Trudno wyobrazić sobie funkcjonowanie systemów automatyki przemysłowej bez odpowiedniego okablowania zasilająco-sterującego. Parametry jakie muszą spełniać kable i przewody, zależą już co prawda od szczegółowej aplikacji, niemniej da się wyszczególnić grupy produktów do konkretnych rodzajów zastosowań. Przyjrzyjmy się zatem najczęściej stosowanym w przemyśle i w systemach automatyki grupom produktowym, znajdującym się w ofercie firmy HELUKABEL.
Na początku warto zastanowić się jaka jest różnica pomiędzy kablem a przewodem. W języku potocznym oba słowa stosowane są zamiennie, jednak w technicznej rzeczywistości terminy te określają dwa zupełnie różne produkty, które mają inną budowę i przeznaczenie. Ogólnie rzecz biorąc przewód to element obwodu elektrycznego lub elektrycznego-sygnałowego służący do prowadzenia prądu bądź sygnałów wzdłuż określonej drogi. Wykonany jest on z materiału przewodzącego prąd elektryczny, np. miedzi lub aluminium, najczęściej w postaci długiego drutu bądź linki – czyli kilku, kilkunastu lub kilkudziesięciu skręconych ze sobą na stałe śrubowo drutów. Niekiedy przewodnik formuje się też w postać tzw. szynoprzewodu, czyli sztywnej, płaskiej szyny prądowej (niekiedy może być to kształtownik lub rura) o dużych wymiarach.
Przewód czy kabel, oto jest pytanie ?
Pojedynczy, przewodzący prąd elektryczny drut, linka albo płaskownik szyny prądowej to elementy przewodu nazywane żyłami. Przewód zwiera zawsze tylko jedną żyłę, która może być zaizolowana lub nie. Innymi słowy, przewód to prosty, jednożyłowy łącznik elektryczny, który może być, ale nie musi, osłonięty zwykle najprostszą możliwą izolacją, której zadaniem jest tylko i wyłącznie izolowanie żyły pod względem elektrycznym. Obecnie na izolacje żył w przewodach stosuje się najczęściej różnego rodzaju tworzywa sztuczne takie jak np. PCV.
Z kolei kabel, to, zgodnie z międzynarodową nomenklaturą, wyrób złożony składający się z jednego lub kilku (bądź kilkunastu) najczęściej osobno izolowanych przewodów umieszczonych we wspólnej powłoce lub osłonie. Dodatkowo, składające się na kabel przewody mogą być wspólnie lub pojedynczo ekranowane, a ich izolacja może zawierać również elementy wzmocnienia mechanicznego takie jak, np. oplot czy stalowe linki. Co więcej, w kablu poszczególne żyły mogą być również zatapiane we wspólnej powłoce. Innymi słowy, każdy kabel jest złożonym przewodem, natomiast nie każdy przewód jest kablem – właśnie ze względu na swoją najprostszą możliwą budowę.
W tym miejscu warto też zwrócić uwagę na stosowane często w elektroenergetyce niezbyt poprawne rozróżnienie kabli i przewodów. Przyjmuje się tutaj, że kabel jest przewodem do zastosowań zewnętrznych, poza budynkami – na przykład kable ziemne czy napowietrzne – natomiast przewody montowane są wyłącznie wewnątrz budynków, bez względu na ich złożoną budowę. W ogólności termin kabel może odnosić się do konstrukcji, a przewód do pełnionej funkcji.
Jakie kable stosujemy w automatyce przemysłowej?
Firma HELUKABEL oferuje wiele typów kabli i przewodów przeznaczonych zarówno dla rozwiązań standardowych, jak również przygotowanych na indywidualne zamówienia klientów. Oferta dla przemysłu obejmuje m.in.: kable sterownicze, kable do przesyłu danych, przewody bezhalogenowe, światłowody (formalnie jest to medium optyczne, a nie tradycyjny kabel, jednak zaliczane jest do przewodów sygnałowych stosowanych w teleinformatyce i automatyce przemysłowej), kable do transmisji danych, kable telekomunikacyjne, kable płaskie czy przewody odporne na temperaturę. Przewody i kable dostępne są w różnych wykonaniach, w tym nabyć można kable odporne na czynniki chemiczne, atmosferyczne, działanie temperatur czy promieniowanie elektromagnetyczne.
Jednym z najczęściej wykorzystywanych w systemach automatyki przewodów są elastyczne kable sterownicze osłonięte i zabezpieczone specjalną izolacją z PCV oraz osłoną wykonaną również z PCV lub niekiedy zrobioną z polietylenu PE bądź polietylenu usieciowanego XLPE. Takie wykonanie gwarantuje doskonałą elastyczność niezbędną do prowadzenia sygnałów sterowania w systemach automatyki i na liniach produkcyjnych, nawet tam gdzie niezbędnych jest wiele zagięć i łuków. Coraz większa popularnością cieszą się również kable sterownicze w osłonie poliuretanowej PUR, które charakteryzują się dobrymi właściwościami, mechanicznymi (odporność na ścieranie), termicznymi i chemicznymi – w tym odpornością na chłodziwa maszynowe.
Ciekawą odmianą przewodów sterowniczych są kable bezhalogenowe i przewody samo gasnące, które nie podtrzymują płomienia. Przewody tego typu mogą być używane wszędzie tam, gdzie w wypadku pożaru nie może wydobywać się dym. Charakteryzują się one również zmniejszoną korozyjnością. Warto też wspomnieć o kablach bezhalogenowych w powłoce odpornej na działanie bioolejów (Bioflex) i mikroorganizmów (Kompoflex), które również odporne są na oleje obróbcze, środki chłodzące i smary.
Większość kabli stosowanych w automatyce charakteryzuje numerowanymi lub kolorowymi żyłami. Występują w wykonaniu z pojedynczym lub podwójnym ekranem, Dzięki temu mogą spełniać wymagania kompatybilności elektromagnetycznej i chronią przed zakłóceniami i interferencjami elektromagnetycznymi EMI. Przewody te mają zastosowanie w obwodach sterowania, obwodach pomiarowych oraz sygnalizacji. Stosowane są zarówno w przemyśle metalurgicznym, maszynowym, jak również wykorzystuje się je przy budowie ciągów technologicznych.
Czy transmisja danych w Automatyce jest ważna?
Coraz większe znaczenie w systemach automatyki ma przesył danych. Tutaj niezwykle istotne jest zagadnienia odpowiedniego dobrania przewodu, który zapewni wystarczająco dużą szybkość transmisji i odporność na mogące pojawić się zakłócenia elektromagnetyczne. Co ważne, przewody do powszechnie wykorzystywanych w systemach automatyki szeregowych interfejsów RS-232, RS-422 i RS-485 musza charakteryzować się odpowiednią tłumiennością oraz pojemnością. Firma HELUKABEL oferuje dla tego segmentu rynku kable sygnałowe z serii PAAR-TRONIC.
Co ważne, odpowiednich przewodów wymagają też magistrale systemowe typu BUS wykorzystywane standardowo do szeregowej i równoległej pakietowej transmisji danych. Najczęściej wykorzystuje się tutaj skrętkę dwużyłową. Warto wspomnieć, że magistrale typu BUS służą obecnie przede wszystkim do zarządzania procesami przemysłowymi, są również wykorzystywane również w przemyśle samochodowym (np. I2C). Różnice między sieciami BUS i tradycyjnymi systemami sterowania najlepiej obrazują przewody elektryczne wykorzystywane do ich budowy. W starszych, analogowych instalacjach automatyki i systemach sterowania stosowane były grube, trudne w prowadzeniu wielożyłowe kable o przekroju żył od 0,5 mm² do 1,5 mm². We współczesnych, cyfrowych instalacjach automatyki używane są przewody o przekrojach żył od 0,25 mm² do 0,5 mm². Dzięki temu znacznie łatwiej je prowadzić i układać w korytkach i trasach kablowych.
Czas Ethernetu
Obecnie w praktyce przemysłowej niezwykle popularne stało się wykorzystywanie kabli i standardu Ethernet. Wynika to m.in. z cyfrowej, przemysłowej rewolucji znanej pod nazwą Przemysłu 4.0 (Industry 4.0) oraz coraz większej powszechności i dostępności urządzeń zaliczanych do przemysłowego Internetu rzeczy IIoT (Industry Internet of Things).
Zazwyczaj przemysłowy kabel Ethernet składa się z dwóch lub czterech par przewodów otoczonych, w odróżnieniu od standardowych kabli teleinformatycznych UTP kat. 5e i kat. 6, metalowym ekranem. Przewody te zabezpieczone są dodatkowo otuliną termoaktywną. Przewody Ethernet pozwalają na osiąganie krótkich czasów reakcji na zdarzenia, dając przy tym jednocześnie możliwość łączenia ze sobą dużej ilości urządzeń znajdujących w dużych odległościach od siebie, lub nawet w innych lokalizacjach. Są wykonane z materiałów o podwyższonej elastyczności, odpornych na zginanie, skręcanie i negatywny wpływ środowiska. Dzięki temu system automatyki charakteryzuje się większym poziomem bezpieczeństwa i wyższą niezawodnością. W przewodach tych może być również prowadzone zasilanie (PoE – Power over Ethernet)
Sieci Ethernet odporne są na zakłócenia EMI i RFI, które mogą znacząco wpływać na efektywność pracy maszyn. Co ważne, bez problemu do tworzenia sieci można też wykorzystać standardową infrastrukturę i sprzęt IT taki jak routery, przełączniki, koncentratory dzięki czemu zmniejszyć można koszty instalacji, wszędzie tam gdzie nie ma specjalnych wymagań co do stosowania infrastruktury typowo przemysłowej. Nie bez znaczenia jest również fakt, że przemysłowe kable Ethernet pozwalają na stworzenie architektury P2P stanowiącej rodzaj sieci, w której następuje bezpośrednia wymiana informacji między urządzeniami bez konieczności przesyłania ich przez główne urządzenie kontrolujące.
Oczywiście, w ofercie HELUKABEL znaleźć można szereg przewodów i kabli do transmisji danych, począwszy od wspomnianej przed chwilą serii PAAR-TRONIC, poprzez ekranowane przewody transmisyjne DATAFLAM i DATAPUR, na kablach z serii RD, RE i JE skoczywszy. Z drugiej strony, wymienić należy serię kabli HELUKAT oraz PROFINET – są to rodziny przewodów przemysłowego Ethernetu, które opracowane i przeznaczone są specjalnie do transmisji danych w pakietowych sieciach przemysłowych. W zależności od wykonania przewody te są produkowane w wersjach ekranowanych i nieekranowanych, a także ze specjalnym zbrojeniem lub w postaci przewodu o zwiększonej giętkości. Podobnymi rozwiązaniami cechuje się seria przewodów PROFIBUS, dedykowana, jak sama nazwa wskazuje dla wszelkiego typu magistral pakietowych typu BUS, w tym dla jednego z najbardziej popularnych przemysłowych standardów PROFIBUS.
