这根线没选好,再高级的工业自动化也玩不转!
自动化不仅能节省人力、能源和材料,同时还能提高精度和质量。但一个潜在的弱点是,当今的工业机械和操作具有前所未有的系统复杂度,特别依赖于稳定的连接性来传输电力、控制和操作数据。一旦这种连接性遭到任何破坏,可能会导致重大的生产中断及昂贵的机器或最终产品损坏。
有鉴于此,为了最大限度地减少计划外维护及保持可靠的自动化操作,工业电缆解决方案的可靠性至关重要,以便稳定地连接自动化系统中的所有控制装置、传感器和执行器。
图 1:自动化环境中的工业电缆用于电力配送,以及控制信号和数据的传输(用于数据采集和操作监控)。目前,结合这些功能的电缆组件正在兴起,例如 Lapp USA的ÖLFLEX CONNECT定制电缆解决方案。(图片来源:Lapp USA)
工业自动化环境中的模块化电缆
模块化电缆和连接器是工厂组装的产品,使用一套通常压接或卡接在一起的标准化子组件,以实现快速和极其可靠的操作。在工业自动化以及建筑等其他行业中,基于模块化子组件的定制化电缆组件越来越普遍,这并不奇怪。
与传统电缆套件相比,模块化电缆可使现场安装工作量减少约 60%至 70%。这在很大程度上是因为模块化电缆组件使工厂人员或集成商技术人员无需实际连接电线,也无需在现场进行测试和故障排除。实际上,大多数传统电缆的安装过程都要求电工将电缆剪成所需的长度,剥去护套,并进行手工捻接。模块化电缆消除了这些繁琐的任务,甚至能提高可靠性;原因还是所有的定制、切割、连接和最终处理均通过可重复的工厂加工工序来执行。更重要的是,从销售定制组件的供应商处采购的电缆通常会在电缆发货前经过自动测试。这样一来,在设计阶段就可以完全指定应用特定的电缆,现场安装时只需将这些电缆插入机器部件即可。
采用屏蔽保护传输质量
电缆可能会受到来自其他地方的 EMI 干扰
- 工业电缆本身可能会产生 EMI
- 电缆可能会以其他方式充当辐射噪声的天线
图 3:Lapp USA 的 ÖLFLEX CONNECT SERVO 电缆包括电力和数据连接以及连接器,与 Siemens、Rockwell/AB、Indramat、Lenze 和 SEW 驱动器和伺服电机搭配使用更简单。这些电缆中的 EMC 屏蔽由制造商在自动化工序中完成,该工序去除电缆护套并铺设屏蔽层,使其与连接器360° 接触。(图片来源:Lapp USA)
工业电缆绝缘层选择
工业电缆护套
在一些电缆中,电气绝缘和外部保护功能是分开的,每种功能都使用最优的材料。在这种情况下,提供电绝缘的内层称为绝缘层,而提供保护的外层称为护套。这样可以同时提高韧性和柔性。
为了提供专门的保护,可以使用不同的护套材料,以防止磨损、液体、高温、化学品或微生物等威胁。一些常见的护套材料包括:
聚氨酯 (PUR) 具有高韧性和柔性,以及耐化学性、耐水性和耐磨性。但是,聚氨酯易燃。较差的电气性能意味着它不适合用作绝缘材料。
尼龙 具有出色的韧性、柔性,以及耐磨性和耐化学性。
氯丁橡胶 是一种合成热固性橡胶,具有优异的耐磨性、耐刺穿性、耐油性和耐溶剂性。它使用寿命长,常用于军事用途。
丁苯橡胶(SBR)是一种热固性橡胶,具有出色的耐磨性、耐油性和耐溶剂性。Mil-C-55668电缆采用了这种材料。
工业电缆的绞线排列
电缆内的各绞线可采用许多不同的方式来排列,以赋予不同的挠曲特性。
最后关于工业电缆连接器的说明
工业自动化的电缆连接器与电缆本身一样,也可进行定制。该主题将在另一篇文章中介绍,并将讨论这些连接器的各种组合(以及接头和夹持选项)。但是,值得注意的是,连接器越来越多地专门用于特定的组件,例如上面提到的伺服电机电缆。
此外,如今的电缆连接器提供高度专业化的设计,以保持对环境条件的耐受性。连接器的侵入防护等级采用与外壳相同的方式来评定,都是使用侵入防护 (IP) 代码来标示。这些代码由两位数字组成,其中第一位数字表示对异物和灰尘的防护等级,第二位数字表示对液体的防护等级。第一位数字范围从 0(无保护)到 6(尘密)。第二位数字范围从 0(无保护)到 8(1 米深水连续浸泡保护)。
在其他方面,电缆连接器的标准化几何形状也有助于简化规格。例如,模块化RJ连接器在数据传输电缆中越来越常见。请注意,在此上下文中,术语 RJ 代表标准插座,起源于其电话系统应用。从技术上而言,现代的模块化连接器实际上根本不是 RJ 连接器。这些连接器可以使用专用的压接工具快速而可靠地装配到端接电缆上。这些工具可以在一次操作中固定连接器并形成电接触。尽管工厂组装的电缆更为可靠,但这样允许在现场进行高效便捷的电缆组装。这种类型的连接器插头通常有一个卡舌,将连接器牢固地固定在插座上,并且通常有一个透明的塑料体,便于直观地检查内部触点。
有关此主题的更多信息,请阅读 Digi-Key 文章 《适合 工业应用的电缆:如何选择和使用,以确保设计成功》,以获得有关如何选择工业电缆的一些指导。
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