Industrial Communication: Cabluri LAPP pentru date de joasă frecvenţă

Continuăm seria articolelor dedicate conceptului Industry 4.0 deoarece subiectul este în plină dezvoltare şi are nevoie de o bună tratare şi aprofundare. Dorim să stabilim doar criterii principiale care să ajute la selecție corectă a cablurilor şi sistemelor de conectică astfel încât utilizatorii să beneficieze de soluţiile optime.

LAPP are în portofoliul de produse un întreg brand comercial destinat cablurilor de date de joasă frecvenţă, conectori sau cabluri premufate, UNITRONIC®. Acesta cuprinde cabluri de date de joasă fecvenţă, cabluri pentru magistrale de date de tip AS-Interface,  Modbus, SUCOnet P, Modulink P, VariNet-P, Profibus DP, Profibus PA, CAN, DeviceNet, BUS IS, FOUNDATION Field, CC-Link, BUS SAFETY, INTERBUS, EIB / KNX, conectori pentru Profibus, Can, senzori sau actuatoare şi o gamă foarte largă de cabluri premufate şi accesorii.

Ce este specific cablurilor de date de joasă frecvenţă?  Răspunsul la această întrebare va soluţiona şi modul de proiectare şi realizare a acestora.

În primul rând discutăm despre cabluri destinate unor semnale mici, analogice sau digitale. Curenţii vehiculaţi prin aceste cabluri sunt cuprinse între µA şi zeci sau sute de mA deci secţiunile conductorilor sunt mici. În al doilea rând trebuie să privim la modul foarte serios protecţia semnalelor împotriva zgomotului electromagnetic, în special în cazul mediului industrial.

Protecţia împotriva interferenţelor electromagnetice se realizează ţinând cont în special de frecvenţă. Cea mai simplă cale de a proteja o pereche de conductori este torsadarea, procedeu care simetrizează geometric cei doi conductori din pereche faţă de sursele de câmp electromagnetic exterior. Astfel se obţine o rejecţie de mod comun, adică tensiunea indusă în conductorul “a “ are aceaşi valoare cu cea indusă în conductorul “ b “ şi suma lor este nulă. Pe măsură ce frecvenţa creşte, numărul de torsadări pe unitatea de lungime trebuie să crească. Cablurile din familia LYY (TP) sau LHH (TP) produse de LAPP sunt construite pe această logică.

Deoarece discutăm despre frecvenţe joase, a doua cale de a imuniza cablurile de date sunt ecranele din ţesătură de cupru cositorit. Adâncimea de pătrundere a câmpului electromagnetic exterior este în funcţie de frecvenţă şi de rezistivitatea materialului cu care este construit ecranul. În consecinţă, pentru frecvenţele zgomotului electromagnetic din mediul industrial, dominat de fundamentală şi armonicile inferioare, ecranul din ţesătură din liţe de cupru stanat reprezintă cea mai viabilă soluţie. Ecranul din folii de mase plastice laminate cu folii de aluminiu nu poate asigura protecţia la interferenţele electromagnetice fiind penetrat de către acestea. Deşi mulţi producători pun pe piaţă aceste tipuri de cabluri de date ecranate, sub acelaşi nume, o atenţie mărită trebuie acordată densităţii optice a ecranului. Un cablu ecranat cu o ţesătură cu ochiuri mari nu va oferi o protecţie corectă. LAPP, prin geometria ecranului şi densitatea liţelor din acesta, asigură o protecţie optimă a semnalelor.

Cum puteţi compara două cabluri care au aceeaşi denumire, număr de conductori şi secţiune ? Relativ uşor, comparând indexul cuprului (cantitatea de cupru utilizată pentru producerea unui kilometru de cablu ), valoare pe care un producător serios trebuie să o facă publică. Dacă presupunem că secţiunile conductorilor sunt reale, cablul care un index al cuprului mai mic va avea un ecran ţesut cu liţe mai subţiri sau cu densitate optică mai mică, deci nu va oferi o protecţie corectă la interferenţele electromagnetice! De aceea nu toate cablurile denumite, de exemplu, LiYCY oferă aceeaşi protecţie la interferenţele electromagnetice.

Următoarea cale de a creşte imunitatea împotriva interferenţelor este combinarea primelor două sisteme, adică prin torsadarea perechilor şi ecranul colectiv ţesut din liţe de cupru stanat.

În fine, dacă diafonia între perechi trebuie strict controlată, fiecare pereche în parte poate beneficia de ecran ţesut şi întregul cablu de un ecran colectiv ţesut din liţe de cupru stanat.

LAPP oferă toate aceste variante, atât pentru pozare fixă cât şi pentru mişcări repetitive. În acelaşi timp, sistemele de izolaţii pot fi gândite pentru aplicaţii în care agresiunile mecanice, termice sau chimice sunt la niveluri ridicate. De exemplu, UNITRONIC® FD CP (TP) plus are perechi torsadate şi ecran colectiv, izolaţii de conductor din poliolefină astfel încât să ofere capacitatea electrică redusă, şi manta din poliuretan care îi permite executarea mişcărilor repetitive, în sisteme de lanţ port-cablu între -40 şi + 80⁰C. Modul de realizare şi materialele utilizate permit garantarea a 10 milioane de cicluri de îndoire-dezdoire.

Cablurile destinate magistralelor de date au o altă logică de protejare împotriva interferenţelor electromagnetice. Deoarece în cazul acestora discutăm despre frecvenţe mai mari, simpla ecranare cu ţesătură din liţe de cupru stanat nu mai poate asigura o protecţie eficientă deoarece geometria ecranului permite penetrarea, prin golurile acestuia, a interferenţelor cu frecvenţe superioare. Din această cauză, sistemul de ecranare va beneficia de un ecran interior din folie de masa plastică aluminizată şi un ecran din ţesătură din liţe de cupru stanate. Acesta din urmă joacă şi rolul firului de drenă care echipotenţializează ecranul din folie. Şi, în acest caz, densitatea optică a ecranului ţesut joacă un rol decisiv fiindcă în mediul industrial câmpurile electromagnetice cu frecvenţă joasă sunt prevalente.

LAPP oferă produse premium care garantează o funcţionare corectă a  sistemului pe întreaga durată de viaţă a acestuia, pornind de la cabluri şi terminând cu partea de conectică. Doar pentru magistralele de date de tip Profibus, LAPP oferă 31 de tipologii de cabluri, pentru pozare fixă, pentru mişcări repetitive, pentru temperatură până la 180⁰C, cabluri destinate industriei alimentare, cabluri armate sau hibride.

Un aspect demn de remarcat este cel al cablurilor premufate destinate sezorilor şi actuatoarelor. Deşi piaţa oferă foarte multe variante este lesne de înţeles că cel realizat de producătorul de cabluri şi conectori va avea parte de cel mai înalt know-how.

LAPP oferă în acest segment atât produse standard cât şi produse realizate la cerere conform aplicaţiei clientului. Sistemul de producţie este semi-automatizat fapt care permite obţinerea unei calităţi premium constant.

Specialiştii LAPP România vă stau alături pentru alegerea celor mai potrivite produse care să garanteze funcţionarea ireproşabilă. Ne puteți contacta pe www.lapp.ro și pe shop.lapp.ro.

 Autor: Ing. Dan Ciortea LAPP România

 

Share