Спецкабель

В оглавление

Статьи наших специалистов




Кабели для современных сетей промышленной автоматизации.
( Часть II )

г. Москва
сентябрь 2005г.

Кузнецов Р.Г.,
Инженер
Лобанов А.В.,
Генеральный директор ООО НПП "Спецкабель"


стр.
1

Рассматриваются конкретные конструкции кабелей для различных видов АСУ ТП, производимых НПП "Спецкабель", и их электрические характеристики.


В первой части статьи была введена зависимость максимальной длины линии передачи от установленной в сети скорости передачи данных. При этом был сделан вывод о том, что максимально возможная дальность безошибочной передачи сигналов данных тем больше, чем меньше затухание и емкость в линии. Принимая сделанные выводы, рассмотрим кабели, которые могут использоваться в качестве среды передачи для сетей с интерфейсом RS485 на примере продукции, разработанной и производимой НПП "Спецкабель" по ТУ16.К99-008-2001. Кроме того, кратко рассмотрим кабели для промышленных сетей Profibus DP/PA и Foundation Fieldbus, а также сетей в системах автоматизации жизнеобеспечения зданий и прочих промышленных объектах, построенных по технологии LonWorks.

Начнем обзор с интерфейсных кабелей (КИ ) марок КИПЭП, КИПЭВ, КИПвЭП и КИПвЭВ с одной или более пар скрученных многопроволочных медных луженых проводников диаметром 0,60 мм (24AWG) и 0,78 мм (22AWG), изолированных сплошным полиэтиленом (П ) или вспененным полиэтиленом (Пв) с заполнением сердечника продольно уложенными нескрученными полипропиленовыми фибрилированными нитями в общем экране (Э), состоящим из алюмолавсановой ленты и наложенных поверх нее дренажного многопроволочного проводника и оплетки из луженых медных проволок (плотность оплетки 88…92%), в общей защитной оболочке из светостабилизированного полиэтилена (П ) или поливинилхлоридного пластиката (В) (рис. 1).

Кабель КИПЭП 2х2х0,6

Рис.1

Конструктивное исполнение проводников кабелей марок КИПЭП, КИПЭВ и КИПвЭП, КИПвЭВ (размером 24AWG (Ø 0,60 мм) и 22AWG (Ø 0,78 мм) соответственно) с семью лужеными скрученными проволоками обеспечивает соответствие рекомендуемым размерам для отверстий стандартных интерфейсных соединителей RS485; повышенную гибкость сердечника (скрученных между собой пар проводников) кабеля, что важно при его использовании в жестких промышленных условиях, где не исключена вероятность воздействия многократных изгибов, перегибов, кручений, а также вибрации во время про кладки и эксплуатации кабеля; и, наконец, лучшую паяемость и коррозионную стойкость проводников при монтаже и дальнейшей работе кабеля. Последнее обстоятельство особенно немаловажно для мест заделки кабеля в соединитель; так, например, если для заделки используется метод "сдвига изоляции", то не исключено, что могут прослеживаться оголенности проводников, которые в отсутствие оловянного слоя и контакта с окружающей средой будут со временем окисляться, ухудшая тем самым электрические характеристики кабельной линии.

Изоляция проводников из сплошного или вспененного полиэтилена (ПЭ) обеспечивает этим кабелям низкое значение электрической емкости между проводниками пар порядка 40 пФ/м, что дает малую задержку и искажение сигнала при его распространении по кабелю. В свою очередь, это обеспечивает возможность передачи сигналов данных на большие расстояния при высоких скоростях передачи данных. Следует отметить, что применяемая в кабелях управления поливинилхлоридная (ПВХ) изоляция проводников совершенно не конкурентоспособна в сравнении с ПЭ изоляцией, поскольку в этом случае ем кость не менее, чем в 2…3 раза превышает емкость кабелей с ПЭ изоляцией. Это обусловливает значительно большее искажение сигнала данных при одной и той же длине кабеля.

Волновое сопротивление данной серии равно (120±10) Ом, что строго удовлетворяет рекомендациям стандарта RS485, который устанавливает только требования к электрическим характеристикам интерфейсов (выходы передатчиков и входы приемников), но не самой среды передачи. Относительно последней в стандарте дается рекомендованное значение 120 Ом, под которое оптимизирована работа приемопередатчиков RS485. Стандартом устанавливается, что передатчики должны вырабатывать дифференциально на своих выходах напряжение 1,5 В при работе на 32 приемника и две резистивные нагрузки по 120 Ом (на обоих концах шины). Нижний порог согласующей оконечной нагрузки, и следовательно волнового сопротивления кабеля, который допускается для драйверов RS485, равен 100 Ом. Однако при этом повышается токовая нагрузка на передатчик и уменьшается максимальная дальность магистрального кабеля на низких частотах. С другой стороны, положительным моментом является то, что волновым сопротивлением 100 Ом обладает широко доступная дешевая "витая пара" 5-й категории для Ethernet. В случае же кабелей управления с ПВХ изоляцией, их волновое сопротивление не выходит за пределы 80 Ом в диапазоне 0,1…100 МГц. Из всех рассматриваемых видов кабелей только телефонные имеют волновое сопротивление 120 Ом на частоте выше 100 кГц. Однако они имеют массу других недостатков в свете применения их для RS485.

Благодаря использованию в конструкции рассматриваемых кабелей заполняющих полипропиленовых нитей между скрученными парами, достигается некоторое удаление скрученных пар друг от друга и от экрана и уменьшение коэффициента затухания по сравнению с обычной экранированной "витой парой" 5-й категории в среднем на 15…20% в диапазоне частот 1…100 МГц. Это обусловлено уменьшением взаимного влияния между проводниками пар (эффект близости), а также влияния экрана на сердечник (эффект реакции экрана). Использование в кабелях марок КИПвЭП и КИПвЭВ в качестве изоляции проводников вспененного ПЭ дает снижение коэффициента затухания в среднем еще на 20 %. Кабели с ПВХ изоляцией (например контрольные кабели) в данном случае даже не стоит рассматривать, поскольку их коэффициент затухания в 1,5…2,5 раза превышает коэффициент затухания кабелей с изоляцией из ПЭ.

Полипропиленовые нити, помимо снижения коэффициента затухания, обеспечивают также дополнительную механическую прочность сердечника. Их наличие придает форме сердечника большую округлость, значительно повышает разрывную прочность сердечника, а также обеспечивает его целостность при осевых кручениях, изгибах и перегибах, что в свою очередь повышает стабильность электрических характеристик при указанных воздействиях.

Следует также отметить, что рассматриваемые кабели обладают повышенной помехозащищенностью, благодаря двухслойному экрану в виде алюмолавсановой ленты и медной луженой оплетки с дренажным проводником между ними, обеспечивающими ослабление внешнего электромагнитного поля примерно на 75 дБ. Это особенно важно в условиях напряженной электромагнитной обстановки в промышленной среде. Более того, наличие оплетки и дренажного проводника поверх фольги позволяет уберечь последнюю от нежелательных изломов при многократных изгибах кабеля, а также сохранить собственно физическую и электрическую целостность экрана. В LAN-кабелях, контрольных и телефонных кабелях экран зачастую выполняют в одном варианте: одна алюмолавсановая фольга или чисто медная оплетка, эффективность экранирования которых составляет всего 40…60 дБ.

Вариантов оболочек кабелей, выполняющих функции защиты кабеля от внешних воздействующих факторов, которые зависят от условий прокладки и климатических факторов, несколько. Если кабель прокладывается внутри здания, то в этом случае целесообразней использовать кабели марок КИПЭВ или КИПвЭВ с оболочкой из ПВХ пластиката; при этом, во-первых, кабель будет отвечать требованиям норм пожарной безопасности, а во-вторых, обладать меньшей жесткостью, что удобно при прокладке. Кабели КИПЭП и КИПвЭП с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена целесообразно использовать, когда нет отдельных требований по пожарной безопасности и когда кабельный проброс должен располагаться там, где на него будет воздействовать прямое ультрафиолетовое излучение (солнечные лучи), например по периметру или между зданиями при отсутствии кабельных каналов, а также в местах с постоянной повышенной влажностью (водопоглощение оболочечного полиэтилена в 10…15 раз меньше, чем у ПВХ пластиката). Если на незащищенном от солнечных лучей месте проложить кабель с оболочкой из ПВХ пластиката, то последняя при длительном воздействии на нее УФ со временем будет охрупчиваться и покрываться трещинами, что абсолютно недопустимо. Как правило, температурный диапазон кабелей с полиэтиленовой оболочкой КИПЭП и КИПвЭП лежит в пределах 60…85°С, кабелей с ПВХ оболочкой КИПЭВ и КИПвЭВ – 40…70°С. Возможно исполнение кабелей с оболочкой из ПВХ пластиката повышенной морозостойкости (буква м в маркировке) – марки КИПЭВм и КИПвЭВм – для температурного диапазона 60…70°С, что крайне важно для климатических особенностей России, а также с оболочкой из ПВХ пластиката специальной светостабилизированной рецептуры (с добавлением в состав пластиката сажи), позволяющей прокладывать кабель с ПВХ оболочкой на открытых для УФ излучения местах.

Посмотреть продолжение статьи >>>

стр.
1



Copyright © 2003-2016 НПП "Спецкабель"

Все права защищены и охраняются законом.
Перепечатка информации возможна только
при гиперссылке на www.spcable.ru.