Kabel do automatyki przemysłowej: jak wybrać odpowiedni do swojej maszyny

Zautomatyzowana linia produkcyjna to trudne miejsce do prowadzenia kabla. Łańcuch przeciągany może wykonywać cykle kilka milionów razy w roku, nadgarstek robota obraca się w wielu osiach, a serwonapęd przepycha wysoki prąd przez przewodniki znajdujące się zaledwie milimetry od sygnału sprzężenia zwrotnego. Kiedy maszyna się zatrzymuje, kabel jest często ostatnim elementem, który można podejrzewać i pierwszym, który warto sprawdzić.

Wybór kabla do automatyki przemysłowej nie polega zatem na znalezieniu najgrubszej czy najtańszej opcji. Chodzi o dopasowanie szczegółów konstrukcyjnych, takich jak sploty, izolacja, ekranowanie i płaszcz, do ruchu, składu chemicznego i szumów elektrycznych jednej konkretnej maszyny. W tym przewodniku opisano rodziny kabli tworzących typowy system automatyki, sposoby ich awarii oraz pytania, które warto zadać przed złożeniem zamówienia.

Co sprawia, że ​​kabel nadaje się do automatyki przemysłowej?

Wyrażenie „kabel do automatyki przemysłowej” jest terminem ogólnym, a nie pojedynczym produktem. Obejmuje wszystko, od okablowania sterującego 24 V wewnątrz szafy po ekranowane kable silnika biegnące wzdłuż suwnicy. Te dobre mają wspólną cechę: zostały zaprojektowane z myślą o ruchu, hałasie i zanieczyszczeniach, a nie do stałej instalacji wewnątrz ściany.

• Przewodniki drobnożyłowe. Elastyczne sploty klasy 5 i 6 pozwalają na zginanie miedzi bez utwardzania i pękania, co ostatecznie niszczy sztywny przewodnik w ruchomej osi.
• Izolacja celowo dobrana. TPE, PUR, silikon i XLPE różnią się elastycznością, wytrzymałością dielektryczną i zakresem temperatur, a wybór zwykle opiera się na najgorętszych warunkach, jakie spotka kabel.
• Ekranowanie w przypadku słabych sygnałów. Oplot, folia lub ich kombinacja utrzymują hałas przełączania napędu z dala od enkoderów, czujników i ruchu autobusowego.
• Kurtka odporna na warunki atmosferyczne. PUR radzi sobie z olejem i ścieraniem, PCV pokrywa ogólne prace panelowe, a silikon zyskuje swoje miejsce w pobliżu źródeł ciepła.
• Spójna geometria. Koncentryczne warstwy, odpowiednie wypełniacze i okrągły profil zapewniają stabilność kabla w prowadniku i przewidywalność w dławnicy.

Kabel przenoszący zasilanie silnika 400 V i kabel przenoszący sygnał enkodera mogą wyglądać podobnie z zewnątrz, ale ich grubość izolacji, pokrycie ekranu i docelowe pojemności są różne. Używanie jednego typu dla obu zadań jest jednym z najczęstszych i najdroższych skrótów w projektach automatyzacji.

Główne rodziny kabli w systemie automatyki

Większość maszyn wykorzystuje pięć lub sześć różnych rodzin kabli, z których każda wykonuje inne zadanie. Wczesne sortowanie sprawia, że ​​reszta selekcji jest prosta.

W typowej modernizacji kable danych i sprzężenia zwrotnego powodują najwięcej przerw, ponieważ ekranowanie i impedancja mają w tym przypadku większe znaczenie niż grubość przewodu. Na przykład dobrze dobrany kabel magistrali zapewnia stabilną komunikację nawet wtedy, gdy dzieli kanał z kablami napędowymi na długości kilku metrów.

Ekranowany kabel Ethernet przemysłowy Cat6 do automatyzacji Kabel Ethernet przemysłowy kategorii 6 z ekranowaniem pary i całkowitym, odpowiedni do modernizacji wymagających stabilnej transmisji danych i sprzężenia zwrotnego. Zobacz produkt →

Pomaga także zorganizować wybór według zastosowania, a nie samego typu kabla, ponieważ linia pakująca, komórka CNC i zrobotyzowane stanowisko robocze stawiają bardzo różne wymagania tej samej konstrukcji. Grupujemy te kombinacje według branży w naszym rozwiązania automatyzacyjne przegląd, który często stanowi szybszy punkt wyjścia niż długa lista produktów.

Tam, gdzie najpierw zawodzą kable automatyki

Awarie rzadko zaczynają się od miedzi. Zaczynają od płaszcza, osłony lub struktury pasma, poddając się w stanie, który nigdy nie znalazł się w specyfikacji.

• Ciągłe zginanie. Płaszcz pęka w miejscu maksymalnego zgięcia, a uszkodzenie pojawia się zwykle po kilku milionach cykli, a nie kilku tysiącach.
• Skręcenie. Kabel przystosowany do zginania nie jest automatycznie przystosowany do skręcania, a nadgarstki wieloosiowe stale się skręcają.
• Olej, płyn chłodzący i płyn hydrauliczny. Standardowy PVC pęcznieje i mięknie w kontakcie z wieloma płynami obróbczymi, w tym przypadku płaszcze PUR pokazują swoją wartość.
• Zakłócenia elektromagnetyczne. Nieekranowane pary sygnałów biegnące obok kabli napędowych wychwytują szumy przełączania i powodują sporadyczne błędy pozycji, które są trudne do wyśledzenia.
• Ciepło. Obudowy silników, piece i ogniwa spawalnicze powodują, że temperatury otoczenia przekraczają wartości graniczne związków ogólnego przeznaczenia.
• Ścieranie i zużycie łańcucha. Kable ocierające się o siebie lub o rolki prowadzące tracą swoją warstwę zewnętrzną na długo przed uszkodzeniem przewodów.

Dwa z nich zasługują na szczególną uwagę. W przypadku łańcucha kablowego decydującym czynnikiem jest prawie zawsze materiał płaszcza i promień zgięcia, z jakim kabel jest faktycznie zainstalowany, a nie ten wydrukowany w arkuszu danych. Odpowiednio dobrany kabel łańcuchowy utrzymuje swoje parametry elektryczne przez miliony cykli właśnie dlatego, że ekran i płaszcz zostały zaprojektowane tak, aby poruszać się razem, a nie walczyć ze sobą.

Ekranowany kabel łańcuchowy TRVVP do systemów wind Elastyczny kabel podróżny z ogólnym ekranowaniem do wind, obsługujący sygnały sterujące, dane, wideo i magistralę w ruchu wału posuwisto-zwrotnego. Zobacz produkt →

Materiały ekranujące i płaszcza: cisi decydenci

Jak zbudowane jest ekranowanie

Folia z przewodem drenażowym dobrze radzi sobie z szumami o wysokiej częstotliwości i jest niedroga, natomiast ekran z plecionej miedzi jest lepszy w przypadku zakłóceń o niskiej częstotliwości i zwiększa wytrzymałość mechaniczną. Połączone tarcze dają jedno i drugie, kosztem wagi i nieco większej średnicy. Zasięg ma znaczenie tak samo jak rodzaj osłony: oplot 85% i oplot 95% zachowują się zupełnie inaczej w porównaniu z napędem o mocy 15 kW. Z reguły, jeśli to możliwe, kable zasilające i sygnałowe należy prowadzić w oddzielnych kanałach, a jeśli nie jest to możliwe, krzyżować je pod kątem prostym, a w przypadku napięcia poniżej 24 V należy stosować konstrukcje ekranowane.

Porównanie kurtki i materiałów izolacyjnych

Praktyczna sekwencja selekcji

Jeśli projekt obejmuje dziesiątki przebiegów kabli, wykonanie tej samej krótkiej sekwencji dla każdego z nich pozwala zachować rzetelność specyfikacji.

1. Najpierw zdefiniuj ruch: statyczny, sporadyczny zginanie, ciągły zginanie lub skręcanie. Wszystko inne wynika z tej odpowiedzi.
2. Potwierdź obciążenie elektryczne, w tym poziom napięcia, prądu i czy wymagany jest przewód ochronny wewnątrz tego samego kabla.
3. Zidentyfikuj typ sygnału i prędkość, ponieważ pomiary analogowe, sprzężenie zwrotne enkodera i Ethernet mają różne potrzeby w zakresie ekranowania i impedancji.
4. Wymień środowisko: oleje, chłodziwa, wodę, kurz, narażenie na promieniowanie ultrafioletowe i wszelkie wymagania dotyczące obszarów niebezpiecznych.
5. Sprawdź zakres temperatur podczas pracy i podczas instalacji, ponieważ często są to bardzo różne temperatury.
6. Sprawdź geometrię instalacji, w tym minimalny promień zgięcia, skok łańcucha oraz to, czy kabel będzie nieruchomy, prowadzony czy swobodnie zwisający.
7. Potwierdź certyfikaty i dokumentację, w szczególności wykaz CE lub UL oraz raporty z testów, o które poprosi Twój klient lub inspektor.

W przypadku ramion robotów wieloosiowych ta sekwencja zwykle wskazuje na konstrukcję PUR z dużą liczbą splotów i osłoną zaprojektowaną tak, aby wytrzymała wielokrotne skręcanie, a nie zwykłe zginanie.

Kabel robota JOR-256 PUR do zastosowań dynamicznych Kabel robota w osłonie PUR z plecionym ekranowaniem i dużą elastycznością, przeznaczony do robotów sześcioosiowych, prowadnic kablowych i okablowania serwenkodera. Zobacz produkt →

Certyfikacja, dostosowywanie i dostawa

Projekty automatyki zorientowane na eksport rzadko akceptują zwykły kabel. Atesty CE i UL, opcje trudnopalne i bezhalogenowe o niskiej emisji dymu oraz udokumentowane dane testowe są często częścią warunku zakupu, a nie miłym dodatkiem. Niestandardowe długości, kodowanie kolorami rdzenia, drukowane legendy i dostosowane ekranowanie to równie częste prośby, ponieważ kabel pasujący do maszyny za pierwszym razem pozwala zaoszczędzić cały dzień uruchomienia.

Jako producent posiadający własną bazę produkcyjną w Xuancheng, Anhui, obsługujemy oba końce tego asortymentu: standardowe rodziny kabli sterujących, danych, serwomechanizmów i elastycznych, a także zmodyfikowane konstrukcje budowane według rysunków klienta. Wybór kabli zmienia się także w środowiskach niebezpiecznych, gdzie pojedyncze słabe ogniwo w integralności sygnału może mieć wpływ na cały system bezpieczeństwa. Temat ten omówimy bardziej szczegółowo w tym artykule kable oprzyrządowania w strefach niebezpiecznych .

Łączenie tego

Kabel do automatyki przemysłowej to niewielka pozycja w budżetach większości projektów i zaskakująco duża część nieplanowanych przestojów. Traktowanie tego jako decyzji inżynieryjnej, a nie decyzji o zakupie, z profilem ruchu, środowiskiem i wymaganiami dotyczącymi sygnału spisanymi przed zamówieniem czegokolwiek, zwykle wystarcza, aby uniknąć typowych awarii. Jeśli nie masz pewności, która konstrukcja pasuje do konkretnej osi, prześlij nam szczegóły zastosowania, a wspólnie omówimy opcje, od standardowego kabla sterującego po w pełni dostosowany, elastyczny projekt.