W automatyce przemysłowej kable pełnią nie tylko funkcję łączenia urządzeń. Muszą również wytrzymywać warunki mechaniczne, w których pracują.

Kabel zainstalowany wewnątrz szafy sterowniczej musi sprostać innym wymaganiom niż kabel, który jest wielokrotnie przemieszczany przez ramię robota, maszynę CNC czy automatyczny system kontroli.

Wybór niewłaściwej konstrukcji kabla do danego zastosowania może przyczynić się do przedwczesnego zużycia, zmęczenia przewodnika, przerywanych połączeń i nieplanowanej konserwacji.

Jaka jest zatem różnica między kablami instalacyjnymi do zastosowań statycznych a kablami przeznaczonymi do ruchu ciągłego? I co powinni wziąć pod uwagę inżynierowie przy wyborze kabla przemysłowego?

1. Czym jest statyczny kabel instalacyjny?

Statyczny kabel instalacyjny przeznaczony jest do zastosowań, w których kabel pozostaje w stałej pozycji podczas normalnej pracy.

Typowe przykłady obejmują:

Stałe okablowanie wewnątrz szaf sterowniczych
Połączenia pomiędzy stacjonarnymi urządzeniami przemysłowymi
Stałe połączenia czujników i kontrolerów
Okablowanie prowadzone przez stacjonarne korytka kablowe lub kanały kablowe

Podczas instalacji kabel może wymagać zgięcia, aby dopasować go do wymaganego przebiegu. Nie oznacza to jednak, że jest on zaprojektowany tak, aby wytrzymać wielokrotne zginanie przez cały okres eksploatacji urządzenia.

W przypadku zastosowań stacjonarnych dobierając kabel, należy wziąć pod uwagę wymagania elektryczne, rozmiar przewodnika, materiał izolacji i osłony, zakres temperatur oraz środowisko instalacji.

Kabel nadający się do instalacji stacjonarnej może okazać się właściwym i ekonomicznym wyborem, jeśli zastosowanie nie wiąże się z koniecznością powtarzających się ruchów.

2. Czym jest kabel o ciągłej elastyczności?

Kabel o ciągłej elastyczności przeznaczony jest do zastosowań, w których powtarzające się ruchy są częścią normalnej pracy.

W zależności od konstrukcji i określonych parametrów technicznych może być odpowiedni do zastosowań takich jak:

Prowadnice kablowe i łańcuchy transportowe
Osie ruchome w maszynach CNC
Zautomatyzowany sprzęt do produkcji i kontroli
Wybrane aplikacje robotyki i sterowania ruchem
Przenoszenie elementów maszyn wymagających zasilania, sterowania lub połączeń danych

Powtarzające się ruchy powodują naprężenia mechaniczne w przewodnikach, izolacji, osłonie i powłoce zewnętrznej. Z czasem kabel, który nie jest zaprojektowany do profilu ruchu danego zastosowania, może ulec uszkodzeniu lub przerwaniu w dostawie prądu.

Konstrukcje kabli o ciągłej elastyczności mogą wykorzystywać przewody cienkodrutowe oraz materiały lub konstrukcje dobrane pod kątem wielokrotnego zginania. Dokładna konstrukcja zależy od rodzaju kabla i przewidywanych warunków pracy.

Ważne: Kabel opisany jako elastyczny nie jest automatycznie odpowiedni do ruchu ciągłego. Jego parametry dynamiczne i dopuszczalne zastosowanie należy zweryfikować zgodnie ze specyfikacją producenta.

3. Kable statyczne i kable o ciągłej elastyczności: kluczowe różnice

Czynnik selekcji	Instalacja statyczna	Ruch ciągły
Typowe zastosowanie	Stałe okablowanie i połączenia stacjonarne	Łańcuchy wleczone i ruchome elementy maszyn
Wymagania mechaniczne	Głównie związane z instalacją, zginanie i stałe warunki użytkowania	Powtarzające się zginanie lub ruch podczas operacji
Budowa przewodnika	Zależy od wymagań dotyczących instalacji stacjonarnej	Można stosować cienkie sploty przeznaczone do wielokrotnego zginania
Wymagania dotyczące gięcia	Wymagania dotyczące promienia gięcia i prowadzenia instalacji	Dynamiczny promień gięcia i profil ruchu
Rozważania dotyczące okresu eksploatacji	Temperatura, środowisko, obciążenie elektryczne i jakość instalacji	Wszystkie istotne czynniki elektryczne i środowiskowe, a także cykle ruchu i obciążenia mechaniczne
Weryfikacja aplikacji	Potwierdź przydatność do montażu stacjonarnego	Potwierdź przydatność do określonego rodzaju ruchu

To ogólne zasady doboru, a nie uniwersalne specyfikacje. Konstrukcje kabli są różne, dlatego karta katalogowa produktu powinna zawsze mieć pierwszeństwo przed założeniami opartymi na wyglądzie lub nazwie kabla.

4. Dlaczego dobór kabli ma znaczenie w automatyce przemysłowej?

Zapobieganie przedwczesnemu zużyciu kabla

Kabel poprowadzony w łańcuchu kablowym może wielokrotnie się wyginać i prostować w trakcie każdego cyklu produkcyjnego.

Jeśli konstrukcja kabla nie jest dostosowana do danego ruchu, zmęczenie mechaniczne może skrócić jego żywotność. Wybór kabla zaprojektowanego do danego ruchu pomaga ograniczyć to ryzyko.

Utrzymywanie niezawodnych połączeń elektrycznych

Kable przemysłowe mogą przesyłać energię elektryczną, sygnały sterujące, sygnały czujników lub dane o dużej prędkości.

Uszkodzenia mechaniczne mogą mieć wpływ na więcej niż tylko wygląd zewnętrzny kabla. W zależności od rodzaju awarii, może to prowadzić do przerw w transmisji sygnałów, błędów komunikacji lub utraty ciągłości elektrycznej.

W przypadku systemów wizyjnych i sieci przemysłowych konstrukcja i instalacja kabli stanowią istotne elementy ogólnego projektu połączenia.

Wsparcie konserwacji sprzętu

Wymiana kabla poprowadzonego przez ruchomy zespół maszyny może wymagać czegoś więcej niż tylko odłączenia i ponownego podłączenia.

W zależności od instalacji, prace konserwacyjne mogą obejmować dostęp do nośników kabli, zdejmowanie osłon ochronnych, zmianę ułożenia kabla lub późniejsze sprawdzenie połączenia.

Dobór kabla odpowiedniego do środowiska pracy może pomóc ograniczyć niepotrzebne czynności konserwacyjne związane z kablami.

Nie jest jednak w stanie wyeliminować wszystkich możliwych przyczyn przestojów.

5. Pięć czynników, które należy sprawdzić przed wyborem kabla przemysłowego

1. Rodzaj ruchu

Najpierw określ, w jaki sposób kabel będzie się poruszał.

Czy pozostanie nieruchomy po instalacji? Czy będzie się wielokrotnie wyginał w łańcuchu? Czy będzie się poruszał wraz z osią robota, czy też będzie podlegał skręcaniu?

Zginanie, skręcanie i inne profile ruchu stwarzają różne wymagania mechaniczne. Kabel odpowiedni do jednego rodzaju ruchu może nie być odpowiedni do innego.

2. Dynamiczny promień gięcia

Promień gięcia jest krytycznym parametrem instalacji i eksploatacji.

Dopuszczalny promień gięcia kabla podczas instalacji może różnić się od minimalnego promienia dopuszczalnego podczas powtarzających się ruchów. Zawsze należy sprawdzić specyfikację producenta dotyczącą przewidywanych warunków pracy.

Unikaj mocnego zginania kabla tylko dlatego, że złącze pasuje.

3. Prędkość ruchu i wymagania dotyczące cyklu

Kabel przesuwający się powoli w kontrolowanym nośniku kablowym może być poddawany innym obciążeniom niż kabel poruszający się z dużą prędkością w częstych cyklach maszynowych.

W stosownych przypadkach należy sprawdzić znamionową żywotność przy zginaniu, odległość przesuwu, przyspieszenie i warunki pracy określone dla kabla.

Nie zakładaj, że każdy kabel o dużej elastyczności ma taką samą żywotność.

4. Środowisko operacyjne

Należy wziąć pod uwagę, czy kabel będzie narażony na:

Olej lub płyny przemysłowe
Ścieranie lub kontakt mechaniczny
Wahania temperatury
Wilgoć lub spłukiwanie
Zakłócenia elektromagnetyczne
Kurz i inne zanieczyszczenia środowiska

Materiał osłony, ekranowania, zabezpieczenia złącza i ogólną konstrukcję należy dobrać zgodnie z rzeczywistym środowiskiem i zweryfikowanymi specyfikacjami.

5. Wymagania elektryczne i dotyczące złączy

Przydatność mechaniczna stanowi tylko jeden element procesu selekcji.

Sprawdź wymagany typ złącza, rozmieszczenie pinów, rozmiar przewodnika, wymagania dotyczące napięcia i prądu oraz specyfikacje transmisji danych.

W przypadku zastosowań przemysłowych Ethernet i systemów wizyjnych należy również zweryfikować odpowiednie wymagania dotyczące danych i kompatybilność złączy. Kabel odpowiedni pod względem mechanicznym niekoniecznie jest kompatybilny elektrycznie z urządzeniem.

6. Jak to ma zastosowanie do kabli M12 i przemysłowych Ethernet

W systemach automatyki przemysłowej powszechnie stosuje się złącza M12 i przemysłowe połączenia Ethernet do łączenia kamer, czujników, sterowników i innego sprzętu.

Wybór złącza to jednak dopiero początek.

W przypadku stacjonarnego połączenia czujnika odpowiedni może być kabel przeznaczony do instalacji stacjonarnej. W przypadku połączenia kamery lub sieci prowadzonego przez ruchomy nośnik kablowy może być wymagany kabel specjalnie zaprojektowany i przystosowany do tego dynamicznego zastosowania.

Na przykład firma Alvin's Cables oferuje zespoły kabli przemysłowych, w tym:

Zespoły kabli przemysłowych M12 do kompatybilnych czujników, urządzeń automatyki i połączeń przemysłowych.
Kable Ethernet M12–RJ45 przeznaczone do zastosowań w sieciach przemysłowych.
Kable M12 X-Code Cat6A przeznaczone do zgodnych przemysłowych sieci Ethernet o dużej prędkości oraz systemów wizyjnych.
Bardzo elastyczne kable przemysłowe do kamer i wejść/wyjść do określonych zastosowań automatyki.

Poznaj odpowiednie opcje produktów:

Przed złożeniem zamówienia należy zawsze sprawdzić kodowanie złącza, układ wyprowadzeń, wymagania elektryczne, wydajność kabla i kompatybilność ze konkretnym sprzętem.

7. Kiedy należy rozważyć zastosowanie niestandardowego zespołu kabli?

Standardowe zespoły kablowe mogą nie spełniać wszystkich wymagań sprzętowych.

Rozwiązanie niestandardowe może być warte rozważenia, gdy potrzebujesz:

Określona długość kabla lub orientacja złącza
Połączenie złączy, które nie jest dostępne w standardowym produkcie
Połączenie otwartego przewodu lub zacisku do integracji sprzętu
Zespół kabli skonfigurowany do konkretnego środowiska instalacji
Kompatybilna konstrukcja kabla zapewniająca zdefiniowany profil ruchu

Aby uzyskać użyteczny przegląd techniczny, przygotuj model sprzętu, szczegóły złączy, schemat wyprowadzeń lub okablowania, wymaganą długość, środowisko pracy i warunki ruchu.

Dane te pomagają zespołowi inżynierów ocenić, czy proponowana konfiguracja okablowania jest wykonalna.

Wnioski: Wybierz kabel biorąc pod uwagę sposób jego działania

Różnica między instalacją statyczną a ciągłym ruchem nie polega jedynie na tym, czy kabel wydaje się elastyczny.

Chodzi o to, czy konstrukcja kabla i jego udokumentowana wydajność są odpowiednie do warunków mechanicznych, elektrycznych i środowiskowych danego zastosowania.

W przypadku instalacji stacjonarnych należy skupić się na wymaganiach dotyczących połączenia stacjonarnego. W przypadku łańcuchów kablowych, osi ruchomych i innych zastosowań dynamicznych należy sprawdzić, czy kabel jest zaprojektowany do konkretnego profilu ruchu.

W firmie Alvin's Cables zajmujemy się dostarczaniem zespołów kabli przemysłowych i obsługą niestandardowych zapytań dotyczących kabli do zastosowań w automatyce, systemach wizyjnych i specjalistycznym sprzęcie.

Potrzebujesz pomocy w doborze odpowiedniego kabla do swojego sprzętu? Podziel się z naszym zespołem specyfikacją złącza, wyprowadzeniami, długością kabla i szczegółami zastosowania, aby omówić dostępne opcje.

Instalacja statyczna a ruch ciągły: dlaczego wybór kabla ma znaczenie