Najkritičniji čimbenik u izvedbi upravljačkog kabela nije samo materijal vodiča, već i cjelovitost oklopa i preciznost strategije uzemljenja . Primarni zadatak kontrolnog kabela je prijenos niskoenergetskih signala koji upravljaju motorima, ventilima i aktuatorima bez izobličenja od vanjske elektromagnetske buke. Kada je zaštita ugrožena, prekinuta na pogrešan način ili izostavljena radi smanjenja troškova, cijela petlja automatizacije postaje ranjiva na nepravilno ponašanje koje je poznato da je teško dijagnosticirati nakon instalacije.
Fizička granica između upravljačkog kabela i drugih tipova s više vodiča leži u klasi napona i karakteristikama signala. Kontrolni kabeli obično rade u Raspon od 600V do 1000V , zauzimajući sredinu između niskonaponskih instrumentacijskih kabela i srednjenaponskih napajanja. Za razliku od instrumentacijskih kabela koji upravljaju milivoltnim ili miliamperskim signalima iz senzora, upravljački kabeli prenose diskretne naredbe za uključivanje/isključivanje, struje releja i analogne signale kao što su petlje od 4-20 mA koje izravno moduliraju terenske uređaje.
Debljina izolacije odražava ovu ulogu. Standardni upravljački kabel od 14 AWG prema IEC 60228 obično ima PVC ili XLPE izolaciju debljine 0,8 mm do 1,0 mm , znatno teži od 0,4 mm koji se nalazi na osjetljivoj produžnoj žici termoelementa. Ova teža izolacija ne služi samo za dielektričnu čvrstoću, ona pruža mehaničku otpornost potrebnu za preživljavanje provlačenja kroz zavoje cijevi uz strujne kabele. Umotavanje vodiča također slijedi fleksibilne standarde klase 5 mnogo češće od energetskih kabela, jer kontrolni završeci često slijeću na upravljačke stezaljke s ograničenim prostorom za radijus savijanja.
Prodor električne buke slijedi predvidljivu fiziku, ali neodgovarajući završetak oklopa ostaje vodeći uzrok grešaka u sustavu upravljanja. Izbor između folije, pletenice ili kombinirane zaštite mora odgovarati frekvencijskom spektru očekivanih smetnji. Donja tablica prikazuje odgovarajuću vrstu zaštite za elektromagnetsko okruženje.
| Vrsta štita | Pokrivenost | Optimalno Protiv | Minimalni udar radijusa savijanja |
|---|---|---|---|
| Aluminijska/poliesterska folija | 100% fizički | Visokofrekventni EMI iznad 10 MHz | Zanemarivo; idealno za tijesne posude |
| Pokositrena bakrena pletenica | 70% do 95% | Niskofrekventna magnetska polja (50/60 Hz) | Povećava krutost za 1,5x u odnosu na foliju |
| Kombinacija pletenice od folije | 100% 85% | Vodovi VFD motora i okruženja mješovitih ladica | Zahtijeva pažljivo minimalno pridržavanje zavoja |
Kombinirani kabel s folijom i pletenicom spojen na upravljački krug pogona varijabilne frekvencije ilustrira praktično pravilo. Folija zaustavlja emitiranu visokofrekventnu buku koja curi iz izlaznog ožičenja pogona, dok pletenica pruža put niske impedancije do uzemljenja za magnetski inducirane struje koje zasićuju zaštitu samo od folije. Za samo uzemljenje, jednostrani završetak oklopa na sabirnici uzemljenja upravljačke ploče eliminira zujanje petlje uzemljenja koje se pojavljuje kada je oklop greškom spojen na oba kraja. Kraj terenskog uređaja treba odrezati u ravnini i zalijepiti kako bi se spriječio slučajni kontakt s kućištem uređaja, stvarajući točno jednu referentnu točku nula volta.
Odabirom promjera upravljačkog kabela isključivo prema tablicama jačine struje u NFPA 79 ili IEC 60364 previđaju se ograničenja pada napona jedinstvena za duge upravljačke petlje. Zavojnica releja s pragom uvlačenja od 80% nominalnog napona ne može se uspjeti zaključati čak i kada napajanje na ploči očita ispravno, jednostavno zato što otpor kontrolnog kabela pada previše volti na udaljenosti.
Razmotrite tipičnu instalaciju: svitak releja od 120 VAC koji troši 0,3 ampera i nalazi se 750 stopa od upravljačke ploče. Vodič od 18 AWG s otporom od približno 6,4 ohma na 1000 stopa stvara otpor dvožilne petlje od 9,6 ohma na 1500 stopa kružnog puta. Pad napona izračunava se na 0,3 A × 9,6 Ω, ili 2,88 volti . Iako se ovaj pad od 2,4% čini prihvatljivim, isti kabel od 18 AWG koji prolazi 1500 stopa do solenoidnog ventila koji troši 1,5 ampera gubi 14,4 volta, a pad od 12%. koji padne ispod praga od 85% koji mnogi solenoidi zahtijevaju za pouzdano uvlačenje. Povećanje na 14 AWG za tu specifičnu petlju nije konzervativna opcija, to je operativna potreba.
Kada omotač jednog kontrolnog kabela sadrži više upredenih parica, spajanje induktivnog opterećenja na susjedni par analognih signala može uzrokovati lažna očitanja. Fenomen je kapacitivni preslušavanje, a njegova veličina raste s duljinom kabela i strminom vremena porasta napona prijelaznog sklopa.
Najučinkovitija konstrukcijska tehnika za blokiranje ovoga je oklop pojedinačnih parova, koji se često nazivaju "pojedinačno oklopljeni i obloženi parovi". Svaki upredeni par dobiva svoj omot od folije i odvodnu žicu prije nego što se svi parovi skupe ispod općeg omotača. Za kabel koji povezuje analogni izlazni modul PLC-a s kontrolerom proporcionalnog ventila, pojedinačno oklopljeni par komandnih signala od 24 VDC ide uz par signala blokade od 120 VAC. Bez pojedinačnih oklopa, oštar izmjenični sklopni rub povezuje prijelaznu pojavu s komandnim signalom istosmjerne struje, uzrokujući podrhtavanje ventila. S pojedinačnim oklopima, svaka odvodna žica izvodi se na zasebnu točku priključnog bloka i uzemljuje na sabirnicu uzemljenja ploče, izolirajući krugove jedan od drugog jednako učinkovito kao da su u odvojenim cjevovodima. Inkrementalni trošak individualne zaštite obično se kreće 15% do 25% više nego konstrukcija koja se sastoji samo od općeg štita, djelić troškova rada za rješavanje problema kada preslušavanje ostane nedijagnosticirano.
Plašt kontrolnog kabela je prva i često jedina linija obrane od okoline kabelske police ili cijevi. Polivinil klorid ostaje standard za suhe poslovne interijere, ali njegova migracija plastifikatora na toplini i njegovo ukrućivanje na hladnoći isključuju ga za industrijske ekstreme. Kriteriji odabira praktične obloge usmjereni su na specifični mehanizam kvara s kojim će se instalacija suočiti.
U obradnim centrima preplavljenim tekućinama za rezanje topivim u vodi, standardni PVC plašt upija ta ulja, bubri i na kraju puca izlažući štit koroziji. A plašt od termoplastičnog elastomera ili poliuretana otporan je na to bubrenje i također podnosi stalno savijanje kabelske staze. Za postrojenja rafinerija ili kemijskih postrojenja gdje je izlijevanje ugljikovodičnih otapala vjerodostojan događaj, omotač od kloriranog polietilena pruža potrebnu kemijsku otpornost bez premije umreženog poliolefina bez halogena. Izbor ovisi o utvrđivanju je li primarna prijetnja mehanička abrazija, uranjanje u ulje ili ekstremna promjena temperature. Miješanjem ovih prioriteta—na primjer, korištenjem vrlo fleksibilnog poliuretanskog kabela u statičkoj kotlovnici s visokom temperaturom—isplaćuju se nepotrebne karakteristike performansi dok se smanjuje vijek trajanja toplinskog starenja.
Čak i ispravno specificirani upravljački kabel prerano otkazuje ako je instaliran protivno osnovnim pravilima odvajanja. Nacionalni električni kodeks i njegovi međunarodni ekvivalenti nalažu razdvajanje strujnih i upravljačkih krugova, ali fizička stvarnost pretrpane kabelske police često smanjuje te udaljenosti.
Pragmatično pravilo koje primjenjuju inženjeri za puštanje u rad je pravilo razmaka na temelju promjera : održavajte udaljenost od najmanje osam promjera najvećeg kabela za napajanje između napajanja i neoklopljenog upravljačkog kabela ili kabela zaštićenog samo folijom. Kada kabel za napajanje od 500 kcmil koji nosi izlaznu struju pogona promjenjive frekvencije teče paralelno s neoklopljenim kontrolnim kabelom od 16 AWG na udaljenosti od samo dva inča, inducirani uobičajeni napon može doseći nekoliko volti, dovoljno da izazove lažni visoki signal na digitalnoj ulaznoj kartici. Ako se nosač ne može prilagoditi odvajanju, križanje energetskih i upravljačkih kabela pod strogim kutom od 90 stupnjeva u potpunosti eliminira paralelno kretanje i smanjuje međusobnu induktivnu spregu. Ova tehnika jednog križanja, dosljedno primijenjena u cijelom objektu, često eliminira potrebu za skupim modulima optičke izolacije naknadno ugrađenim nakon kvarova pri puštanju u pogon.


Autorska prava © Wuxi Henghui Cable Co., Ltd. Sva prava pridržana.
