انواع کابل اتوماسیون صنعتی و کاربرد آنها

سیستم‌ها و شبکه‌های صنعتی نقش بسیار مهم و حیاتی در اتوماسیون و بهبود عملکرد فرآیندهای صنعتی دارند. این سیستم‌ها با استفاده از فناوری‌های اتصال پیشرفته، انواع کابل‌های اتوماسیون صنعتی و جعبه‌های توزیع استاندارد، امکان ارتباط مطمئن و یکپارچه بین اجزای مختلف را فراهم می‌کنند. از طریق این شبکه‌های سیمی و گاهی بی‌سیم، داده‌ها و سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال بین دستگاه‌های میدانی، واحدهای کنترل و سیستم‌های کامپیوتری سطح بالا منتقل می‌شوند. این امر موجب بهینه‌سازی عملکرد و افزایش بهره‌وری نیز می‌شود. شناخت درست انواع کابل‌ها و کانکتورها و کاربرد دقیق آنها در بخش‌های مختلف سیستم‌های صنعتی، از جمله پیش‌شرط‌های اساسی برای جلوگیری از خرابی‌ها و ایجاد ارتباط پایدار در اتوماسیون صنعتی است. در ادامه انواع کابل های اتوماسیون صنعتی را معرفی می‌کنیم.

نقش کابل‌ها در عملکرد و پایداری سیستم‌های اتوماسیون

کابل‌ها به عنوان رسانه‌ای برای انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال بین دستگاه‌های میدانی، واحدهای کنترل و سیستم‌های کامپیوتری عمل می‌کنند. انواع مختلفی از کابل‌ها مانند کابل‌های برق، کنترل، داده و ابزار دقیق، هر کدام با ویژگی‌ها و طراحی خاص خود، موجب عملکرد بالا و ایمنی سیستم‌های خودکار می‌شوند. کابل‌های کنترل، وظیفه انتقال سیگنال‌های فرمان، اندازه‌گیری و حفاظتی را بین تجهیزات صنعتی بر عهده دارند و از تداخل الکترومغناطیسی و عوامل محیطی محافظت می‌کنند. این امر باعث افزایش قابلیت اطمینان و بهره‌وری در خطوط تولید و سیستم‌های اتوماسیون می‌شود.​

پایداری سیستم‌های اتوماسیون نیز به شدت وابسته به کیفیت و نوع کابل‌های استفاده‌شده است. کابل‌های صنعتی با مواد مقاوم در برابر استرس مکانیکی، سایش و عوامل شیمیایی، عمر مفید طولانی‌تری داشته و نیاز به تعمیرات پرهزینه را کاهش می‌دهند. همچنین کابل‌های داده مانند اترنت و کابل‌های ابزار دقیق، انتقال سریع و دقیق اطلاعات را در محیط‌های پیچیده صنعتی ممکن می‌سازند و به هماهنگی بهتر بین تجهیزات کمک می‌کنند. بنابراین انتخاب کابل مناسب با توجه به شرایط کاری و پشتیبانی از استانداردهای مربوطه، عاملی بسیار مهم در پایداری و کارایی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است.

پیامدهای استفاده از کابل نامناسب (نویز، خطای داده و خرابی)

استفاده از کابل نامناسب در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی می‌تواند باعث بروز مشکلات جدی مانند نویز، خطای داده و خرابی تجهیزات شود. به عنوان مثال، استفاده از کابل کنترل شیلددار نامناسب یا بدون محافظت کافی در برابر تداخل‌های الکترومغناطیسی، باعث ایجاد نویز در سیگنال‌های انتقالی می‌شود. این نویزها می‌توانند باعث خطا در خواندن داده‌ها، عملکرد نامناسب سنسورها و حتی قطع ارتباط بین دستگاه‌ها شوند. همچنین کابل‌های با مقاومت بالا یا کیفیت پایین باعث افت ولتاژ، افزایش دمای کابل و در نهایت آسیب به تجهیزات متصل می‌شوند. این موارد اغلب باعث خرابی‌های گسترده و تحمیل هزینه‌های بالای تعمیر می‌شوند.

در سیستم‌های پیچیده‌تر مانند سیستم‌های ابزار دقیق، استفاده از کابل ابزار دقیق شیلددار نامناسب می‌تواند پیامدهای جدی‌تری داشته باشد. این کابل‌ها باید قابلیت حفاظت از سیگنال‌های حساس در برابر تداخل‌های محیطی و نویز را داشته باشند، در غیر این صورت داده‌های ارسالی دچار خطا می‌شوند و دقت اندازه‌گیری و کنترل سیستم کاهش می‌یابد. خطا در داده‌های ابزار دقیق می‌تواند به اشتباه در تصمیم‌گیری‌های کنترلی، کاهش بهره‌وری و حتی توقف خط تولید منجر شود. در نتیجه انتخاب انواع کابل های اتوماسیون صنعتی مناسب، با توجه به نوع سیگنال، محیط کار و استانداردهای صنعتی، نقش بسیار زیادی در جلوگیری از این پیامدها دارد.

انواع کابل‌های مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی بر اساس کاربرد

کابل‌ها در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به عنوان رگ‌های ارتباطی عمل می‌کنند و انتخاب صحیح آنها برای عملکرد مطمئن و پایدار سیستم‌ها ضروری است. این کابل‌ها بسته به نوع کاربرد، ویژگی‌های فنی خاصی دارند و هر یک نقش مهمی در انتقال انرژی، سیگنال یا داده‌های حساس ایفا می‌کنند. در ادامه انواع کابل های اتوماسیون صنعتی را معرفی کرده و کاربردهای آنها را بیان می‌کنیم.

کابل‌های قدرت و کنترل

کابل‌های قدرت برای تأمین انرژی الکتریکی ماشین‌آلات، موتورها و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شوند، در حالی که کابل‌های کنترل وظیفه انتقال سیگنال‌های فرمان، اندازه‌گیری و حفاظتی را بر عهده دارند. این کابل‌ها معمولاً از جنس PVC یا PUR ساخته شده و مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی و تنش‌های مکانیکی دارند. کابل‌های کنترل وظیفه انتقال سیگنال‌های فرمان، اندازه‌گیری و حفاظتی بین دستگاه‌های صنعتی را برعهده دارند و در خطوط تولید، سیستم‌های ایمنی و ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کابل‌های سیگنال و ابزار دقیق

کابل‌های سیگنال و ابزار دقیق برای انتقال سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال از سنسورها و تجهیزات اندازه‌گیری به واحدهای کنترل مانند PLC استفاده می‌شوند. این کابل‌ها اغلب شیلددار هستند تا از تداخل الکترومغناطیسی محافظت کنند. تفاوت کابل کنترل و ابزار دقیق در نوع سیگنال و حساسیت آن است؛ برای مثال کابل ابزار دقیق برای سیگنال‌های حساس مانند خروجی سنسورها کاربرد دارد.

کابل‌های شبکه صنعتی

کابل‌های شبکه صنعتی مانند کابل‌های جفت تابیده (UTP و STP)، کواکسیال و فیبر نوری، برای اتصال تجهیزات کنترلی و انتقال داده‌های شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. کابل شبکه صنعتی استانداردهای خاصی دارد تا بتواند در محیط‌های پر نویز و سخت، عملکرد پایداری داشته باشد. ارتباط PLCها معمولاً از طریق کابل‌های شبکه صنعتی مانند Ethernet صنعتی، Profibus و Profinet برقرار می‌شود و استفاده از کابل مخصوص PLC متناسب با این پروتکل‌ها، نقش مهمی در پایداری و سرعت ارتباط دارد.

 اهمیت ویژگی‌های فنی در کابل‌های اتوماسیون صنعتی

ویژگی‌های فنی کابل‌ها مانند نوع مواد عایق، مقاومت حرارتی، استحکام مکانیکی و نوع شیلد، تأثیر مستقیمی بر عملکرد و طول عمر سیستم دارند. کابل‌های صنعتی باید در برابر تنش‌های محیطی، مواد شیمیایی، ارتعاشات مکانیکی و دماهای متغیر مقاوم باشند تا عملکرد پایدار سیستم تضمین شود.

نقش شیلد بافته‌شده و فویل در حذف نویز

شیلد بافته‌شده و فویل در کابل‌های شیلددار، از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری می‌کنند و دقت انتقال سیگنال را افزایش می‌دهند. این شیلد‌ها در محیط‌های پر نویز و برای انتقال سیگنال‌های حساس کاربرد بیشتری دارند.

کابل شیلددار یا بدون شیلد؟

کابل شیلددار برای انتقال سیگنال‌های حساس و در محیط‌های پر نویز مناسب است، در مقابل کابل بدون شیلد برای انتقال انرژی و در محیط‌های با نویز کم کاربرد دارد.

کاربرد زره در حفاظت مکانیکی کابل

زره فلزی یا پلاستیکی در کابل‌ها برای حفاظت از آسیب‌های مکانیکی مانند سایش، فشار و ضربه استفاده می‌شود و عمر مفید کابل را افزایش می‌دهد.

 اهمیت جنس ژاکت در محیط‌های مختلف  (PVC, PUR, TPE)

جنس ژاکت کابل (مانند PVC، PUR، TPE و LSZH) بر مقاومت در برابر مواد شیمیایی، دما و شرایط محیطی تأثیر دارد. به عنوان مثال کابل‌های با ژاکت TPE و PUR در صنایع جوشکاری و محیط‌های روغنی کاربرد گسترده دارند.​ استفاده از انواع کابل برای سنسورها و انتخاب صحیح کابل‌های شیلددار یا بدون شیلد، نقش مهمی در افزایش قابلیت اطمینان و دقت سیستم‌های اتوماسیون صنعتی دارد.

راهنمای انتخاب کابل مناسب برای سیستم‌های اتوماسیون

انتخاب کابل مناسب برای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، موجب عملکرد پایدار و بدون خطا می‌شود. این انتخاب باید با توجه به شرایط محیطی، نوع سیگنال و استانداردهای معتبر صورت گیرد تا از پیامدهای نامطلوب مانند خرابی، نویز و خطای داده جلوگیری شود. در ادامه چند گام مهم در انتخاب کابل مناسب را بیان می‌کنیم.

گام اول: شناخت محیط کاربری (دما، رطوبت، مواد شیمیایی)

محیط کاربری تأثیر مستقیمی بر نوع کابل مناسب دارد. برای مثال، در محیط‌های با دمای بالا یا رطوبت زیاد، باید از کابل‌های TPE یا PUR استفاده کرد، زیرا مقاومت بالایی در برابر شرایط سخت دارند. در صنایع شیمیایی نیز کابل‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی ضروری هستند. انتخاب کابل مناسب برای سنسورها نیز باید با توجه به محیط خاص آنها صورت گیرد.

گام دوم: تعیین نوع سیگنال و داده (آنالوگ، دیجیتال، شبکه)

نوع سیگنال و داده‌ای که باید منتقل شود، تعیین‌کننده نوع کابل است. برای سیگنال‌های آنالوگ و دیجیتال، بهتر است از کابل‌های شیلددار بهره برد. برای شبکه‌های صنعتی نیز کابل‌های جفت تابیده شیلددار یا فیبر نوری بهترین گزینه هستند.

گام سوم: توجه به استانداردهای بین‌المللی و ایرانی

گام آخر و مهم در انتخاب کابل مناسب، رعایت استانداردهای بین‌المللی و ایرانی در انتخاب کابل، تضمین‌کننده کیفیت و ایمنی سیستم است. انتخاب براساس استانداردهای کابل صنعتی، از خرابی‌های غیرمنتظره و مشکلات عملیاتی جلوگیری می‌کند. توجه داشته باشید که با توجه به نوع کابل، قیمت کابل اتوماسیون صنعتی نیز متفاوت خواهد بود.

بررسی کابل‌های رایج در اتوماسیون صنعتی (مرتبط با نام برندها و استانداردها)

انواع کابل‌ های اتوماسیون صنعتی بر اساس کاربرد و محیط متفاوت هستند و انتخاب صحیح آنها نقش مهمی در عملکرد پایدار و بدون خطا سیستم‌ها دارد. در ادامه کابل‌های رایج، با نام برندها و استانداردهای مختلف را بررسی می‌کنیم.​

کابل‌های مخصوص درایو موتور (VFD Cables)

در این بخش، ابتدا باید توضیح دهیم کابل VFD چیست؟ درواقع این کابل‌ها برای ارتباط بین درایوهای فرکانس متغیر و موتورها استفاده می‌شوند و مقاومت بالایی در برابر تداخل‌های الکترومغناطیسی دارند. به طور کلی کابل‌های VFD (درایو فرکانس متغیر) برای اتصال درایو به موتور طراحی شده‌اند و به دلیل تولید نویز الکترومغناطیسی بالا، باید شیلددار و مقاوم باشند. این کابل‌ها اغلب به صورت سه سیمه یا چند هسته‌ای شیلد شده عرضه می‌شوند و برای جلوگیری از انتقال نویز به سایر تجهیزات ضروری هستند. برندهای معتبر مانند LAPP، HELUKABEL و Belden این نوع از کابل‌ها را عرضه کرده و در تولید آنها استانداردهای IEC 61800-5-1 را رعایت می‌کنند.

کابل‌های رابط سنسور و عملگر

این کابل‌ها برای اتصال سنسورها و عملگرهای صنعتی به واحدهای کنترل استفاده می‌شوند و معمولاً از نوع جفت تابیده شیلد شده (STP) یا بدون شیلد (UTP) هستند. کابل‌های با کانکتورهای استاندارد مانند M8، M12 و M16 برای سنسورها رایج بوده و سطح نویزپذیری و دقت انتقال سینگال نیز دیگر تفاوت کابل‌ کنترل و ابزار دقیق است. 

کابل‌های رباتیک و زنجیره‌کش

کابل‌های رباتیک و زنجیره‌کش بسیار انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر خمش و سایش هستند و برای سیستم‌های متحرک مانند ربات‌ها و وسایل نقلیه خودکار (AGV) مناسبند. این کابل‌ها معمولاً شامل بخش‌های قدرت، سیگنال و داده در یک بسته هستند و برندهایی مانند Igus و LAPP آن‌ها را تولید می‌کنند. این کابل‌ها مطابق استانداردهای DIN EN 50214 و UL برای کاربردهای متحرک طراحی می‌شوند.

جمع‌بندی

با توجه به مطالب ذکر شده در این مطلب، انتخاب انواع کابل های اتوماسیون صنعتی با توجه به کاربرد، محیط کار و استانداردهای معتبر، موجب عملکرد پایدار، ایمن و بدون خطا در سیستم‌های اتوماسیون می‌شود. این انتخاب جلوی پیامدهای نامطلوب مانند نویز، خطای داده و خرابی را نیز می‌گیرد. اگر سوالی در زمینه انتخاب انواع کابل دارید، می‌توانید آن را از کارشناسان ما بپرسید.