Kabely a vodiče – jaký je mezi nimi rozdíl?

Tyto pojmy jsou často zaměňovány, protože se jejich význam téměř neliší. Jejich zaměňování není závažnou chybou, ale pro přesnost si ujasněme rozdíl:

• vodiče – mohou být izolovány pevným materiálem, ale nemusí, mají jmenovité napětí do 6 kV a pokládají se pouze v interiérech (často v ochranných trubkách)

• kabely – mohou být použity v celém rozsahu napětí a jsou vždy izolovány zvenčí, takže mohou být pokládány například v zemi nebo ve vodě

Typy vodičů a kabelů používaných v automatizaci

Základním typem kabelů používaných v automatizaci jsou napájecí a řídicí kabely. Ty se používají k napájení zařízení z elektrické sítě nebo k řízení. Příkladem jsou teplotně odolné řídicí kabely, servokabely, kabely pro řízení motorů z měniče nebo bezhalogenové kabely nebo halogenové řídicí kabely – ohnivzdorné kabely, které brání proudění kyslíku do oblasti požáru a tím uhasí plameny.

S rozvojem digitálních technologií, včetně sítě Ethernet, získaly na popularitě datové kabely a optické kabely.

Bylo by obtížné popsat všechny typy kabelů a vodičů používaných v průmyslové automatizaci v jednom článku. Proto uvádíme obecné rozdělení podle typu, účelu a konstrukce:

Žíly

Množství:

• jednožilové

• vícejádrové

Typ:

• s hliníkovými vodiči

• s měděnými vodiči

Stínění

• stíněné

• nestíněné

Kroucené

• kroucené (kroucená dvojlinka)

• nekroucený

Typ aplikace

• pro pevné aplikace

• pro mobilní aplikace

Materiál

• kabely z polyvinylchloridu (PVC)

• kabely z polyurethanu (PUR)

• kabely POC

Ovládací kabely

Ovládací kabely jsou určeny pro připojení k elektrickým zařízením, zařízením v elektrických rozvodnách se střídavým napětím (do 600 V a frekvencí do 100 Hz) nebo stejnosměrným napětím do 1000 V při teplotě okolí od -50 do +50 stupňů Celsia. Ovládací kabely se používají k přenosu elektrické energie v řídicích, signalizačních, regulačních a ochranných obvodech a v měřicích systémech.

Řídicí kabely mohou mít vodiče o průřezu od 0,75 do 10 mm2 vyrobené z jednoho měděného nebo hliníkového drátu, počet vodičů - 4, 5, 7, 10, 14, 19, 27, 37.

Vodiče mohou být izolovány gumou, potaženy PVC plastem, izolovány polyethylenem. Vodiče jsou opláštěny a mohou být pokryty pancířem ze dvou ocelových pásů a někdy i ochranným krytem.

Ovládací vodiče ? barevné označení kabelů

Ovládací kabely jsou označeny následovně: X0X1X2X3X4 - X5X6, kde ?0 je - materiál jádra: ? - hliník, měď není označena, ? - test, ?1 - izolační materiál jádra: ? - guma, ? - polyvinylchlorid, P - polyethylen, Ps - samozhášivý polyethylen. X2 - plášť: V - polyvinylchlorid, VGE - polyvinylchlorid přes společný stín z hliníkové nebo měděné fólie, H - nehořlavá guma (neurit), S - olovo, X3 - pancéřování: B - dvě ocelové pásky, Bb - jedna profilovaná ocelová páska, K - pozinkované kulaté ocelové dráty s gumovou izolací vodičů, Pb - také s PVC nebo PE izolací vodičů, X4 - ochranný plášť pancéřování: G - žádný, H - neprofilovaný, Shv - PVC hadice, X5 a X6 - počet a průřez vodičů, mm2.

Každý řídicí kabel má izolované vodiče. Každý pramen má protilehlé jádro v modré barvě nebo modré barvě s směrovým jádrem v červené nebo růžové barvě vedle něj.

Signální a blokovací kabely jsou určeny pro železniční obvody, požární automatizaci, telegrafní a jiné systémy pro 300 V AC a 700 V DC, při teplotách okolí od - 50 do + 60 °C.

Jednovodičové kabely

Jejich jádro tvoří jeden vodič (pro pevné přijímače) nebo svazek více vodičů (pro mobilní přijímače). Nejčastěji jsou vyrobeny z mědi, a to díky pevnosti, tažnosti a vysoké vodivosti tohoto materiálu.

Příklady použití jednožilových kabelů:

• řídicí skříně

• přenosná svařovací zařízení

• kabelové svazky

Vícekabelové kabely

Vícekabelové kabely se skládají z několika jednožilových vodičů, které jsou spojeny společnou vnější izolací (ochrannou vrstvou). Počet vodičů není omezen a v praxi se vyskytují kabely s až 50 vodiči. Na trhu je k dispozici velké množství různých typů vícekabelových kabelů a vodičů, které se liší podle použití. Vícekabelové kabely jsou stejně jako jednožilové kabely obvykle vyrobeny z mědi.

Příklady použití vícežilových kabelů:

• na omítce v suchých prostorách

• pod omítkou v suchých místnostech

Stíněné kabely

Použití stíněných kabelů s kroucenými páry v elektrických kabelech chrání signál přenášený prostřednictvím těchto kabelů před vnějšími nebo elektromagnetickými rušivými vlivy generovanými elektronickými zařízeními pracujícími v těsné blízkosti. Tyto elektrické kabely umožňují přenos analogových a digitálních signálů se zanedbatelnou ztrátou dat. Je však třeba mít na paměti, že stíněné kabely budou plnit tyto funkce pouze v případě, že jsou uzemněny.

Stínění je obvykle vyrobeno z hliníkové fólie, měděného opletení nebo hliníkového opletení. Může být jednoduché nebo dvojité.

Příklady použití stíněných kabelů

• pokročilé řídicí a signalizační systémy

• připojení měřicích zařízení

• nemocnice, čerpací stanice, průmyslové haly a další místa, kde je nutné minimalizovat elektromagnetické emise mimo síť

Nestíněné kabely

Jedná se o kabely, u kterých nebylo použito stínění ani na celý kabel, ani na jednotlivé vodiče.

Příklady použití nestíněných kabelů

Investice, u nichž není vyžadována vyšší odolnost proti elektromagnetickému rušení.

Kabeláž s kroucenými páry (twisted pair)

Kabel s kroucenými páry se skládá z jednoho nebo více párů vodičů, které jsou spolu zkrouceny. Tento postup slouží k eliminaci elektromagnetického rušení a vzájemného rušení (přeslechu).

Parametrem, který má u kabelů s kroucenými páry význam, je tzv. rozteč kroucení. Čím je menší, tím větší je flexibilita kabelu.

Příklady použití lankových vodičů

Kabel bez torze (lineární)

Kroucení odolné vodiče jsou vyrobeny z vodičů, které jsou umístěny rovnoměrně vůči sobě, bez kroucení.

Příklady použití nekroucených kabelů

Pevné přijímače

Servokabely

Servokabely se používají k ovládání servomechanismů – zařízení, která se skládají z elektromotoru, elektroniky a převodovky uzavřených ve společném krytu. Servokabely často musí překlenout velké vzdálenosti mezi ovládací skříní a pohonem, a proto se vyznačují vlastnostmi, jako jsou:

• nízká kapacita

• útlum

• odolnost proti oleji

• odolnost proti ohni

• odolnost proti UV záření

Další typy ovládacích kabelů:

• Halogenové ovládací kabely

• Bezhalogenové ovládací kabely

• Kabely pro mobilní spotřebiče

• Kabely pro pevné přijímače

• Kabely pro motory poháněné střídačem

Signalizační a zabezpečovací kabely

Signalizační a zabezpečovací kabely se vyrábějí výhradně s měděnými vodiči o průměru 1,0 mm. Jádra a plášť jsou izolovány polyethylenem nebo PVC změkčovadlem. Mohou být pancéřovány dvěma ocelovými pásky.

Označení je podobné jako u řídicích kabelů, pouze první písmena jsou „SB“ – signální a zabezpečovací kabely. Izolované vodiče nebo páry jsou kroucené. V kabelu s více než 7 vodiči v každém vodiči jsou dva sousední vodiče barevně odlišeny, aby se odlišily od sebe navzájem a od ostatních vodičů.

Počet párů vodičů: 1, 3, 4, 10, 12, 14, 19, 24, 27, 30. Počet vodičů: od 2 do 61. Kabely mohou mít stínění z hliníkové pásky nebo metalizovaného papíru a měděný drát o průměru 0,5–0,6 mm položený podélně, který je v kontaktu se stíněním po celé jeho délce a slouží k uzemnění stínění.

Datové komunikační kabely

V současné éře Průmyslu 4.0, která je založena na zpracování a odesílání různých typů dat, získaly datové kabely na významu. Od řídicích kabelů se liší hlavně menším průřezem vodičů.

Hlavním rozdílem mezi kabely je rychlost přenosu dat. Označení UTP, FTP a SFTP odkazují na různé rychlosti, kterými jsou datové pakety přijímány a odesílány.

Datové kabely by měly:

• přenášet data rychle a bezpečně

• být odolné vůči potenciálnímu elektromagnetickému rušení

• mít dostatečnou kapacitu a útlum pro sériový přenos pomocí komunikační sběrnice RS-232, RS-422 nebo RS485.

Měděné kabely pro sítě LAN

Pro vytvoření počítačových sítí LAN se používají měděné lankové kabely. V těchto sítích najdete jak stíněné kroucené párové kabely, jako jsou U/FTP, F/UTP, Sc/FTP, F/FTP, tak nestíněné kroucené párové kabely, jako jsou U/UTP. Ty druhé se používají mnohem častěji kvůli jejich dostupnější ceně.

Kabely pro připojení systémů BUS

Kabel BUS se používá k řízení průmyslových procesů. Komunikační sběrnice BUS přenáší data mezi zařízeními v mikroprocesorových systémech. Komunikační kabely BUS jsou robustnější než standardní měděné kabely a jsou vhodnější pro vysoké datové rychlosti. Nejběžnější sběrnice jsou:

• Profibus

• Interbus

• Profinet,

• CAN-bus,

• DeviceNet Asi

• Ethernet

• Optický kabel

Optické kabely, neboli optická vlákna, označují technologii, která přenáší informace ve formě světelných impulsů podél skleněného nebo plastového vlákna.

Optický kabel může obsahovat různý počet těchto skleněných vláken – od několika málo až po několik set. Jádro skleněného vlákna obklopuje další vrstva skla, tzv. plášť. Plášť chrání vrstva nárazníkové trubice a vrstva pláště funguje jako finální ochranná vrstva pro jednotlivé vlákno.

Optické kabely jsou široce používány díky svým výhodám oproti měděným kabelům. Mezi tyto výhody patří vyšší šířka pásma a přenosové rychlosti.

Ethernetové kabely

Propojují jednotlivé sítě LAN a zajišťují komunikaci mezi zařízeními pomocí vhodného protokolu, který je společným jazykem sítě.

Dříve se pro ethernet používaly koaxiální kabely, např. 10BASE5 byl tlustý 12mm koaxiální kabel s vlnovou impedancí 50 ?. Mezi oblíbené volby dnes patří stíněné (U/UTP) nebo nestíněné kroucené páry (F/UTP) s 8 vodiči (4

Barvy kabelů v průmyslové automatizaci

Barvy kabelů se mohou lišit v závislosti na výrobci. Na základě norem PN-90/E-05023, PN-EN 60204-1 a našich vlastních zkušeností však můžeme rozlišit určité zákonitosti:

Pro stejnosměrný proud (DC):

• červená – kladný potenciál

• modrá nebo černá – záporný potenciál

Pro střídavý proud (AC):

• černá, hnědá, šedá, bílá, fialová, červená – jedna z těchto barev označuje fázový vodič. Volba barvy je libovolná a závisí na výrobci.

• modrá – nulový vodič

• zelenožlutá – ochranný vodič PE a PEN, který poskytuje ochranu před úrazem elektrickým proudem

Označení vodičů a kabelů

K označení vodičů a kabelů se používá nejen barevný systém, ale také číselné a písmenné značení. Tyto značky se vztahují k následujícím proměnným v uvedeném pořadí:

• identifikace

• jmenovité napětí

• materiál izolace

• materiál sekundárního pláště

• doplňkové informace

• typ vodičů

• počet vodičů

• informace o tom, zda je kabel vybaven ochranným vodičem

• jmenovitý průřez vodiče v mm

Který kabel je vhodný pro vaši aplikaci?

Jak je patrné z výše uvedených informací, mezi kabely existuje mnoho proměnných a rozdílů. Pro větší přehlednost jsme v tabulce uvedli hlavní specifikace jednotlivých typů kabelů. To vám umožní porovnat kabely a provést opravy.