Сельхозтехника Из-за физических, экологических и электрических опасностей подключение в производственной среде требует особого внимания на этапе выбора кабеля, проектировщикам приходится согласовывать сложный набор часто противоречащих друг другу требований.
Промышленный Интернет вещей (IIoT) в значительной степени зависит от кабелей для передачи данных, команд и питания между машинами, ИТ-системами и облаком. Однако из-за физических, экологических и электрических опасностей возможность подключения в производственной среде требует пристального внимания к выбору кабеля и проектированию трассы, и сами проектировщики должны принять сложный набор часто противоречащих друг другу приоритетов в отношении производительности и стоимости.
В этой статье мы рассмотрим проблемы с прокладкой кабелей в промышленных средах и средах IIoT и обсудим различия между коммерческими готовыми (COTS) и промышленными решениями. Далее мы покажем вам, как выбор правильного кабеля может повысить производительность и снизить совокупную стоимость владения (TCO), ключевую метрику при планировании IIoT.
Будут рассмотрены два примера применения: кабели частотно-регулируемого привода для электродвигателей и промышленных сетей Ethernet. Они были выбраны потому, что они иллюстрируют различные аспекты использования кабеля на заводе: работу с мощными нагрузками и быструю передачу данных по сети.
Промышленная среда – враг кабелей
Промышленные объекты включают производственные предприятия, нефтегазовые заводы, угольные шахты, очистные сооружения и транспортные системы, включая туннели и метро. Все эти среды враждебны для кабелей, и к опасностям относятся химический стресс, ультрафиолетовое (УФ) излучение, влажность, механическое напряжение, экстремальные температуры и вибрация.
В то же время кабель должен обеспечивать целостность сигнала и минимизировать потери сигнала, а также минимизировать влияние электромагнитных помех.
Возможные сбои могут поставить под угрозу безопасность оператора, вызвать проблемы с качеством и быть очень дорогостоящими: тысячи долларов теряются за каждую минуту потери продукции.
Механические опасности для кабелей на заводе включают удары, истирание, удары, напряжение и вибрацию. Кроме того, многие промышленные устройства находятся в постоянном движении: например, многоосевые станки, роботы, ветряные турбины, машины для захвата и размещения, системы автоматического перемещения и конвейерные системы. Кабели для этих приложений должны выдерживать повторяющиеся изгибы в течение сотен тысяч циклов.
Опасности, связанные с попаданием посторонних факторов, включают влагу, химические вещества и пыль. Во многих отраслях промышленности используются агрессивные химические вещества, и кабель авббшв должен выдерживать их длительное воздействие без ухудшения рабочих характеристик. Например, при производстве продуктов питания и напитков оборудование необходимо регулярно очищать водой под высоким давлением, смешанной с агрессивными химическими веществами, для соответствия строгим гигиеническим требованиям. Кабель неподходящего размера может позволить жидкости просочиться в трубопроводы.
Промышленные кабели часто подвергаются воздействию элементов как внутри, так и вне помещений. Возникающие в результате опасности включают чрезвычайно высокие или низкие температуры, ультрафиолетовое излучение (солнечный свет), влажность и даже кусание или инвазию корней деревьев.
С точки зрения протекания тока промышленная среда означает высокие токи, высокое напряжение, ненадлежащее заземление и электромагнитные помехи от аппаратов дуговой сварки, печей и оборудования HVAC. В случае заводской модернизации из-за нехватки места новые кабели могут быть проложены рядом с источниками помех, такими как двигатели и генераторы.
Давайте сравним риски в промышленной среде с рисками в типичной коммерческой среде. Коммерческие объекты, включая офисы, серверные комнаты и дома, работают в стабильном климате, создаваемом системой HVAC, что означает постоянный уровень температуры и влажности кабелей. Большая часть инфраструктурных кабелей проложена в воздушном пространстве над потолочными плитками или проложена внутри стен, где они могут оставаться нетронутыми в течение многих лет. Стандартные коммерческие среды, как правило, не содержат мелких твердых частиц, жидкостей и чрезмерных температур, поэтому коммерческие кабели не подвергаются воздействию пыли, влаги, химикатов, экстремальных температур или УФ-излучения.
кабель ТЭСК спроектированы так, чтобы выдерживать только те условия, в которых они будут использоваться, поэтому использование коммерческого кабеля в промышленных приложениях надежно приведет к высокой частоте отказов, производственным потерям, увеличению стоимости и снижению безопасности. Сравнение двух типов кабелей в серии стандартных испытаний показывает гораздо более высокие характеристики кабелей промышленного класса.