انواع کابل اتوماسیون صنعتی

سیستم ها و شبکه های صنعتی به دقت ترسیم شده اند تا خواسته ها و انتظارات را برآورده سازند. فناوری اتصال، موضوعی مهم در حوزه اتوماسیون صنعتی برای برقراری ارتیاطی یکپارچه و مطمئن میان اجزای این سیستم است که شامل ابزارهای لازم برای اتصال اجزا و زیرسیستم ها به یکدیگر است. نمونه هایی از فناوری اتصال، جعبه های توزیع و کابل ها هستند.

اتوماسیون صنعتی تنها زمانی امکان پذیر است که اجزای مختلف سیستم بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. سیگنال های آنالوگ و دیجیتال باید بین دستگاه های میدانی و واحدهای کنترل حرکت کنند. اطلاعات همچنین باید بین واحدهای کنترل و سیستم های کامپیوتری سطح بالا جابجا شود. این ارتباطات همه توسط شبکه های سیمی (و گاهی اوقات بی سیم) امکان پذیر می شوند.

شبکه های سیمی به کابل های ارتباطی فیزیکی و کانکتورهای استاندارد شده به عنوان رسانه ای برای تبادل اطلاعات متکی هستند. انواع کابل اتوماسیون صنعتی براب ارتباط در صنعت استفاده می شود – برخی بسیار بیشتر از سایرین.

کابل ها بخش بسیار مهمی از اتوماسیون صنعتی هستند. شما باید بدانید که از کدام کابل و در کجا استفاده کنید تا در قسمت ابزار یا قسمت الکتریکی هیچ گونه خرابی ایجاد نشود. کابل انتخابی است که بستگی به مورد استفاده، شیوه های ایجاد شده و پشتیبانی OEM دارد. در این مقاله به چند مورد از محبوب ترین کابل های ارتباطی و کانکتورهای مورد استفاده در صنعت می پردازیم.

 

انواع کابل اتوماسیون صنعتی بر اساس متریال

کابل های اتوماسیون صنعتی می توانند از مواد مختلفی تولید شوند. نوع ماده سازنده کابل، مناسب بودن آن را در یک برنامه مشخص می کند، یا برعکس. یک برنامه ممکن است به نوع خاصی از مواد نیاز داشته باشد. چهار نوع کابل اصلی بر اساس مواد مورد استفاده وجود دارد:

• کابل پلی وینیل کلراید (PVC)
• کابل پلی اورتان (PUR)
• کابل POC
• کابل الاستومر ترموپلاستیک ((TPE

کابل پلی وینیل کلراید (PVC)

کابل پلی وینیل کلراید (PVC) یکی از پرکاربردترین کابل ها در اتوماسیون صنعتی است. برای تنش های مکانیکی متوسط خوب است و مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی مختلف ارائه می دهد. پلی وینیل کلراید یک ماده معمولی در کاربردهای روزمره است و بنابراین انتخاب خوبی در زمینه های کاربردی کمتر بحرانی است. این یک ماده بادوام است که از نظر قیمت نیز مطلوب است.

در کاربردهایی که کابل در معرض دماهای مختلف قرار می گیرد، این نوع اغلب استفاده می شود. برای کاربردهای ولتاژ پایین و متوسط مناسب است.

کاربرد متداول: صنایع غذایی

 

کابل پلی اورتان (PUR)

کابل پلی اورتان (PUR) برای تنش های مکانیکی بالا خوب است ویک ماده کابلی بسیار انعطاف پذیر و مقاوم در برابر ضربه است. حتی در دماهای پایین تر علاوه بر این در برابر مایعات مختلف مانند آب و روغن مقاومت بهتری دارد. آنها به راحتی می توانند فرسودگی و پارگی زیاد بسیاری از کاربردهای صنعتی را تحمل کنند. آنها بسیار مقاوم در برابر شعله هستند و همچنین در برابر جرقه های جوشکاری مقاوم هستند.

برای کاربردهایی که حفظ بهداشت محیط خاصی که کابل از آنجا عبور می کند مهم است، از این نوع کابل به طور گسترده استفاده می شود. آنها از رشد میکروبی در غلاف جلوگیری می کنند و در نتیجه از گسترش باکتری ها جلوگیری می کنند.

کاربردهای متداول: ساخت ماشین ابزار، مهندسی کارخانه، خطوط مونتاژ، خطوط تولید، صنعت خودروسازی

 

کابل POC

در کاربردهایی که فعالیت جوشکاری یا جرقه های زیادی وجود دارد، کابل های POC بهترین گزینه هستند. دارای استحکام مکانیکی بسیار بالا و مقاومت حرارتی 150 درجه سانتیگراد است. بنابراین، این کابل ها می توانند گرمای شدید را تحمل کنند و برای چنین کاربردهایی در دمای بالا مناسب هستند.

کاربردهای متداول: صنعت خودروسازی، جوشکاری

 

کابل الاستومر ترموپلاستیک (TPE)

TPE که به عنوان الاستومر ترموپلاستیک نیز شناخته می شود، نوعی لاستیک است که به خوبی برای کاربردهایی که کابل در معرض دما و ضربه (ضربه) بالاتر قرار می گیرد، مناسب است. همچنین برای استفاده در تمام شرایط آب و هوایی خوب است و برای صنایع غذایی نیز بسیار مناسب است.

کاربردهای متداول: صنایع غذایی، صنایع فولاد

 

انواع کابل اتوماسیون صنعتی بر اساس شبکه

چهار نوع کابل اصلی بر اساس مواد مورد استفاده وجود دارد:

• کابل جفت تابیده بدون محافظ (UTP)
• کابل جفت پیچ خورده محافظ (STP)
• کابل هم محور (Coaxial Cable)
• کابل فیبر نوری (Optical Fiber Cable)

کابل جفت تابیده بدون محافظ (UTP)

کابل جفت تابیده بدون محافظ (UTP) یک کابل جفت تابیده است که مجموعاً 8 سیم از هر جفت 4 جفت دارد. تمام این 8 سیم توسط یک کابل عایق پیچیده شده است. اما، بین سیم و کابل، هیچ محافظ سیم محافظ وجود ندارد.

این باعث می شود کابل بیشتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی و انواع دیگر نویز باشد. بنابراین، بیشتر در شبکه های اترنت محلی که تداخل نویز کمتری وجود دارد استفاده می شود.

 

کابل جفت پیچ خورده محافظ (STP)

کابل جفت تابیده شیلددار (STP) یک کابل جفت تابیده است که مجموعاً 8 سیم از هر جفت 4 جفت دارد. تمام این 8 سیم توسط یک کابل عایق پیچیده شده است. بین سیم و کابل، محافظ سیم محافظ وجود دارد.

این باعث می شود کابل کمتر در معرض تداخل الکترومغناطیسی و سایر انواع نویز قرار گیرد. بنابراین، پرکاربردترین کابل شبکه در کاربردهای اتوماسیون صنعتی است. گرانتر از کابل های UTPC است.

 

کابل کواکسیال (هم محور)

کابل کواکسیال (Coaxial Cable) رسانه ای است که داده ها را به شکل الکتریکی ولتاژ پایین منتقل می کند. از پنج لایه تشکیل شده است. اولین لایه پوشش پلاستیکی است. به عنوان یک محافظ برای کل کابل عمل می کند. لایه دوم عایق پوشش فلزی است که به عنوان محافظ در برابر صدا عمل می کند. لایه سوم رسانای یک نوار فلزی، فویل یا ترکیبی از هر دو است. لایه چهارم باز هم یک سپر عایق و آخرین لایه رسانای مس است. این کابل در برابر لامپ های فلورسنت، موتورها یا سایر انواع تداخل سیگنال بسیار مقاوم است.

کابل فیبر نوری (Optical Fiber Cable)

فیبر نوری رسانه ای است که از پالس های نور به همراه فیبر انتقال که شیشه، سیلیس یا پلاستیک است استفاده می کند. از چهار لایه تشکیل شده است. لایه بیرونی پوشش پلاستیکی است. لایه دوم روکش (شیشه یا پلاستیک کم تراکم) است. لایه سوم هسته و آخرین لایه فیبر است.

پرتوهای نور با اصل بازتاب داخلی از این فیبر عبور می کنند. همین امر باعث می شود نور از طریق کانال منعکس شود و تا انتها حرکت کند. چگالی دو لایه آخر به گونه ای حفظ می شود که پرتو نوری که از هسته عبور می کند، از روکش منعکس نمی شود و اطلاعات به صورت باینری، به عنوان دنباله ای از چشمک زدن های روشن یا خاموش به معنی 1 یا 0 منتقل می شود.

 

سایر تقسیم بندی کابل های مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی

انواع مختلفی از کابل ها وجود دارد که می توان آنها را با تعدادی ویژگی مهم مشخص کرد. این کابل ها در کاربردهای مختلف صنعتی برای فعال کردن منبع تغذیه و ارتباط سنسورها مورد استفاده قرار می گیرند. تعدادی از این کابل ها عبارتند از:

کابل با کانکتور: M8، M12 و M16

کابل ها می توانند انواع مختلفی از اتصالات داشته باشند که بر اساس شکل و تعداد پین ها متفاوت است. اگر سنسوری با اتصال M12 داشته باشیم، کانکتور کابلی که می خواهیم به آن وصل کنیم نیز باید این اندازه را داشته باشد. به عنوان مثال، در (اتصالات) سنسورها و در نتیجه کابل ها نیز طرح های مختلفی وجود دارد. اندازه های اصلی M8، M12 و M16 هستند.

پیدا کردن اندازه مناسب فقط یکی از مواردی است که باید هنگام انتخاب کابل بررسی کنید. هر سنسور بر اساس عملکرد خود، تعداد پین های متفاوتی دارد. اینها پین‌هایی هستند که سیگنال‌های الکتریکی از سنسور به کابل و برعکس، باید روی آنها اجرا شود. تعداد پین‌های کانکتور سنسور و کابل برای عملکرد کامل باید مطابقت داشته باشد. کابل 4 پین M12 روی سنسور 5 پین M12 کار خواهد کرد، اما عملکرد پین 5 وجود ندارد.

 

کابل های خمشی و کششی

کاربردهایی وجود دارد که در آن کابل ها باید به یک ربات (بازو) یا یک ماشین متحرک متصل شوند. بازوی رباتیک پنوماتیکی را در نظر بگیرید که شاسی ماشین را به هم جوش می دهد. به دلیل ماهیت دینامیکی این برنامه ها، خطر شکستگی کابل زیاد است. برای جلوگیری از این امر، کابل هایی از مواد مختلف وجود دارد که می توانند بدون شکستگی حرکت کنند، مانند TPE و PUR.

در اتوماسیون صنعتی به این نوع کابل های خم شونده، کابل های کششی نیز گفته می شود. اینها کابل هایی هستند که می توان آنها را از طریق یک زنجیر عبور یا می توان آنها را در یک بازوی ربات قرار داد. اینها برای استفاده در یک سیستم دائما در حال حرکت که در آن خطر شکستگی کابل زیاد است، مجهز شده اند.

خطر دیگر برای قطع شدن کابل، برنامه‌ای است که کابل یا کانکتور را نمی‌توان به راحتی در آن نصب کرد. به یک نوار نقاله با فضاهای بسیار باریک در طرفین مسیر فکر کنید. برای این کار، کابل هایی با کانکتور زاویه قائم وجود دارد. سپس کانکتور 90 درجه می چرخد تا کابل و کانکتور با هم فضای کمتری را از اتصال اشغال کنند.

 

رابط ها و کدگذاری رنگ

هر هسته در یک کابل دارای یک کد رنگ جداگانه است که مشخص می کند سیگنال در حال انتقال در کابل، برای چیست. به عنوان مثال، یک کابل 4 هسته ای را در نظر بگیرید که به یک اتصال 4 پین وصل شده است. سازنده سنسور (در دفترچه راهنما) مشخص می کند که کدام سیم کابل با کدام عملکرد ورودی / خروجی سنسور مطابقت دارد. یک سنسور از سیم سفید در کابل برای نوع سیگنال متفاوتی نسبت به دیگری استفاده می کند.

دلیل این امر تفاوت در رابط ها است. به طور خلاصه، یک رابط یا اتصال بین دو سیستم مختلف است. در این مورد، منظور سنسور و بقیه ماشین آلاتی است که به آن متصل است. یک رابط از سیم سفید برای تامین سیگنال های ورودی استفاده می کند، در حالی که یک سنسور با نوع رابط متفاوت از آن برای سیگنال teach استفاده می نماید.

 

جمع بندی

از کابل‌های توزیع برق برای خطوط تولید، ماشین‌آلات خودکار و سیستم‌های ایمنی گرفته تا کابل‌های ارتباط داده‌ای که مسئول اجرای روان تجهیزات کنترل حساس هستند، کابل‌ها برای عملیات حیاتی مورد اعتماد هستند.

کابل‌های صنعتی با کارایی بالا و تضمین کیفیت می‌توانند خطرات احتمالی برای اتوماسیون و برنامه‌های کنترل فرآیند را به حداقل برسانند و از قابلیت اطمینان عملیاتی در صنایعی که نیازمند عدم تعمیر در حین اجرای برنامه و خرابی های برنامه‌ریزی نشده بوده و در واقع قلب خطوط تولید و در اولویت هستند، اطمینان حاصل کنند.

کابل های ارتباطی اصلی مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی در این مقاله مورد بحث قرار گرفتند؛ اما قابل ذکر است که فراتر از کابل ها، استانداردها و پروتکل های زیادی برای ارتباطات صنعتی وجود دارد. موارد قابل توجه عبارتند از RS-232 و RS-485 که هر دو برای ارتباط سریالی استفاده می شوند. RS-232 استاندارد قدیمی برای ارتباط سریالی است. RS-485 استاندارد جدیدتر و سریعتر برای همین است در حالی که دامنه انتقال داده را گسترش می دهد.