĩa nào đó, các thiết bị sử dụng các giao thức dữ liệu khác nhau không nói cùng một ngôn ngữ. Việc dịch và thu thập dữ liệu rất tốn kém và việc lưu trữ dữ liệu thậm chí còn khó khăn hơn. Do đó, dữ liệu tồn tại trong silo.

Khả năng lưu trữ và xử lý lượng lớn dữ liệu khổng lồ của đám mây mà không làm gián đoạn các quy trình và máy chủ cục bộ là yếu tố thay đổi cuộc chơi. Việc lưu giữ dữ liệu trên các máy chủ chuyên dụng với chi phí hợp lý cho phép các công ty giữ lại và sử dụng dữ liệu do máy của họ tạo ra.

Kết quả là, các công ty đang bắt đầu suy nghĩ lại về mạng lưới công nghiệp của họ. Các giao thức bus nối tiếp cũ hơn đang bắt đầu trở nên phổ biến, được thay thế bằng Ethernet, vốn đã được sử dụng rộng rãi trong các mạng đám mây. Lý do cho điều này là giao thức bus nối tiếp cuối cùng sẽ cần được chuyển đổi sang Ethernet. Ngoài ra, họ có tính chuyên môn cao và cần nhiều năm kinh nghiệm cũng như đào tạo để triển khai và hỗ trợ một cách chính xác. Trong vài năm qua, đầu nối Ethernet đã phát triển từ phiên bản thu nhỏ của đầu nối Ethernet bốn đến tám dây thành Ethernet một cặp (SPE), mang Ethernet qua hai cặp xoắn, dẫn đến trọng lượng và chi phí đồng thấp hơn. SPE là một lựa chọn khả thi về mặt kinh tế cho mọi thiết bị trên mạng công nghiệp.

T1 Industrial là bề mặt kết nối tiêu chuẩn cho SPE, cho phép truyền Ethernet qua hai dây.

Các thiết bị ngày càng nhỏ hơn. Điều này áp dụng cho điện thoại di động và các thiết bị điện tử tiêu dùng khác, cũng như cho giao diện người-máy (HMI) mà con người sử dụng khi lập trình robot trên máy móc. Các thành phần bên trong một thiết bị thường giới hạn kích thước của nó. Ví dụ, nhiều điện thoại đã loại bỏ giắc cắm tai nghe 3,5 mm vì bên cạnh sự phổ biến của tai nghe không dây, điểm kết nối này là yếu tố hạn chế độ mỏng của điện thoại.

Trong mạng Công nghiệp 4.0, mọi thiết bị đều cần tạo dữ liệu, cung cấp chức năng bổ sung và kết nối với trung tâm điều hành. Điều này có nghĩa là số lượng linh kiện trên các thiết bị ngày càng nhỏ hơn. Vì vậy, các thành phần phải trở nên nhỏ hơn. Do đó, nhu cầu về đầu nối lai và đầu nối nhỏ hơn ngày càng tăng.

Các phương pháp giảm kích thước đầu nối của nhà sản xuất đầu nối công nghiệp khác nhau nhưng có thể bao gồm việc tháo chốt khỏi cơ chế khóa bên trong hoặc tab đẩy, giảm cấu hình tổng thể của đầu nối, giảm khoảng trống cần thiết giữa các điểm kết nối hoặc Kết hợp các tính năng như từ tính trực tiếp vào đầu nối . Tất cả những lựa chọn thiết kế này cho phép các nhà thiết kế thiết bị thực hiện được chức năng dường như không thể—tăng cường đồng thời giảm kích thước.

Đầu nối PushPull sử dụng cơ chế khóa bên trong giúp giảm không gian cần thiết cho đầu nối.

Robot cộng tác, hay robot cộng tác, từng là thứ của khoa học viễn tưởng. Mặc dù phải mất vài năm nữa mới có robot quản gia hữu ích cho gia đình, nhưng công nhân trong các nhà máy sản xuất có thể thấy mình đang làm việc cùng với các robot cộng tác nhỏ.

Trước đây, robot có xu hướng ở yên một chỗ. Việc nối dây cứng cho robot thay vì sử dụng các đầu nối phù hợp với một số ứng dụng nhất định trong đó robot liên tục thực hiện cùng một chức năng trong suốt vòng đời của nó. Robot cộng tác hiện được thiết kế với tính linh hoạt, cả trong nhiệm vụ chúng thực hiện và vị trí của chúng trên sàn sản xuất. Các đầu nối cho phép robot di chuyển nhanh chóng mà không cần dựa vào công nhân lành nghề.

Khi thiết kế phòng sản xuất, hệ thống phi tập trung đã trở thành cấu trúc được ưa chuộng. Những hệ thống này tương phản với các hệ thống tập trung cũ hơn, nơi tất cả máy móc và thiết bị được kết nối với một bảng điều khiển và một phòng. Các hệ thống phi tập trung hiệu quả hơn nhiều bằng cách cho phép đưa ra quyết định tại trang ứng dụng (hoặc biên). Bằng cách đặt các bộ điều khiển gần ứng dụng, các bộ phận của hệ thống có thể hoạt động độc lập. Điều này rất quan trọng khi cần có sự linh hoạt.

Việc thay đổi hệ thống tập trung tốn nhiều thời gian và tốn kém vì tất cả các kết nối và cáp phải được rút ra và định tuyến lại đến vị trí mới. Tương tự như vậy, những thay đổi đối với hệ thống tập trung thường yêu cầu khắc phục sự cố để đảm bảo rằng các quy trình mới không can thiệp vào các quy trình cũ. Các hệ thống phi tập trung hoạt động độc lập với nhau, do đó có thể dễ dàng thực hiện các thay đổi mà không ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống.

Trong một hệ thống phi tập trung, việc kết nối phần cứng không phải là một lựa chọn khả thi. Trong một xưởng sản xuất hiện đại, việc thay đổi cách bố trí hoặc thậm chí thay thế các bộ phận của máy là việc thường xuyên. Các đầu nối cho phép công nhân thực hiện những điều chỉnh này một cách nhanh chóng và dễ dàng mà không cần các công cụ chuyên dụng, do đó tránh được thời gian ngừng hoạt động tốn kém. Đầu nối hiệu quả nhất là đầu nối mô-đun, cho phép kết hợp nhiều điểm kết nối vào một vỏ duy nhất. Mô-đun đầu nối cấp độ tiếp theo cho phép các mô-đun được tùy chỉnh, đảm bảo tất cả không gian được sử dụng hiệu quả nhất có thể.

Han -Modular Domino là cấp độ mô-đun cao hơn. Người dùng có thể tùy chỉnh các mô-đun với các kết nối cụ thể mà ứng dụng của họ yêu cầu.

Kết nối là lĩnh vực then chốt của Công nghiệp 4.0 và các đầu nối không còn là tùy chọn khi thiết kế máy móc, thiết bị hoặc cảm biến dùng trong các cơ sở sản xuất hiện đại. Các đầu nối được thiết kế tốt giúp tiết kiệm không gian và có thiết kế mô-đun giúp các nhà sản xuất nhận ra hứa hẹn của Công nghiệp 4.0 trong khi sử dụng công nghệ đáng tin cậy, đã được kiểm nghiệm theo thời gian.