Podstawą automatyki jest sterowanie maszynami oraz procesami przemysłowymi. Jednakże czynności te nie mogłoby być zrealizowane bez... przewodów i kabli. Ich typów jest tak wiele, że nie sposób opisać je wszystkie w jednym artykule. Omawiamy więc najważniejsze rodzaje przewodów w automatyce, ich oznaczenia i kolory, a także dajemy praktyczne wskazówki doboru odpowiednich do Twojej aplikacji. Sprawdź!
Pojęcia te są często mylone, gdyż różnica znaczeniowa między nimi jest niewielka. Używanie ich zamiennie to nie jest poważny błąd, jednak dla ścisłości wyjaśnijmy sobie różnicę:
przewody – mogą, ale nie muszą być izolowane materiałem stałym, mają napięcie znamionowe do 6 kV i są układane tylko w pomieszczeniach (często w osłonach rurowych)
kable – mogą być stosowane w całym zakresie napięć i są zawsze zewnętrznie izolowane, więc mogą być układane np. w ziemi lub w wodzie
Podstawowym rodzajem przewodów stosowanych w automatyce są zasilająco-sterujące. Służą one do zasilania urządzenia z sieci elektrycznej lub do sterowania. Jako przykład wymienić można przewody sterownicze odporne na temperaturę, serwoprzewody, przewody sterujące silnikiem z falownika czy kable bezhalogenowe czy sterownicze przewody halogenowe - przewody odporne na ogień, które utrudniają dopływ tlenu do miejsca pożaru i przez to duszą płomienie.
W związku z rozwojem cyfrowej technologii, w tym Ethernetu, na popularności zyskały przewody do transmisji danych i światłowody.
Wszystkie typy przewodów i kabli stosowanych w automatyce przemysłowej trudno byłoby opisać w jednym artykule. Przedstawiamy więc ogólny podział ze względu na rodzaj, przeznaczenie i wykonanie:
jednożyłowe
wielożyłowe
z żyłami aluminiowymi
z żyłami miedzianymi
ekranowane
niekranowane
skręcane (skrętki)
nieskręcane
do aplikacji stałych
do aplikacji ruchomych
kable z polichlorku winylu (PVC)
kable z poliuretanu (PUR)
kable POC
Przewody sterownicze przeznaczone są do podłączania do urządzeń elektrycznych, urządzeń w rozdzielniach elektrycznych o napięciu zmiennym (do 600 V i częstotliwości do 100 Hz ) lub stałym do 1000 V w temperaturze otoczenia od - 50 do + 50 stopni Celsjusza. С. Sterownicze przewody wykorzystywane są w obwodach sterowania, sygnalizacji, regulacji i zabezpieczeń oraz w systemach pomiarowych.
Kable sterownicze mogą mieć żyły o przekroju od 0,75 do 10 mm2 wykonane z jednego drutu miedzianego lub aluminiowego, ilość żył - 4, 5, 7, 10, 14, 19, 27, 37.
Przewody mogą być izolowane gumą, powlekane tworzywem PCV, izolowane polietylenem. Przewody są pokryte powłoką i mogą być pokryte pancerzem wykonanym z dwóch taśm stalowych, a czasem osłoną ochronną.
Przewody sterujące są oznaczone w następujący sposób: X0X1X2X3X4 - X5X6, gdzie Х0 to - materiał rdzenia: А - aluminium, miedzi nie oznacza się, К - test, Х1 - materiał izolacji rdzenia: Р - guma, В - polichlorek winylu, P - polietylen, Ps - polietylen samogasnący. X2 - płaszcz: V - polichlorek winylu, VGE - polichlorek winylu nad wspólnym ekranem z folii aluminiowej lub miedzianej, H - niepalna guma (neuryt), S - ołów, X3 - pancerz: B - dwie taśmy stalowe, Bb - jedna profilowana taśma stalowa, K - okrągłe druty stalowe ocynkowane z gumową izolacją żył, Pb - również z izolacją żył z PCV lub PE, X4 - osłona pancerza ochronnego: G - brak, H - nieprofilowana, Shv - wąż z PCV, X5 i X6 - ilość i przekrój żył, mm2..
Każdy przewód sterowniczy ma skręcone żyły izolowane. Każda nitka ma rdzeń przeciwny w kolorze niebieskim lub błękitnym, a obok niego rdzeń kierunkowy w kolorze czerwonym lub różowym.
Kable sygnalizacyjne i blokadowe przeznaczone są do obwodów kolejowych, automatyki pożarowej, telegrafu i innych systemów na napięcie przemienne 300 V i napięcie stałe 700 V, w temperaturze otoczenia od - 50 do + 60 stopni. С.
Ich rdzeń stanowi pojedyncza żyła w formie drutu (w przypadku odbiorników stałych) lub splot z większej ilości drutów (dla ruchomych odbiorników). Najczęściej są one wykonane z miedzi, za względu na wytrzymałość, plastyczność i wysoką przewodność tego materiału.
szafy sterownicze
przenośne urządzenia spawalnicze
wiązki kablowe
Przewody wielożyłowe składają się z wielu przewodów jednożyłowych, połączonych przez wspólną izolację zewnętrzną (warstwę ochronną). Nie istnieją ograniczenia w ilości żył, w praktyce spotkać można przewody nawet 50-żyłowe. Na rynku dostępna jest duża ilość różnego rodzaju przewodów i kabli wielożyłowych, różniących się w zależności od zastosowania. Przewody wielożyłowe są, podobnie jak jednożyłowe, najczęściej wykonane z miedzi.
na tynku w pomieszczeniach suchych
pod tynkiem w pomieszczeniach suchych
Zastosowanie skrętki ekranowanej w przewodach elektrycznych chroni przesyłany za jej pomocą sygnał przed zakłóceniami zewnętrznymi czy elektromagnetycznymi generowanymi przez działające w bliskiej odległości urządzenia. Dzięki nim można przekazywać sygnały analogowe i cyfrowe przy znikomej utracie danych. Należy jednak pamiętać, że przewody ekranowane będą spełniać te funkcje tylko wtedy, gdy zostaną uziemione.
Ekran wykonany jest najczęściej z folii aluminiowej, oplotu miedzianego lub aluminiowego. Może być pojedynczy lub podwójny.
zaawansowane systemy sterowania i sygnalizacji
połączenie urządzeń pomiarowych
szpitale, stacje benzynowe, hale przemysłowe i inne miejsca, w których niezbędne jest ograniczenie do minimum emisji elektromagnetycznej na zewnątrz sieci
Są to przewody, w których nie zostało zastosowane ekranowanie ani dla całego przewodu, ani dla poszczególnych jego żył.
inwestycje, w których nie jest wymagana większa odporność na zakłócenia elektromagnetyczne
Przewody skręcane składają się z jednej lub kilku par przewodów skręconych ze sobą. Zabieg ten służy eliminacji zakłóceń elektromagnetycznych i zakłóceń wzajemnych (przesłuchów).
Parametrem, który ma znaczenie w przypadku przewodów skręcanych jest tzw. skok skrętu żył. Im jest on mniejszy, tym większa giętkość przewodu.
Przewody nieskrętne są wykonane z żył poprowadzonych równo względem siebie, bez skręcenia.
odbiorniki stałe
Serwoprzewody służą do sterowania serwomechanizmami - urządzeniami, które składają się z silnika elektrycznego, układu elektronicznego i przekładni zębatej zamkniętych we wspólnej obudowie. Serwoprzewody często muszą pomostować dalekie odległości między szafą sterowniczą a napędem, dlatego charakteryzują się takimi cechami, jak:
niska pojemność
tłumienność
odporność na olej
ognioodporność
odporność na promieniowanie uv
Przewody sterownicze halogenowe
Przewody sterownicze bezhalogenowe
Przewody do odbiorników ruchomych
Przewody do odbiorników stałych
Przewody do zasilania silników za pomocą falownika
Kable sygnalizacyjne i blokujące produkowane są wyłącznie z żyłami miedzianymi o średnicy drutu 1,0 mm. Rdzenie i powłoka są izolowane polietylenem lub plastyfikatem PVC. Może być opancerzony dwoma stalowymi taśmami.
Oznaczenie jest podobne do kabli sterowniczych, tylko pierwsze litery to "SB" - kable sygnalizacyjne i blokujące. Izolowane żyły lub pary są skręcone. W kablu o liczbie żył większej niż 7 w każdej żyle, dwie sąsiednie żyły są oznaczone kolorami dla odróżnienia ich od siebie i od innych żył.
Ilość par przewodów: 1, 3, 4, 10, 12, 14, 19, 24, 27, 30. Ilość przewodów: od 2 do 61. Kable mogą mieć ekran wykonany z taśmy aluminiowej lub papieru metalizowanego oraz ułożony wzdłużnie drut miedziany o średnicy 0,5-0,6 mm, który na całej długości ma kontakt z ekranem, służący do uziemienia ekranu.
W obecnych czasach przemysłu 4.0, opartego na przetwarzaniu i wysyłaniu różnego rodzaju danych, na znaczeniu zyskały przewody do transmisji danych. Od przewodów sterowniczych różnią się głównie mniejszymi średnicami przekrojów żył.
Główną różnicą pomiędzy przewodami jest prędkość transferu danych. Oznaczenia UTP, FTP i SFTP odnoszą się do różnych prędkości, z jakimi odbierane i wysyłane są pakiety danych.
Przewody do transmisji danych powinny:
przesyłać dane w sposób szybki i bezpieczny
być odporne na potencjalne zakłócenia elektromagnetyczne
mieć odpowiednią pojemność i być tłumienne przy transmisji szeregowej z użyciem magistrali komunikacyjnej RS-232,RS-422 lub RS485
Skrętki miedziane są wykorzystywane do tworzenia sieci komputerowych LAN. W tych sieciach można spotkać zarówno skrętki ekranowane np. np. U/FTP, F/UTP, Sc/FTP, F/FTP jak i nieekranowane np. U/UTP. Te drugie używane są znacznie częściej, za względu na ich przystępniejszą cenę.
Przewody BUS wykorzystywane są do zarządzania procesami przemysłowymi. Magistrala komunikacyjna BUS przesyła dane między urządzeniami w systemach mikroprocesowych. Przewody komunikacyjne BUS są wytrzymalsze niż standardowe kable miedziane i lepiej sprawdzają się warunkach wysokich prędkości przepływu dużej ilości danych. Najpopularniejsze magistrale to:
Profibus
Interbus
Profinet,
CAN–bus,
DeviceNet Asi
Ethernet
Optyka światłowodowa, lub światłowód, odnosi się do technologii, która przekazuje informacje w postaci impulsów świetlnych wzdłuż włókna szklanego lub plastikowego.
Kabel światłowodowy może zawierać różną liczbę takich włókien szklanych - od kilku do kilkuset. Kolejna warstwa szkła, zwana okładziną, otacza rdzeń włókna szklanego. Warstwa rury buforowej chroni okładzinę, a warstwa płaszcza działa jako ostateczna warstwa ochronna dla pojedynczego pasma.
Kable światłowodowe są powszechnie stosowane ze względu na ich zalety w stosunku do kabli miedzianych. Niektóre z tych korzyści obejmują większą szerokość pasma i prędkości transmisji.
Łączy poszczególne sieci lokale LAN i zapewnia komunikacje pomiędzy urządzeniami, za pomocą odpowiedniego protokołu stanowiącego wspólny język sieci
Popularne są obecnie m.in. skrętki ekranowane (U/UTP) lub nieekranowane (F/UTP) 8 żyłowe (4 pary skrętek) oraz światłowody.
10Mb/s
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
10Gigabit Ethernet
100Gigabit Ethernet
Kolory przewodów mogą różnić się w zależności od producenta. Jednakże, na podstawie norm PN-90/E-05023, PN-EN 60204-1 oraz własnego doświadczenia, jesteśmy w stanie wyróżnić pewne prawidłowości:
czerwony - potencjał dodatni
niebieski lub czarny - potencjał ujemny
czarny, brązowy, szary, biały, fioletowy, czerwony - jeden z tych kolorów oznacza przewód fazowy. Dobór barwy jest dowolny i zależy od producenta.
niebieski - przewód neutralny
zielono-żółty - przewód ochronny PE i PEN, który stanowi ochronę przed porażeniem prądem
Do oznaczenia przewodów i kabli służy nie tylko system kolorów, ale także oznaczenia cyfrowe i literowe. Dotyczą one następujących zmiennych, w podanej kolejności:
identyfikacji
napięcia znamionowego
materiału izolacji
materiału powłoki dodatkowej
informacji uzupełniających
rodzaju żył
ilości żył
informacji o tym, czy przewód jest z żyłą ochronną
przekroju znamionowego żył w mm
Jak widać z powyższych informacji, istnieje wiele zmiennych i różnic pomiędzy kablami. Aby uzyskać większą jasność, wymieniliśmy w tabeli główne specyfikacje dla każdego typu kabla. Dzięki temu można porównać kable i dokonać łatwiejszego wyboru.
