Cabo para automação industrial: como escolher o cabo certo para sua máquina

Uma linha de produção automatizada é um lugar difícil para passar um cabo. Uma corrente de arrasto pode circular vários milhões de vezes por ano, um pulso de robô gira através de vários eixos e um servo-drive empurra alta corrente através de condutores situados a apenas alguns milímetros de um sinal de feedback. Quando uma máquina para, o cabo costuma ser o último componente que alguém suspeita e o primeiro que vale a pena inspecionar.

Portanto, escolher um cabo de automação industrial não significa encontrar a opção mais espessa ou mais barata. Trata-se de combinar detalhes de construção, como torção, isolamento, blindagem e revestimento, com o movimento, a química e o ruído elétrico de uma máquina específica. Este guia aborda as famílias de cabos que compõem um sistema de automação típico, as formas como eles falham e as perguntas que vale a pena fazer antes de fazer um pedido.

O que torna um cabo adequado para automação industrial?

A frase cabo de automação industrial é um termo genérico, não um produto único. Ele cobre tudo, desde a fiação de controle de 24 V dentro de um gabinete até cabos blindados de motor que passam ao longo de um pórtico. O que os bons compartilham é que foram projetados para movimento, ruído e contaminação, e não para uma instalação fixa dentro de uma parede.

• Condutores de fio fino. O encordoamento flexível de classe 5 e classe 6 permite que o cobre dobre sem endurecer e rachar, o que eventualmente destrói um condutor rígido em um eixo móvel.
• Isolamento específico para a finalidade escolhida. TPE, PUR, silicone e XLPE comercializam flexibilidade, rigidez dielétrica e faixa de temperatura de maneira diferente, e a escolha geralmente segue a condição mais quente que o cabo verá.
• Blindagem onde os sinais são fracos. Uma trança, uma folha ou uma combinação de ambos mantém o ruído de comutação do inversor longe dos codificadores, sensores e tráfego do barramento.
• Um casaco que resiste ao meio ambiente. O PUR lida com óleo e abrasão, o PVC cobre o trabalho geral do painel e o silicone ganha seu lugar perto das fontes de calor.
• Geometria consistente. Camadas concêntricas, enchimentos adequados e um perfil redondo mantêm o cabo estável dentro de uma corrente e previsível em uma prensa-cabo.

Um cabo que transporta uma alimentação de motor de 400 V e um cabo que transporta um sinal do encoder podem parecer semelhantes vistos de fora, mas a espessura do isolamento, a cobertura da blindagem e os alvos de capacitância são diferentes. Usar um tipo para ambos os trabalhos é um dos atalhos mais comuns e mais caros em projetos de automação.

As principais famílias de cabos em um sistema de automação

A maioria das máquinas utiliza cinco ou seis famílias de cabos distintas, cada uma realizando um trabalho diferente. Classificá-los antecipadamente torna o resto da seleção mais simples.

Em um retrofit típico, os cabos de dados e de realimentação causam o maior número de interrupções, porque a blindagem e a impedância são mais importantes do que a bitola do condutor. Um cabo de barramento bem especificado, por exemplo, mantém a comunicação estável mesmo quando compartilha um duto com cabos de acionamento por vários metros.

Cabo Ethernet Industrial Blindado Cat6 para Automação Cabo Ethernet industrial categoria 6 com blindagem geral e por par, adequado para modernizações que necessitam de transmissão estável de dados e feedback. Ver Produto →

Também ajuda a organizar a seleção por aplicação e não apenas por tipo de cabo, porque uma linha de embalagem, uma célula CNC e uma célula de trabalho robótica impõem demandas muito diferentes à mesma construção. Agrupamos essas combinações por setor em nosso soluções de automação visão geral, que geralmente é um ponto de partida mais rápido do que uma longa lista de produtos.

Onde os cabos de automação falham primeiro

As falhas raramente começam no cobre. Eles começam na jaqueta, na blindagem ou na estrutura dos fios, desistindo sob uma condição que nunca entrou nas especificações.

• Flexão contínua. A jaqueta racha no ponto de curvatura máxima e o dano geralmente aparece após alguns milhões de ciclos, em vez de alguns milhares.
• Torção. Um cabo classificado para dobrar não é automaticamente classificado para torcer e os pulsos multieixos torcem constantemente.
• Óleo, líquido refrigerante e fluido hidráulico. O PVC padrão incha e amolece em contato com muitos fluidos de usinagem, e é aí que as jaquetas PUR mostram seu valor.
• Interferência eletromagnética. Pares de sinais não blindados que passam ao lado dos cabos do inversor captam ruídos de comutação e produzem erros de posição intermitentes que são difíceis de rastrear.
• Aquecer. Carcaças de motores, fornos e células de soldagem elevam a temperatura ambiente além dos limites dos compostos de uso geral.
• Abrasão e desgaste da corrente. Os cabos que se esfregam uns contra os outros ou contra os rolos-guia perdem sua camada externa muito antes de os condutores falharem.

Duas delas merecem atenção especial. Em uma cadeia de cabos, o fator decisivo é quase sempre o composto da capa e o raio de curvatura com o qual o cabo é realmente instalado, e não aquele impresso na folha de dados. Um cabo de esteira de arrasto com classificação adequada mantém seu desempenho elétrico ao longo de milhões de ciclos precisamente porque a blindagem e a capa foram projetadas para se moverem juntas em vez de lutarem entre si.

Cabo de corrente de arrasto blindado TRVVP para sistemas de elevador Cabo móvel flexível com blindagem geral para elevadores, suportando sinais de controle, dados, vídeo e barramento no movimento do eixo alternativo. Ver Produto →

Materiais de blindagem e revestimento: os decisores silenciosos

Como a blindagem é construída

A folha com fio dreno lida bem com ruídos de alta frequência e é barata, enquanto uma blindagem de cobre trançada é melhor para interferência de baixa frequência e adiciona resistência mecânica. Os escudos combinados proporcionam ambos, ao custo do peso e de um diâmetro ligeiramente maior. A cobertura é tão importante quanto o tipo de blindagem: uma trança de 85% e uma trança de 95% se comportam de maneira muito diferente perto de um inversor de 15 kW. Como regra, passe os cabos de alimentação e de sinal em dutos separados sempre que possível, cruze-os em ângulos retos quando não for possível e use construções blindadas para tudo abaixo de 24 V.

Comparando jaqueta e materiais de isolamento

Uma sequência de seleção prática

Quando um projeto tem dezenas de cabos, trabalhar na mesma sequência curta para cada um mantém a especificação honesta.

1. Defina o movimento primeiro: estático, flexão ocasional, flexão contínua ou torção. Todo o resto decorre desta resposta.
2. Confirme a carga elétrica, incluindo nível de tensão, corrente e se é necessário um condutor de aterramento de proteção dentro do mesmo cabo.
3. Identifique o tipo e a velocidade do sinal, pois a medição analógica, o feedback do encoder e a Ethernet têm necessidades diferentes de blindagem e impedância.
4. Liste o ambiente: óleos, refrigerantes, água, poeira, exposição ultravioleta e quaisquer requisitos para áreas perigosas.
5. Verifique a faixa de temperatura em operação e durante a instalação, pois as duas geralmente são muito diferentes.
6. Revise a geometria da instalação, incluindo o raio mínimo de curvatura, o curso da corrente e se o cabo será fixo, guiado ou suspenso livremente.
7. Confirme a certificação e a documentação, especialmente a listagem CE ou UL e os relatórios de teste que seu cliente ou inspetor solicitará.

Para braços robóticos multieixos, essa sequência geralmente aponta para uma construção em PUR com um alto número de fios e uma blindagem projetada para sobreviver a torções repetidas em vez de flexões simples.

Cabo robótico JOR-256 PUR para aplicações dinâmicas Cabo de robô revestido em PUR com blindagem trançada e alta flexibilidade, projetado para robôs de seis eixos, transportadores de cabos e fiação de servo encoder. Ver Produto →

Certificação, Personalização e Fornecimento

Projetos de automação orientados para exportação raramente aceitam um cabo genérico. Listagens CE e UL, opções com retardador de chama e sem halogênio com baixo teor de fumaça e dados de teste documentados geralmente fazem parte da condição de compra, e não um ótimo extra. Comprimentos personalizados, codificação de cores do núcleo, legendas impressas e blindagem personalizada são solicitações igualmente comuns, porque um cabo que se ajusta à máquina pela primeira vez economiza um dia inteiro de comissionamento.

Como fabricante com nossa própria base de produção em Xuancheng, Anhui, lidamos com ambos os extremos dessa linha: controle padrão, dados, servo e famílias de cabos flexíveis, além de construções modificadas construídas de acordo com o desenho do cliente. As escolhas de cabos também mudam em ambientes perigosos, onde um único elo fraco na integridade do sinal pode afetar todo um sistema de segurança, um tópico que abordamos com mais profundidade neste artigo sobre cabos de instrumentação em zonas perigosas .

Juntando tudo

O cabo de automação industrial é um item pequeno na maioria dos orçamentos de projetos e representa uma parcela surpreendentemente grande do tempo de inatividade não planejado. Tratá-lo como uma decisão de engenharia e não como uma decisão de compra, com o perfil de movimento, o ambiente e os requisitos de sinal anotados antes de qualquer pedido ser encomendado, geralmente é suficiente para evitar as falhas comuns. Se você não tiver certeza de qual construção se adapta a um eixo específico, envie-nos os detalhes da aplicação e trabalharemos com você nas opções, desde um cabo de controle padrão até um design flexível totalmente personalizado.