Kabel pro průmyslovou automatizaci: Jak vybrat ten správný pro váš stroj

Automatizovaná výrobní linka je těžké místo pro vedení kabelu. Vlečný řetěz může cyklovat několik milionůkrát za rok, zápěstí robota se otáčí několika osami a servopohon protlačuje vysoký proud vodiči, které sedí jen milimetry od zpětnovazebního signálu. Když se stroj zastaví, kabel je často poslední komponentou, kterou někdo podezřívá, a první, kterou stojí za to zkontrolovat.

Výběr kabelu pro průmyslovou automatizaci tedy není o hledání nejtlustší nebo nejlevnější možnosti. Jde o přizpůsobení konstrukčních detailů, jako je pramen, izolace, stínění a plášť, s pohybem, chemií a elektrickým šumem jednoho konkrétního stroje. Tato příručka pokrývá rodiny kabelů, které tvoří typický automatizační systém, způsoby jejich selhání a otázky, které stojí za to si položit před zadáním objednávky.

Proč je kabel vhodný pro průmyslovou automatizaci?

Slovní spojení kabel pro průmyslovou automatizaci je zastřešující pojem, nikoli jediný produkt. Pokrývá vše od 24 V řídicí kabeláže uvnitř skříně až po stíněné motorové kabely vedoucí podél portálu. Ti dobří sdílejí to, že byly navrženy pro pohyb, hluk a znečištění spíše než pro pevnou instalaci uvnitř stěny.

Jemně lankové vodiče. Flexibilní splétání třídy 5 a třídy 6 umožňuje měděnému ohybu bez mechanického zpevnění a praskání, což je to, co nakonec zničí tuhý vodič v pohyblivé ose.
Účelově zvolená izolace. TPE, PUR, silikon a XLPE každý obchoduje s flexibilitou, dielektrickou pevností a teplotním rozsahem jinak a výběr se obvykle řídí nejteplejšími podmínkami, které kabel uvidí.
Stínění tam, kde jsou signály slabé. Opletení, fólie nebo kombinace obojího udržuje hluk při přepínání měniče mimo kodéry, senzory a autobusový provoz.
Bunda, která odolává životnímu prostředí. PUR si poradí s olejem a otěrem, PVC pokrývá běžné panelové práce a silikon si vydobyl své místo kolem tepelných zdrojů.
Konzistentní geometrie. Soustředné vrstvy, správné výplně a kulatý profil udržují kabel stabilní uvnitř řetězu a předvídatelný v průchodce.

Kabel přenášející napájení motoru 400 V a kabel přenášející signál kodéru mohou vypadat zvenčí podobně, ale jejich tloušťka izolace, pokrytí stíněním a kapacitní cíle se liší. Použití jednoho typu pro obě úlohy je jednou z nejběžnějších a nejdražších zkratek v projektech automatizace.

Hlavní skupiny kabelů v automatizačním systému

Většina strojů používá pět nebo šest různých skupin kabelů, z nichž každá vykonává jinou práci. Pokud je seřadíte včas, bude zbytek výběru jednoduchý.

Tabulka 1: Rodiny kabelů běžně se vyskytující na automatizované lince a role, kterou každá z nich hraje.
Rodina kabelů	Co nese	Typické umístění
Napájecí kabel	Síťové napětí pro pohony, motory a skříně	Napájení panelů, přípojnice, napájení motoru
Ovládací kabel	Spínací a blokovací signály, obvykle 300/500 V	Panely, tlačítka, ventily, relé
Kabel serva a motoru	Vysoký proud plus ochranné uzemnění k servomotoru	Pohon na motor, často v řetězu
Zpětná vazba a kabel kodéru	Nízkoúrovňové signály polohy a rychlosti	Motor k pohonu, vedený vedle napájecího kabelu
Datový a sběrnicový kabel	Provoz Ethernet, CAN, Profibus nebo senzorové sběrnice	Ovladače, IO bloky, systémy vidění
Senzorový a přístrojový kabel	Analogové a digitální signály měření	Tlaková, teplotní a průtoková zařízení
Robot a kabel tažného řetězu	Výkon, ovládání a data na pohyblivých osách	Zápěstí, portály, lineární pohony

Při typické dodatečné montáži způsobují nejvíce přerušení datové a zpětnovazební kabely, protože na stínění a impedanci zde záleží více než na průřezu vodiče. Dobře specifikovaný sběrnicový kabel například udržuje komunikaci stabilní, i když sdílí kanál s kabely měniče na několik metrů.

Cat6 Shielded Industrial Ethernet Cable for Automation

Cat6 stíněný průmyslový ethernetový kabel pro automatizaci Průmyslový ethernetový kabel kategorie 6 s párovým a celkovým stíněním, vhodný pro dodatečné vybavení vyžadující stabilní přenos dat a zpětné vazby. Zobrazit produkt →

Pomáhá také organizovat výběr podle aplikace spíše než podle samotného typu kabelu, protože balicí linka, CNC buňka a robotická pracovní buňka kladou velmi odlišné požadavky na stejnou konstrukci. Tyto kombinace seskupujeme podle odvětví v našem automatizační řešení přehled, který je často rychlejším výchozím bodem než dlouhý seznam produktů.

Kde nejprve selžou kabely automatizace

Poruchy zřídka začínají v mědi. Začínají v plášti, štítu nebo pramenné struktuře, která se vzdává za podmínek, které se nikdy nedostaly do specifikace.

Nepřetržité ohýbání. Plášť praskne v místě maximálního ohybu a poškození se obvykle objeví po několika milionech cyklů než po několika tisících.
Kroucení. Kabel určený pro ohýbání není automaticky určen pro kroucení a víceosá zápěstí se neustále kroutí.
Olej, chladicí kapalina a hydraulická kapalina. Standardní PVC při kontaktu s mnoha obráběcími kapalinami bobtná a měkne, což je místo, kde PUR pláště ukazují svou hodnotu.
Elektromagnetické rušení. Nestíněné páry signálů běžící vedle kabelů měniče zachycují spínací šum a vytvářejí občasné chyby polohy, které je těžké vysledovat.
Teplo. Kryty motorů, pece a svařovací články posouvají okolní teploty za limity směsí pro všeobecné použití.
Oděr a opotřebení řetězu. Kabely třené o sebe nebo o vodicí kladky ztrácejí svou vnější vrstvu dlouho předtím, než vodiče selžou.

Dvě z nich si zaslouží zvláštní pozornost. V kabelovém řetězci je rozhodujícím faktorem téměř vždy směs pláště a poloměr ohybu, se kterým je kabel skutečně instalován, nikoli ten, který je vytištěn v datovém listu. Správně dimenzovaný kabel vlečného řetězu si zachovává svůj elektrický výkon po miliony cyklů právě proto, že štít a plášť byly navrženy tak, aby se pohybovaly společně, místo aby se navzájem rvaly.

TRVVP Shielded Drag Chain Cable for Elevator Systems

TRVVP stíněný tažný řetězový kabel pro výtahové systémy Flexibilní pohyblivý kabel s celkovým stíněním pro výtahy, který podporuje řídicí, datové, video a sběrnicové signály při vratném pohybu hřídele. Zobrazit produkt →

Materiály stínění a bundy: Tichí rozhodci

Jak se staví stínění

Fólie s odtokovým drátem dobře zvládá vysokofrekvenční hluk a je levná, zatímco opletené měděné stínění je lepší pro nízkofrekvenční rušení a dodává mechanickou pevnost. Kombinované štíty dávají obojí, za cenu hmotnosti a o něco většího průměru. Na pokrytí záleží stejně jako na typu štítu: 85% opletení a 95% opletení se vedle 15 kW měniče chovají velmi odlišně. Napájecí a signálové kabely veďte pokud možno v oddělených kanálech, křížte je v pravých úhlech, když to nelze, a pro vše pod 24 V použijte stíněné konstrukce.

Porovnání plášťových a izolačních materiálů

Tabulka 2: Běžné materiály používané v automatizačních kabelech a kde každý z nich získává své místo.
Materiál	Silný při	Stojí za zmínku
PVC	Obecná elektroinstalace, mírný flex, kontrola nákladů	Omezená odolnost vůči oleji a teplu
PUR	Oděr, oleje, chladicí kapaliny, kontinuální flex	Vyšší cena, vyžaduje pečlivé ukončení
TPE	Ohebná životnost při teplotě, malé poloměry ohybu	Proti některým olejům slabší než PUR
Silikon	Extrémní teplo a chlad a přitom zůstává flexibilní	Nižší mechanická pevnost, vyšší cena
XLPE	Rozložení výkonu, vysoká dielektrická pevnost	Tužší, vhodnější pro statické běhy
PTFE a FEP	Chemikálie a velmi vysoké teploty	Drahá, specializovaná manipulace

Praktická výběrová sekvence

Když má projekt desítky kabelových vedení, práce se stejnou krátkou sekvencí pro každý z nich udržuje specifikace poctivé.

Nejprve definujte pohyb: statický, příležitostný ohyb, nepřetržitý ohyb nebo torze. Vše ostatní vyplývá z této odpovědi.
Potvrďte elektrické zatížení, včetně úrovně napětí, proudu a toho, zda je uvnitř stejného kabelu vyžadován ochranný zemnící vodič.
Identifikujte typ signálu a rychlost, protože analogové měření, zpětná vazba kodéru a Ethernet mají různé potřeby stínění a impedance.
Uveďte prostředí: oleje, chladicí kapaliny, vodu, prach, vystavení ultrafialovému záření a jakékoli požadavky na nebezpečné oblasti.
Zkontrolujte rozsah teplot v provozu a během instalace, protože oba jsou často velmi odlišné.
Zkontrolujte geometrii instalace, včetně minimálního poloměru ohybu, zdvihu řetězu a toho, zda bude kabel pevný, vedený nebo volně viset.
Potvrďte certifikaci a dokumentaci, zejména seznam CE nebo UL a zprávy o zkouškách, které si váš zákazník nebo inspektor vyžádá.

U víceosých robotických ramen tato sekvence obvykle směřuje ke konstrukci PUR s vysokým počtem vláken a štítem navrženým tak, aby přežil opakované kroucení spíše než prosté ohýbání.

JOR-256 PUR Robot Cable for Dynamic Applications

Robotický kabel JOR-256 PUR pro dynamické aplikace PUR-opláštěný kabel robota s opleteným stíněním a vysokou flexibilitou, určený pro šestiosé roboty, kabelové nosiče a kabeláž servokodéru. Zobrazit produkt →

Certifikace, přizpůsobení a dodávky

Exportně orientované automatizační projekty málokdy přijímají generický kabel. Seznamy CE a UL, bezhalogenové doplňky zpomalující hoření a s nízkou kouřivostí a zdokumentované údaje o zkouškách jsou často součástí podmínek nákupu spíše než příjemným doplňkem. Vlastní délky, barevné kódování jádra, tištěné popisky a přizpůsobené stínění jsou stejně běžné požadavky, protože kabel, který se na stroj hodí hned napoprvé, ušetří celý den uvedení do provozu.

Jako výrobce s vlastní výrobní základnou v Xuancheng, Anhui, zpracováváme oba konce tohoto sortimentu: standardní řídicí, datové, servo a flexibilní kabely a modifikované konstrukce postavené podle výkresu zákazníka. Výběr kabelů se také mění v nebezpečných prostředích, kde jediný slabý článek v integritě signálu může ovlivnit celý bezpečnostní systém, což je téma, kterému se podrobněji věnujeme v tomto článku na přístrojové kabely v nebezpečných zónách .

Dát to dohromady

Kabel pro průmyslovou automatizaci představuje malou položku ve většině rozpočtů projektů a překvapivě velký podíl neplánovaných odstávek. K tomu, abyste se vyhnuli běžným poruchám, je obvykle dostačující považovat to spíše za technické rozhodnutí než za rozhodnutí o nákupu, přičemž pohybový profil, prostředí a požadavky na signál jsou zapsány ještě před objednáním. Pokud si nejste jisti, která konstrukce se hodí pro konkrétní osu, zašlete nám podrobnosti aplikace a my s vámi probereme možnosti, od standardního ovládacího kabelu až po plně přizpůsobený flexibilní design.