Automaatse süsteemi juhtmetite värvid ja tüübid

Kaablid ja juhtmed – mis vahe neil on?

Neid termineid segatakse sageli omavahel, kuna nende tähenduste vahel on väike erinevus. Nende vahetu kasutamine ei ole tõsine viga, kuid täpsuse huvides selgitame erinevust:

• juhtmed – võivad olla isoleeritud tahke materjaliga või mitte, nende nimipingetase on kuni 6 kV ja neid paigaldatakse ainult siseruumidesse (sageli kaablikanalis)

• kaablid – neid võib kasutada kogu pingevahemikus ja need on alati väliselt isoleeritud, mistõttu võib neid paigaldada näiteks maasse või vette

Automatiseerimises kasutatavad juhtme- ja kaabeltüübid

Automatiseerimises kasutatavad põhilised kaablitüübid on toite- ja juhtkaablid. Neid kasutatakse seadme toiteks võrgust või juhtimiseks. Näiteks võib tuua temperatuurikindlad juhtkaablid, servokaablid, inverterist tulevad mootori juhtkaablid või halogeenivabad kaablid või halogeenjuhtkaablid – tulekindlad kaablid, mis takistavad hapniku juurdevoolu põlemiskohale ja summutavad seeläbi leegid.

Digitaaltehnoloogia, sealhulgas Etherneti arenguga on populaarsust kogunud andmesidekaablid ja kiudoptilised kaablid.

Ühes artiklis oleks raske kirjeldada kõiki tööstusautomaatikas kasutatavaid kaablite ja juhtmete tüüpe. Seetõttu esitame üldise jaotuse tüübi, otstarbe ja konstruktsiooni järgi:

Juhtmed

Kogus:

• ühejuhtmeline

• mitmesüdamik

Tüüp:

• alumiiniumjuhtmetega

• vasest juhtmetega

Varjestus

• varjestatud

• varjestamata

Keerditud

• keerutatud (keerutatud paar)

• pööramata

Kasutuse tüüp

• fiksrakendustele

• mobiilsetele rakendustele

Materjal

• polüvinüülkloriidist (PVC) valmistatud kaablid

• polüuretaanist (PUR) kaablid

• POC-kaablid

Juhtkaablid

Juhtkaablid on mõeldud ühendamiseks elektriseadmetega, vahelduvpingega (kuni 600 V ja sagedusega kuni 100 Hz) või alalispingega (kuni 1000 V) elektrijaotusseadmetega ümbritseva õhutemperatuuri vahemikus -50 kuni +50 kraadi Celsiuse järgi. Juhtkaableid kasutatakse elektrienergia edastamiseks juhtimis-, signalisatsiooni-, reguleerimis- ja kaitseskeemides ning mõõtesüsteemides.

Juhtkaablite juhtmed võivad olla ristlõikega 0,75–10 mm², valmistatud ühest vask- või alumiiniumtraadist, juhtmete arv on 4, 5, 7, 10, 14, 19, 27, 37.

Juhtmed võivad olla kummist isoleeritud, PVC-ga kaetud või polüetüleeniga isoleeritud. Juhtmed on manteldatud ja võivad olla kaetud kahe terasribast koosneva armeerimisega ning mõnikord ka kaitsekestaga.

Juhtmed – kaabli värvikoodid

Juhtkaablid on märgistatud järgmiselt: X0X1X2X3X4 – X5X6, kus X0 tähistab juhtme südamiku materjali: X – alumiinium, vask ei ole märgistatud, X – test; X1 tähistab südamiku isolatsioonimaterjali: X – kummi, X – polüvinüülkloriid, P – polüetüleen, Ps – isekustuv polüetüleen. X2 – mantel: V – polüvinüülkloriid, VGE – polüvinüülkloriid alumiinium- või vasfooliumist ühise varjestuse peal, H – mittesüttiv kummi (neurite), S – plii, X3 – armatuur: B – kaks teraslinti, Bb – üks profiiliga teraslint, K – tsingitud ümmargused terastraadid, mille juhtmed on kummist isoleeritud, Pb – juhtmed on ka PVC- või PE-isoleeritud, X4 – armeerimise kaitsekate: G – puudub, H – profiilita, Shv – PVC-voolik, X5 ja X6 – juhtmete arv ja ristlõige, mm².

Igal juhtkaablil on isoleeritud mitmesõrmelised juhtmed. Igal sõrmel on sinine vastusüdamik või sinine vastusüdamik, mille kõrval asub punane või roosa suunasüdamik.

Signaal- ja blokeerimiskaablid on mõeldud raudteevooluahelatele, tulekahjuautomaatikale, telegraafisüsteemidele ja muudele süsteemidele, mis töötavad pingega 300 V vahelduvvoolu ja 700 V alalisvoolu juures, ümbritseva õhu temperatuuril vahemikus -50 kuni +60 °C.

Ühejuhtmelised kaablid

Nende südamik koosneb ühest juhtimest (püsivates vastuvõtjates) või mitmest juhtimest koosnevast kiust (liikuvates vastuvõtjates). Need on enamasti valmistatud vasest, kuna see materjal on tugev, plastiline ja omab head elektrijuhtivust.

Ühejuhtmeliste kaablite kasutusnäited:

• juhtimiskapid

• kantavad keevitusseadmed

• kaabelharud

Mitmesüdamikuga kaablid

Mitmesoonelised kaablid koosnevad mitmest ühesoonelisest juhtimest, mis on ühendatud ühise välimise isolatsiooniga (kaitsekihiga). Juhtmete arv ei ole piiratud ning praktikas võib leida kaableid, millel on kuni 50 juhet. Turul on saadaval suur hulk erinevaid mitmesoonelisi kaableid ja juhtmeid, mis varieeruvad vastavalt kasutusotstarbele. Mitmesoonelised kaablid on, nagu ühesoonelised kaablidki, tavaliselt valmistatud vasest.

Mitmesooneliste kaablite kasutamise näited:

• kuivades ruumides krohvi peal

• kuivades ruumides krohvi all

Varjestatud kaablid

Varjestatud keerutatud paari kaablite kasutamine elektrikaablites kaitseb nende kaudu edastatavat signaali väliste või elektromagnetiliste häirete eest, mida tekitavad läheduses töötavad elektroonilised seadmed. Sellised elektrikaablid võimaldavad edastada analoog- ja digitaalsignaale tühise andmekaotusega. Siiski tuleb meeles pidada, et varjestatud kaablid täidavad neid funktsioone ainult siis, kui need on maandatud.

Varjestus on tavaliselt valmistatud alumiiniumfooliumist, vasest või alumiiniumist punutud võrgust. See võib olla ühe- või kahekihiline.

Varjestatud kaablite kasutusnäited

• kaasaegsed juhtimis- ja signalisatsioonisüsteemid

• mõõteseadmete ühendamine

• haiglad, bensiinijaamad, tööstushallid ja muud kohad, kus on vaja minimeerida elektromagnetilist kiirgust väljaspool võrku

Varjestamata kaablid

Need on kaablid, millel ei ole varjestust ei kogu kaabli ega üksikute juhtide puhul.

Varjestamata kaablite kasutamise näited

Projektid, kus ei nõuta suuremat vastupidavust elektromagnetilistele häiretele.

Pööratud paari kaablid (twisted pair)

Keerdpaari kaablid koosnevad ühest või mitmest kokku keeratud juhtmepaarist. See meetod aitab kõrvaldada elektromagnetilisi häireid ja vastastikuseid häireid (ristkõne).

Keerdpaari kaablite puhul on oluline näitaja nn keerdusamm. Mida väiksem see on, seda suurem on kaabli painduvus.

Keerditud juhtmetega kaablite kasutusnäited

Väänamata (lineaarsed) kaablid

Väänamata juhtmed on valmistatud juhtmetest, mis on paigutatud üksteise suhtes ühtlaselt, ilma väänamiseta.

Keerutamata kaablite kasutusnäited

Püsivalt paigaldatud vastuvõtjad

Servokaablid

Servokaableid kasutatakse servomehhanismide juhtimiseks – need on seadmed, mis koosnevad elektrimootorist, elektroonikast ja ühisesse korpusesse paigutatud reduktorist. Servokaablid peavad sageli ületama suuri vahemaid juhtimiskapi ja ajami vahel ning seetõttu iseloomustavad neid järgmised omadused:

• madal mahtuvus

• signaali sumbumine

• õlikindlus

• tulekindlus

• UV-kiirguse vastupidavus

Muud juhtkaablite tüübid:

• Halogeenivabad juhtkaablid

• Halogeenivabad juhtkaablid

• Kaablid mobiilsetele tarbijatele

• Kaablid statsionaarsetele tarbijatele

• Kaablid inverteriga töötavatele mootoritele

Signaal- ja blokeerimiskaablid

Signaal- ja blokeerimiskaablid valmistatakse ainult vasest juhtmetest, mille läbimõõt on 1,0 mm. Juhtmed ja mantel on isoleeritud polüetüleeniga või PVC-plastifikaatoriga. Kaabel võib olla tugevdatud kahe teraslindiga.

Tähistus on sarnane juhtkaablite omaga, ainult et esitähed on „SB“ – signaali- ja blokeerimiskaablid. Isoleeritud juhtmed või paarid on keeratud. Kaablis, milles on igas juhtmes rohkem kui 7 juhet, on kaks kõrvuti asetsevat juhet värvikoodiga märgistatud, et neid üksteisest ja teistest juhtmetest eristada.

Juhtmepaaride arv: 1, 3, 4, 10, 12, 14, 19, 24, 27, 30. Juhtmete arv: 2–61. Kaablitel võib olla alumiiniumlindist või metalliseeritud paberist valmistatud varjestus ning piki suunda paigutatud läbimõõduga 0,5–0,6 mm vasktraat, mis puutub varjestusega kokku kogu pikkuse ulatuses ja mille ülesandeks on varjestuse maandamine.

Andmesidekaablid

Praegusel Tööstus 4.0 ajastul, mis põhineb erinevat tüüpi andmete töötlemisel ja edastamisel, on andmesidekaablid muutunud üha olulisemaks. Need erinevad juhtkaablitest peamiselt juhtme ristlõike väiksema läbimõõdu poolest.

Kaablite peamine erinevus seisneb andmeedastuskiiruses. Tähised UTP, FTP ja SFTP viitavad erinevatele kiirustele, millega andmepakette vastu võetakse ja edastatakse.

Andmesidekaablid peaksid:

• edastama andmeid kiiresti ja turvaliselt

• olema vastupidavad võimalikele elektromagnetilistele häiretele

• omama piisavat läbilaskevõimet ja sumbumist seeriaülekandeks RS-232, RS-422 või RS-485 sidebussi kaudu.

Vasekaablid LAN-võrkudele

LAN-arvutivõrkude loomiseks kasutatakse mitmesoonelisi vaskkaableid. Nendes võrkudes võib leida nii varjestatud keerutatud paari kaableid, nagu U/FTP, F/UTP, Sc/FTP, F/FTP, kui ka varjestamata keerutatud paari kaableid, nagu U/UTP. Viimaseid kasutatakse palju sagedamini, kuna need on soodsamad.

Kaablid BUS-süsteemi ühenduste jaoks

BUS-kaableid kasutatakse tööstusprotsesside juhtimiseks. BUS-sidebuss edastab andmeid mikroprotsessorite süsteemides olevate seadmete vahel. BUS-sidekaablid on tavalistest vasekaablitest vastupidavamad ja sobivad paremini suure andmeedastuskiiruse jaoks. Kõige levinumad bussid on:

• Profibus

• Interbus

• Profinet,

• CAN-bus,

• DeviceNet Asi

• Ethernet

• Kiudoptiline kaabel

Kiudoptilised kaablid ehk optilised kiud on tehnoloogia, mis edastab teavet valgusimpulsside kujul klaas- või plastkiudu piki.

Üks kiudoptiline kaabel võib sisaldada erinevat arvu klaaskiude – alates mõnest kuni mitmesajani. Klaaskiu südamikku ümbritseb veel üks klaasikiht, mida nimetatakse mantliks. Puhvertoru kaitseb mantlit ning väliskest toimib üksiku kiu viimase kaitsva kihina.

Kiudoptilisi kaableid kasutatakse laialdaselt, kuna neil on vasekaablite ees mitmeid eeliseid. Nende eeliste hulka kuuluvad suurem ribalaius ja edastuskiirus.

Ethernet-kaablid

Ühendab üksikuid LAN-võrke ja tagab seadmetevahelise suhtluse, kasutades selleks sobivat protokolli, mis on võrgu ühine keel.

Varem kasutati Etherneti jaoks koaksiaalkaableid, näiteks 10BASE5 oli paks 12 mm koaksiaalkaabel laineimpedantsiga 50 ?. Tänapäeval on populaarsed valikud varjestatud (U/UTP) või varjestamata keerutatud paar (F/UTP) 8-juhtmeline (4

Kaablite värvid tööstusautomaatikas

Kaablite värvid võivad tootjate lõikes erineda. Siiski saame standardite PN-90/E-05023, PN-EN 60204-1 ja oma kogemuste põhjal eristada teatud seaduspärasusi:

Alalisvoolu (DC) puhul:

• punane – positiivne potentsiaal

• sinine või must – negatiivne potentsiaal

Vahelduvvoolu (AC) puhul:

• must, pruun, hall, valge, lilla, punane – üks neist värvidest tähistab faasijuhet. Värvi valik on suvaline ja sõltub tootjast.

• sinine – nulljuht

• roheline-kollane – PE ja PEN kaitsejuhtmed, mis tagavad kaitse elektrilöögi eest

Juhtmete ja kaablite märgistamine

Juhtmete ja kaablite tähistamiseks kasutatakse mitte ainult värvisüsteemi, vaid ka numbrilisi ja tähtmärgistusi. Need on seotud järgmiste muutujatega, esitatud järjekorras:

• tunnus

• nimipinge

• isolatsioonimaterjal

• sekundaarse mantli materjal

• täiendav teave

• juhtmete tüüp

• juhtmete arv

• teave selle kohta, kas kaabel on varustatud kaitsejuhiga

• juhtme nimiristlõige millimeetrites

Milline kaabel sobib teie rakenduseks?

Nagu eespool esitatud teabest näha, on kaablite vahel palju erinevusi ja muutujaid. Selguse huvides oleme koostanud tabeli, kus on loetletud iga kaabli tüübi peamised tehnilised andmed. See võimaldab teil kaableid võrrelda ja ühendusi luua.