Industrielles Automatisierungskabel: So wählen Sie das richtige Kabel für Ihre Maschine aus

Eine automatisierte Produktionslinie ist ein schwieriger Ort, um ein Kabel zu verlegen. Eine Schleppkette kann mehrere Millionen Mal pro Jahr durchlaufen, ein Roboterhandgelenk dreht sich um mehrere Achsen und ein Servoantrieb drückt hohen Strom durch Leiter, die nur wenige Millimeter von einem Rückkopplungssignal entfernt sind. Wenn eine Maschine stoppt, ist das Kabel oft das letzte Bauteil, das jemand vermutet, und das erste, das einer Inspektion wert ist.

Bei der Wahl eines industriellen Automatisierungskabels geht es daher nicht darum, die dickste oder günstigste Option zu finden. Es geht darum, Konstruktionsdetails wie Verseilung, Isolierung, Abschirmung und Mantel an die Bewegung, Chemie und das elektrische Rauschen einer bestimmten Maschine anzupassen. In diesem Leitfaden werden die Kabelfamilien behandelt, aus denen ein typisches Automatisierungssystem besteht, die Art und Weise, wie sie ausfallen, und die Fragen, die es wert ist, vor der Bestellung gestellt zu werden.

Was macht ein Kabel für die industrielle Automatisierung geeignet?

Der Begriff Industrieautomatisierungskabel ist ein Überbegriff und kein einzelnes Produkt. Es deckt alles ab, von der 24-V-Steuerverkabelung innerhalb eines Schaltschranks bis hin zu abgeschirmten Motorkabeln, die entlang eines Portals verlaufen. Was die Guten gemeinsam haben, ist, dass sie für Bewegung, Lärm und Verschmutzung konzipiert sind und nicht für eine feste Installation innerhalb einer Wand.

• Feindrähtige Leiter. Bei der flexiblen Verseilung der Klassen 5 und 6 kann sich das Kupfer biegen, ohne dass es zu Kaltverfestigungen und Rissen kommt, was letztendlich zur Zerstörung eines starren Leiters in einer beweglichen Achse führt.
• Zweckmäßig ausgewählte Isolierung. Bei TPE, PUR, Silikon und XLPE gibt es jeweils unterschiedliche Flexibilität, Durchschlagsfestigkeit und Temperaturbereich, und die Wahl richtet sich in der Regel nach der heißesten Bedingung, der das Kabel ausgesetzt ist.
• Abschirmung bei schwachen Signalen. Ein Geflecht, eine Folie oder eine Kombination aus beidem hält Schaltgeräusche des Antriebs von Encodern, Sensoren und dem Busverkehr fern.
• Eine Jacke, die der Umwelt standhält. PUR hält Öl und Abrieb stand, PVC deckt allgemeine Plattenarbeiten ab und Silikon verdient seinen Platz in der Nähe von Wärmequellen.
• Konsistente Geometrie. Konzentrische Schichten, geeignete Füllstoffe und ein rundes Profil sorgen dafür, dass das Kabel in einer Kette stabil und in einer Verschraubung vorhersehbar bleibt.

Ein Kabel mit einer 400-V-Motorversorgung und ein Kabel mit einem Encodersignal sehen von außen vielleicht ähnlich aus, ihre Isolationsstärke, Schirmabdeckung und Kapazitätsziele unterscheiden sich jedoch. Die Verwendung eines Typs für beide Aufgaben ist eine der häufigsten und teuersten Abkürzungen in Automatisierungsprojekten.

Die wichtigsten Kabelfamilien in einem Automatisierungssystem

Die meisten Maschinen verwenden fünf oder sechs verschiedene Kabelfamilien, von denen jede eine andere Aufgabe erfüllt. Wenn Sie sie frühzeitig sortieren, ist der Rest der Auswahl einfacher.

Bei einer typischen Nachrüstung verursachen die Daten- und Rückkopplungskabel die meisten Unterbrechungen, da dort Abschirmung und Impedanz wichtiger sind als der Leiterquerschnitt. Ein gut spezifiziertes Buskabel sorgt beispielsweise dafür, dass die Kommunikation auch dann stabil bleibt, wenn es sich über mehrere Meter mit Antriebskabeln einen Kanal teilt.

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Es hilft auch, die Auswahl nach Anwendung und nicht nur nach Kabeltyp zu organisieren, da eine Verpackungslinie, eine CNC-Zelle und eine Roboter-Arbeitszelle sehr unterschiedliche Anforderungen an die gleiche Konstruktion stellen. Wir gruppieren diese Kombinationen in unserem nach Branchen Automatisierungslösungen Überblick, der oft ein schnellerer Ausgangspunkt ist als eine lange Produktliste.

Wo Automatisierungskabel zuerst versagen

Ausfälle beginnen selten im Kupfer. Sie beginnen damit, dass der Mantel, die Abschirmung oder die Litzenstruktur unter einer Bedingung aufgibt, die nie in die Spezifikation aufgenommen wurde.

• Kontinuierliches Biegen. Der Mantel reißt an der Stelle der maximalen Biegung, und der Schaden tritt normalerweise nach einigen Millionen Zyklen statt nach einigen tausend auf.
• Torsion. Ein Kabel, das für Biegung ausgelegt ist, ist nicht automatisch für Verdrehung ausgelegt, und mehrachsige Handgelenke verdrehen sich ständig.
• Öl, Kühlmittel und Hydraulikflüssigkeit. Standard-PVC quillt und wird bei Kontakt mit vielen Bearbeitungsflüssigkeiten weich. Hier zeigen PUR-Ummantelungen ihren Wert.
• Elektromagnetische Störungen. Ungeschirmte Signalpaare, die neben Antriebskabeln verlaufen, nehmen Schaltgeräusche auf und erzeugen zeitweilige Positionsfehler, die schwer aufzuspüren sind.
• Hitze. Motorgehäuse, Öfen und Schweißzellen bringen die Umgebungstemperaturen über die Grenzen von Allzweckverbindungen hinaus.
• Abrieb und Kettenverschleiß. Reibende Kabel aneinander oder an Führungsrollen verlieren ihre äußere Schicht, lange bevor die Leiter versagen.

Zwei davon verdienen besondere Aufmerksamkeit. Bei einer Kabelkette ist fast immer die Mantelmischung und der Biegeradius, mit dem das Kabel tatsächlich installiert wird, ausschlaggebend, nicht der im Datenblatt angegebene. Ein ordnungsgemäß ausgelegtes Schleppkettenkabel behält seine elektrische Leistung über Millionen von Zyklen hinweg, genau weil Abschirmung und Mantel so konzipiert sind, dass sie sich zusammen bewegen, anstatt sich gegenseitig zu bekämpfen.

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Abschirmungs- und Mantelmaterialien: Die stillen Entscheider

Wie eine Abschirmung aufgebaut ist

Folie mit Erdungsdraht verträgt hochfrequente Störungen gut und ist kostengünstig, während eine geflochtene Kupferabschirmung besser gegen niederfrequente Störungen geeignet ist und die mechanische Festigkeit erhöht. Kombinierte Schilde ergeben beides, allerdings auf Kosten des Gewichts und eines etwas größeren Durchmessers. Die Abdeckung ist ebenso wichtig wie die Art der Abschirmung: Ein 85-Prozent-Geflecht und ein 95-Prozent-Geflecht verhalten sich neben einem 15-kW-Antrieb ganz unterschiedlich. Verlegen Sie Leistungs- und Signalkabel grundsätzlich möglichst in getrennten Kanälen, kreuzen Sie diese im rechten Winkel, wenn dies nicht möglich ist, und verwenden Sie für alles unter 24 V geschirmte Konstruktionen.

Vergleich von Mantel- und Isolationsmaterialien

Eine praktische Auswahlsequenz

Wenn ein Projekt Dutzende von Kabelstrecken umfasst, sorgt das Durcharbeiten der gleichen kurzen Sequenz für jede einzelne dafür, dass die Spezifikation ehrlich bleibt.

1. Definieren Sie zunächst die Bewegung: statisch, gelegentliche Biegung, kontinuierliche Biegung oder Torsion. Alles Weitere ergibt sich aus dieser Antwort.
2. Bestätigen Sie den elektrischen Betrieb, einschließlich Spannungspegel, Stromstärke und ob ein Schutzerdungsleiter innerhalb desselben Kabels erforderlich ist.
3. Identifizieren Sie den Signaltyp und die Geschwindigkeit, da für analoge Messungen, Encoder-Feedback und Ethernet jeweils unterschiedliche Abschirmungs- und Impedanzanforderungen gelten.
4. Listen Sie die Umgebung auf: Öle, Kühlmittel, Wasser, Staub, UV-Strahlung und alle Anforderungen für Gefahrenbereiche.
5. Überprüfen Sie den Temperaturbereich im Betrieb und bei der Installation, da beide oft sehr unterschiedlich sind.
6. Überprüfen Sie die Installationsgeometrie, einschließlich des Mindestbiegeradius, des Kettenwegs und ob das Kabel befestigt, geführt oder frei hängend sein soll.
7. Bestätigen Sie die Zertifizierung und Dokumentation, insbesondere die CE- oder UL-Listung und die Testberichte, die Ihr Kunde oder Prüfer anfordern wird.

Bei mehrachsigen Roboterarmen deutet diese Reihenfolge normalerweise auf eine PUR-Konstruktion mit einer hohen Strangzahl und einer Abschirmung hin, die so ausgelegt ist, dass sie wiederholtem Verdrehen statt einfachem Biegen standhält.

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Zertifizierung, Anpassung und Lieferung

Exportorientierte Automatisierungsprojekte akzeptieren selten ein generisches Kabel. CE- und UL-Zulassungen, flammhemmende und raucharme, halogenfreie Optionen sowie dokumentierte Testdaten sind oft eher Teil der Kaufbedingung als ein nettes Extra. Kundenspezifische Längen, Aderfarbcodierungen, gedruckte Legenden und maßgeschneiderte Abschirmungen sind ebenso häufige Wünsche, denn ein Kabel, das auf Anhieb zur Maschine passt, spart einen ganzen Tag bei der Inbetriebnahme.

Als Hersteller mit eigener Produktionsbasis in Xuancheng, Anhui, kümmern wir uns um beide Enden dieses Sortiments: Standard-Steuerungs-, Daten-, Servo- und flexible Kabelfamilien sowie modifizierte Konstruktionen nach Kundenzeichnung. Die Wahl der Kabel ändert sich auch in gefährlichen Umgebungen, in denen ein einzelnes schwaches Glied in der Signalintegrität das gesamte Sicherheitssystem beeinträchtigen kann – ein Thema, auf das wir in diesem Artikel ausführlicher eingehen Instrumentierungskabel in explosionsgefährdeten Bereichen .

Es zusammenbringen

Industrielle Automatisierungskabel sind in den meisten Projektbudgets ein kleiner Posten und machen einen überraschend großen Anteil ungeplanter Ausfallzeiten aus. Um die häufigen Fehler zu vermeiden, reicht es in der Regel aus, die Entscheidung als technische und nicht als Kaufentscheidung zu betrachten und vor der Bestellung das Bewegungsprofil, die Umgebung und die Signalanforderungen aufzuschreiben. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Konstruktion zu einer bestimmten Achse passt, senden Sie uns die Anwendungsdetails und wir erarbeiten mit Ihnen die Optionen, von einem Standard-Steuerkabel bis hin zu einem vollständig maßgeschneiderten flexiblen Design.