چگونه یک کابل 0.5 میلیمتری ساده قادر است تا سیگنال ترموکوپل شما را ۱۰ درجه سانتیگراد جابجا کند؟ کافی است برای اتصال ترموکوپل نوع K در فاصله ۱۰۰ متری به جای کابل جبرانساز کرومل 1 میلیمتری از کابل مسی معمولی 0.5 میلیمتری استفاده کنید. در این صورت مقاومت کابل آنقدر زیاد است که سیگنال ترموکوپل را تغییر میدهد. به عنوان تکنسین حرفهای چقدر از مهندسی انواع سایز کابل ابزار دقیق مطلع هستید؟
برای انتخاب سایز کابل ابزار دقیق ابتدا باید نوع سیگنال را بشناسید. سیگنال آنالوگ 4-20 mA با یک کابل mm2 0.5 تا ۱۰۰۰ متر کار میکند. اما سیگنالهای دیجیتالی مانند Fieldbus به کابل mm2 1 نیاز دارند. برای ترموکوپلها در فاصله کوتاه تا حداکثر 50 متر کابل mm2 0.5 کافی است، ولی در فواصل طولانی چارهای جز استفاده از کابل با مقطع 0.75 و یا 1 میلیمتری ندارید. با این حال مهمترین نکته که باعث خطای اندازهگیری در فواصل طولانی میشود، مقاومت اهمی کابل و تاثیر آن بر سیگنالهای میلی ولتی است که در این مقاله با جزئیات کامل بررسی خواهیم کرد.
اهمیت سایز کابل در ابزار دقیق
سایز کابل در ابزار دقیق مستقیماً بر دقت اندازهگیری، پایداری ارتباط و حتی سلامت تجهیزات تاثیر میگذارد. انتخاب یک سایز اشتباه میتواند سیگنال را تا قبل از رسیدن به PLC خفه کند یا شیر برقی را از کار بیاندازد. سایز کابل ابزار دقیق بر سه پارامتر تاثیرگذار است:
مقاومت اهمی کابل
هرچه سطح مقطع کابل کمتر باشد، مقاومت اهمی آن نیز بالاتر است. برای سیگنالهای 4-20 mA مقاومت کابل بخشی از مقاومت کل حلقه است. مقاومت یک کابل با سطح مقطع 0.5 میلیمتر مربع در هر کیلومتر بالغ بر ۳۶ اهم است. یعنی اگر حلقه HART سیستم شما بیش از ۱۰۰۰ متر باشد، فقط خود کابل میتواند مقاومت حلقه را تا ۳۶ اهم افزایش دهد. در این صورت اگر مقاومت کل از حد مجاز منبع تغذیه ابزار دقیق فراتر رود، قطعاً ترانسمیترها در بخشهای حساس فرایند خاموش میشوند. حتی در سیگنالهای میلی ولتی ترموکوپلها نیز هر اهم مقاومت اضافی باعث خطای اندازهگیری دما خواهد شد.
حتی با انتخاب صحیح کابل، صحت اندازهگیری باید پس از نصب بررسی شود؛ آشنایی با نحوه کالیبره ترانسمیتر فشار کمک میکند خطای خود تجهیز از خطاهای ناشی از کابل، افت ولتاژ یا مقاومت حلقه تفکیک شود.
افت ولتاژ در مسیر
در کابلهای تغذیه سطح مقطع ناکافی باعث افت ولتاژ قابل توجه در طول مسیر میشود. به عنوان مثال برای شیرهای برقی ۲۴ ولت اگر افت ولتاژ از دو ولت بیشتر شود، شیر ممکن است عمل نکند. یک کابل با سطح مقطع 1.5 میلیمتر مربع در فاصله ۳۰۰ متری قادر است که 3.6 افت ولتاژ را ایجاد نماید. یعنی اگر از کابل 1.5 میلیمتر مربع برای یک شیر برقی ۲۴ ولت DC در فاصله بیش از ۳۰۰ متری استفاده کنید، قطعاً کار نمیکند!
افزایش ظرفیت خازنی
کابلها با سطح مقطع بالاتر میتوانند ظرفیت خازنی بیشتری را تولید کنند. در این صورت شاید مقاومت یا افت ولتاژ کمتر باشد، اما این افزایش ظرفیت خازنی سیگنالهای دیجیتالی در شبکههای Fieldbus یا Profibus را فیلتر کرده و ارتباط آنها را مختل میسازد. به عنوان مثال کابلهای یک میلیمتر مربع مخصوص شبکه Fieldbus هستند. اما به علت جلوگیری از افزایش ظرفیت خازنی نمیتوان از کابل معمولی با مقطع 1.5 میلیمتر مربع در چنین شبکههایی استفاده کرد.
نکته مهندسی: مقاومت حلقه را قبل از کابلکشی محاسبه کنید
هنگام خرید ترانسمیتر فشار باید علاوه بر رنج و دقت اندازهگیری، نوع خروجی، ولتاژ تغذیه و مشخصات کابل مسیر نیز بررسی شود تا سیگنال بدون افت به سیستم کنترل برسد.
اگر قصد خرید تجهیزات ابزار دقیق و کابل کشی برای آنها مثلاً ترانسمیتر فشار دارید، حتماً تا قبل از انتخاب سایز مقاومت حلقه را محاسبه کنید. در غیر این صورت ترانسمیتر شما در شیفت شب کارخانه خاموش میشود! دیدهام که تکنسینها برای صرفهجویی یک حلقه 4-20 mA از کابل 0.5 میلیمتر مربعی تا فواصل بالای ۱۰۰۰ متر استفاده کردهاند و بعد تعجب میکنند که چرا همه چیز در روز خوب است، اما در شیفت شب با افت ولتاژ سنگین مواجه هستند؟ بهتر است این فرمول را حفظ کنید:
در این صورت اگر مقاومت محاسبه شده حلقه از مقاومت کل کابل کمتر است، باید از کابلی با سطح مقطع بالاتر مثلاً 0.75 یا 1 میلیمتر مربع استفاده کنید یا اینکه منبع تغذیه را ۴۸ ولت DC در نظر بگیرید. حالا که این اخطارها را جدی گرفتهاید، وقت آن است که با جزئیات کامل انواع سایز کابل ابزار دقیق را معرفی کنیم.
انواع کابل ابزار دقیق براساس سطح مقطع
انتخاب سایز کابل ابزار دقیق براساس سطح مقطع اولین و مهمترین تصمیم در طراحی یک حلقه کنترلی است. مطابق استاندارد IEC 60364-5-52 سطح مقطع هادی باید به گونهای انتخاب شود که افت ولتاژ در طول مسیر از 0.3 ولتاژ نامی تجاوز نکند و مقاومت کل حلقه در محدوده مجاز تجهیزات باقی بماند. در جدول زیر انواع سایز کابل ابزار دقیق را براساس استاندارد IEC به همراه کاربرد آنها بررسی کردهایم:
| سطح مقطع | مقدار مقاومت (اهم / کیلومتر) | کاربردها |
| 0.5 میلیمتر مربع | ۳۶ | – سیگنال آنالوگ 4-20 mA تا ۱۰۰۰ متر
– سیگنال دیجیتال HART – سیگنال دیجیتال Modbus RS-485 – ترانسمیترهای فشار، دما، فلو و سطح – ترموکوپل و RTD در فواصل زیر ۵۰ متر |
| 0.75 میلیمتر مربع | ۲۴ | – سیگنالهای آنالوگی تا ۱۵۰۰ متر
– محیطها با نویز بالا مانند پالایشگاه یا پتروشیمی – RTD های سه یا چهار سیمه – کابلکشی ترانسمیترها در واحدهای صنعتی بزرگ |
| 1 میلیمتر مربع | ۱۸ | – شبکههای Fieldbus و Profibus تا ۱۹۰۰ متر
– سیگنالهای دیجیتال پرسرعت – کابل ترموکوپل در فواصل ۵۰ الی ۱۰۰ متر – کارتهای ورودی آنالوگ با امپدانس پایین |
| 1.5 میلیمتر مربع | ۱۲ | – سیگنالهای گسسته (Digital I/O)
– پمپهای دوزینگ کوچک – تغذیه 24 VD تجهیزات ابزار دقیق – شیرهای برقی و پوزیشنرها |
| 2.5 میلیمتر مربع | ۷ | – تغذیه هیترهای ابزار دقیق و کابینتهای گرمایشی
– پنلهای توزیع 24 VD – مدارهای روشنایی اضطراری در تابلو ابزارها – تجهیزات با جریان راهاندازی بالای ۲ آمپر |
کابل ابزار دقیق سایز 0.5 میلیمتر مربع
کابل 0.5 میلیمتر مربع پرکاربردترین سایز در ابزار دقیق است. یک استاندارد طلایی برای انتقال سیگنالهای آنالوگ 4-20 mA که تا فاصله حداکثر ۱۰۰۰ متری عالی است. اگر حلقه ابزار دقیق شما از نوع آنالوگ با ترانسمیتر 4-20 mA است و فاصله تا مارشالینگ کمتر از ۱۰۰۰ متر است، یک کابل 0.5 میلیمتر مربع با مقاومت ۳۶ اهم بر کیلومتر را انتخاب کنید. زیرا در این محدوده مقاومت کل حلقه از ۳۶ اهم تجاوز نمیکند و منبع تغذیه ۲۴ ولت استاندارد به راحتی توان ترانسمیتر را تامین میکند.
اما همین کابل در فواصل بالای ۱۰۰۰ متر باعث افت ولتاژ کاذب در حلقه میشود. در این صورت ترانسمیتر شما ممکن است در ساعات پیک مصرف مثلاً شیفت شب که روشناییها وارد مدار میشوند، خاموش شود. از طرف دیگر اگر کابل 0.5 میلیمتر مربع را با کابل 1.5 میلیمتر مربع مقایسه کنید، هزینه اولیه خرید آن در حدود ۴۰ درصد کمتر است. ولی این صرفهجویی فقط در فواصل زیر ۱۰۰۰ متر معنا دارد.
| ویژگی | توضیحات فنی |
| مقاومت | ۳۶ اهم بر کیلومتر |
| حداکثر فاصله | ۱۰۰۰ متر (برای سیگنال 4-20 mA) |
| کاربرد اصلی | – سیگنال آنالوگ 4-20 mA
– Modbus – HART – ترموکوپلها تا ۵۰ متر |
| کاربرد ممنوع | – تغذیه شیر برقی
– ترانسمیتر تا فواصل بالای ۱۰۰۰ متر – ترموکوپلها در فواصل طولانی |
| نوع شیلد | تک زوج شیلدار (شیلد باید از یک طرف زمین شود) |
| استاندارد مرجع | IEC 60364-5-52 |
| خطای رایج | – استفاده برای تغذیه ۲۴ ولت DC
– کابلکشی در فواصل طولانی بالای ۱۰۰۰ متر بدون محاسبه مقاومت حلقه |
کابل ابزار دقیق سایز 0.75 میلیمتر مربع
کابل 0.75 میلیمتر مربع انتخاب هوشمندانه برای فواصل طولانی و محیطهای پر نویز است. زیرا نه آنقدر نازک است که سیگنال را خفه کند و نه آنقدر ضخیم که هزینه را بیدلیل بالا ببرد. اگر حلقه 4-20 mA شما بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ متر فاصله دارد یا در محیطهای با نویز الکترومغناطیس بالایی کار میکنید، کابل سایز 0.75 میلیمتر مربع با مقاومت ۲۴ اهم بر کیلومتر را انتخاب کنید. زیرا مقاومت کمتر آن در مقایسه با کابل 0.5 میلیمتر مربعی افت ولتاژ در طول مسیر را تا ۳۳ درصد کاهش میدهد.
در پروژههایم همیشه برای فواصل بالای ۸۰۰ متر حتی اگر محاسبات بگویند که کابل mm2 0.5 کافی است، از کابل mm2 0.75 استفاده میکنم. زیرا تجربه ثابت کرده که ولتاژ تغذیه در شیفت شب و یا در تابستان که بار شبکه بالا است تا ۱۰ درصد افت میکند و همان ۱۰ درصد کافی است تا یک ترانسمیتر بسیار حساس در خط تولید متوقف شود.
| ویژگی | توضیحات فنی |
| مقاومت | ۲۴ اهم بر کیلومتر |
| حداکثر فاصله | ۱۵۰۰ متر (برای سیگنال 4-20 mA) |
| کاربرد اصلی | – سیگنال آنالوگ 4-20 mA در فواصل ۱۰۰۰ الی ۱۵۰۰ متر
– کابلکشی در محیطهای صنعتی با نویز بالا – کابلکشی RTD – کابلکشی ترانسمیترها در واحدهای بزرگ صنعتی – طراحی حلقههای HART در فواصل طولانی |
| کاربرد ممنوع | – تغذیه شیر برقی
– شبکه Fieldbus و Profibus – کابلکشی ترموکوپل در فواصل بالای ۵۰ متر |
| نوع شیلد | تک زوج شیلدار (شیلد فقط از یک طرف زمین شود) |
| مزیت | – مقاومت کمتر در مقایسه با کابل 0.5 میلیمتر مربع
– حاشیه امن برای افت ولتاژ شبکه – عملکرد پایدار در محیطهای پر نویز |
| خطای رایج | – زمین کردن شیلد از هر دو طرف
– استفاده به عنوان تغذیه ۲۴ ولت DC |
| استاندارد مرجع | IEC 60364-5-52 |
| هشدار مهندسی | در صورت استفاده برای شیر برقی، افت ولتاژ باعث قطع عملکرد شیر میشود. |
کابل ابزار دقیق سایز 1 میلیمتر مربع
کابل mm2 1 انتخاب تخصصی برای شبکههای دیجیتالی در فواصل طولانی است. پروژههایی که کابلهای 0.5 یا 0.75 میلیمتر مربعی پاسخگو نیستند و شما به یک کابل با ظرفیت خازنی کنترل شده و مقاومت پایین نیاز دارید. اگر سیگنال شما از نوع Fieldbus یا Profibus است و فاصله نیز حداکثر ۱۹۰۰ متر میرسد، از کابل mm2 1 با مقاومت ۱۸ اهم بر کیلومتر استفاده کنید. زیرا طبق استاندارد IEC 61158-2 حداکثر ظرفیت خازن مجاز برای کابل Fieldbus باید Pf/m ۱۰۰ باشد و کابلهای ابزار دقیق با سطح مقطع mm2 1 به خوبی چنین شرایطی را پوشش میدهند.
یکی از همکاران میگفت که در یک پروژه شیرینسازی گاز، تکنسینهای نصاب به دلیل کمبود کابل Fieldbus حدود ۴۰۰ متر از مسیر را با کابل mm2 0.75 معمولی جایگزین کرده بودند. اما ظرفیت خازن کابل جایگزین حدود ۳۵ درصد بالاتر بود و ظاهراً در حدود ۱۰ ترانسمیتر به طور میانگین هر ۴۰ دقیقه یک بار ارتباطشان با DCS مرکزی قطع میشد. برای همین است که توصیه میکنم در کابلکشی شبکههای Fieldbus از کابل mm2 1 استفاده کنید. اما از قبل مقاومت و ظرفیت خازنی کابل را از روی دیتاشیت تولید کننده چک نمایید.
| ویژگی | توضیحات فنی |
| مقاومت | ۱۸ اهم بر کیلومتر |
| حداکثر فاصله | ۱۹۰۰ متر (برای Fieldbus و Profibus) |
| کاربرد اصلی | – شبکههای Fieldbus و Profibus
– کابلکشی سیگنالهای دیجیتال پرسرعت – کابل ترموکوپل در فواصل ۵۰ الی ۱۰۰ متر – کارتهای ورودی آنالوگ با امپدانس پایین – طراحی حلقههای 4-20 mA در فواصل ۱۵۰۰ الی ۲۰۰۰ متر |
| کاربرد ممنوع | – تغذیه شیر برقی
– کابلکشی در مسیرها با ارتعاش بالا بدون محافظ مکانیکی – جایگزینی با کابل غیر Type A در شبکههای فیلدباس |
| نوع شیلد | تک زوج شیلدار (شیلد فقط از یک طرف زمین شود.) |
| مزیت | – مقاومت بسیار پایین
– ظرفیت خازن کنترل شده برای سیگنالهای دیجیتالی – پایداری ارتباط در فواصل طولانی – مناسب برای شبکههای دیتای صنعتی |
| استاندارد مرجع | – IEC 61158-2
– IEC 60364-5-52 |
| هشدار | این کابل مثل فیلتر پایین گذر عمل کرده و ممکن است سیگنالهای دیجیتالی با فرکانس بالای ۳۱ کیلو هرتز را خفه کند. |
کابل ابزار دقیق سایز 1.5 میلیمتر مربع
کابل mm21.5 مرز بین کابل سیگنال و کابل تغذیه است. از این سایز برای سیگنالهای آنالوگ استفاده نمیشود، بلکه برای تغذیه تجهیزات ابزار دقیق کارایی دارد. اگر شیر برقی، پوزیشنر یا پمپ دوزینگ ۲۴ ولت DC را با کابل 0.5 یا 0.75 تغذیه کنید، در لحظه راهاندازی که جریان تا ۳ برابر نامی جهش میکند، ولتاژ دو سر شیر به زیر ۱۸ ولت سقوط خواهد کرد و عملاً شیر از کار میافتد. اما یک کابل ابزار دقیق mm21.5 با مقاومت ۱۲ اهم بر کیلومتر در فاصله قابل توجه ۳۰۰ متری افت ولتاژی بسیار کمتر در حدود 2.7 ولت دارد.
توصیه میکنم که همیشه برای کابلکشی شیرهای برقی از یک قانون ساده استفاده کنید. کافی است جریان نامی شیر را در ۳ ضرب کنید و با در نظر گرفتن مقاومت کابل اگر افت ولتاژ بیش از 2 ولت است، حتماً یک سایز بالاتر را انتخاب کنید. اما در کل هرگز شیرهای ESD و شیرهای قطع اضطراری را با کابل ابزار دقیق زیر 1.5 میلیمتر مربع تغذیه نکنید، حتی اگر طول مسیر فقط ۵۰ متر باشد. یادتان باشد که شیرهای ابزار دقیق خصوصاً شیر ESD در لحظات بحران باید ۱۰۰ درصد عمل کند و به کابل mm2 1.5 نیاز دارند.
| ویژگی | توضیحات فنی |
| مقاومت | ۱۲ اهم بر کیلومتر |
| حداکثر فاصله | ۵۰۰ متر (با شرط افت ولتاژ زیر ۲ ولت) |
| کاربرد اصلی | – تغذیه ۲۴ ولت DC شیرهای برقی
– تغذیه پوزیشنرهای پنوماتیک و الکتروپنوماتیک – سیگنالهای گسسته در فواصل طولانی – تغذیه ترانسمیترهای چهار سیمه – تغذیه پمپهای دوزینگ کوچک |
| کاربرد ممنوع | – سیگنال آنالوگ 4-20 mA
– طراحی شبکه Fieldbus – جایگزینی کابل ترموکوپل |
| نوع شیلد | معمولاً بدون شیلد برای تغذیه |
| مزیت | – مقاومت پایین
– افت ولتاژ کم در فواصل طولانی – قابلیت تحمل جریانهای هجومی – عملکرد مطمئن برای شیرهای ESD |
| استاندارد مرجع | – IEC 60364-5-52
– IEC 61511 |
کابل ابزار دقیق سایز 2.5 میلیمتر مربع
کابل mm22.5 سایز تخصصی برای تغذیه تجهیزات پرمصرف ابزار دقیق است. این سایز دیگر هیچ ربطی به سیگنال ندارد و فقط برای تغذیه و تامین توان الکتریکی تجهیزات استفاده میشود. کابل ابزار دقیق سایز mm2 2.5 با مقاومت ۷ اهم بر کیلومتر، برای تغذیه یک هیتر ۵۰۰ واتی در فاصله ۲۰۰ متری با جریان ۲ آمپر کافی است. زیرا افت ولتاژی محدود و نهایتاً 1.4 ولت را تولید میکند.
یک بار گزارشی از یک واحد پالایشگاهی در مناطق سردسیر را مطالعه میکردم که میگفت هیترهای کابینت ابزار دقیق در دمای ۲۵- درجه سانتیگراد به دلیل افت ولتاژ ناشی از کابل سایز 1.5 تنها با قدرت ۸۵ درصد ظرفیت کار کرده است. ظاهراً در محاسبات اولیه، موضوع ضریب تصحیح دمای 0.8 برای کابلکشی در سینی روباز را اعمال نکرده بودند و همین نکته باعث عملکرد ضعیف هیترها و افزایش رطوبت روی ترمینالهای ترانسمیتر فشار کندانس شده بود. در نهایت ترانسمیترهای آن واحد، سیگنال اشتباه به DCS میفرستادند. زیرا به جای کابل mm22.5 از کابل ضعیفتری استفاده شده بود.
| ویژگی | توضیحات فنی |
| مقاومت | ۷ اهم بر کیلومتر |
| حداکثر فاصله | ۸۰۰ متر (با شرط حداکثر افت ولتاژ دو ولت) |
| کاربرد اصلی | – تغذیه هیترهای ابزار دقیق و کابینتهای گرمایشی
– پنلهای توزیع ۲۴ ولت DC – مدارهای روشنایی اضطراری تابلو برق – تجهیزات ابزار دقیق با جریان راهاندازی بالای ۲ آمپر – تغذیه هیترهای ترانسمیتر در مناطق سردسیر |
| کاربرد ممنوع | – سیگنال آنالوگ و دیجیتال
– طراحی شبکههای Fieldbus و Profibus – کابلکشی برای ترموکوپل و RTD |
| نوع شیلد | معمولا بدون شیلد |
| جریان مجاز | تا ۲۵ آمپر |
| مزیت | – کمترین مقاومت در بین سایزهای رایج ابزار دقیق
– عملکرد مطمئن هیترها در بدترین شرایط زمستانی – حاشیه امن برای جریانهای هجومی |
| استاندارد مرجع | – IEC 60364-5-52
– IEC 60079 |
راهنمای کابل مناسب انواع سیگنال ابزار دقیق
بررسی انواع سایز کابل ابزار دقیق و انتخاب مناسبترین آنها دقیقاً همان جایی است که دانش تئوری از تجربه میدانی جدا میشود. در شرایط نرمال یک کابل با سایز 0.5 میلیمتر مربع برای سیگنال 4-20 mA تا ۱۰۰۰ متر کافی است، اما در شرایط مرزی همین کابل میتواند به منبع خطا تبدیل شود.
انتخاب سایز و نوع کابل تنها بخشی از طراحی مسیر اندازهگیری است؛ در هوک آپ ابزار دقیق نیز نحوه نصب، مسیر کابل، اتصال به ترانسمیتر و شرایط محیطی باید بهدرستی در نظر گرفته شوند تا سیگنال بدون اختلال به سیستم کنترل منتقل شود.
در مثال دیگر مثلاً برای سیگنالهای میلی ولتی ترموکوپل، مقاومت ۳۶ اهم بر کیلومتر کابل mm20.5 در دمای ۲۰ درجه قابل قبول است. اما اگر همین کابل از کنار یک کوره با دمای محیط ۷۰ درجه سانتیگراد عبور کند، مقاومت آن تا ۲۰ درصد افزایش پیدا کرده و به ۴۳ اهم میرسد. در این صورت دیگر یک کابل ابزار دقیق برای ترموکوپلها نیست و باید سایز بزرگتری را انتخاب کنید. در جدول زیر انتخاب کابل را براساس نوع سیگنال هم در شرایط نرمال و هم در شرایط مرزی مطابق با استاندارد IEC تدوین کردهایم:
| نوع سیگنال | کابل با سایز مناسب (شرایط نرمال) | شرایط مرزی | راهکار در شرایط مرزی |
| سیگنال آنالوگ 4-20 mA | کابل mm2 0.5 (فاصله حداکثر ۱۰۰۰ متر) | افت ولتاژ در دمای بالای ۶۰ درجه | از کابل سایز 0.75 یا 1 استفاده کنید. |
| HART | کابل mm2 0.5 (فاصله حداکثر ۱۵۰۰ متر) | نویز القایی در مجاورت کابل قدرت | از کابل با شیلد مضاعف استفاده کنید. |
| ترموکوپل | کابل mm2 0.5 (حداکثر ۱۰۰ متر) | در دمای بالای ۷۰ درجه سانتیگراد خطا دارد. | از کابل جبرانساز سایز ۱ استفاده کنید. |
| RTD | کابل mm2 0.5 ( حداکثر ۳۰۰ متر) | در فواصل طولانی مقاومت نامتعادل است. | از کابل سایز 0.75 با تلرانس پایین استفاده کنید. |
| Fieldbus | کابل mm2 1 (حداکثر ۱۹۰۰ متر) | نویز القایی در مجاورت کابل سه فاز | از کابل با شیلد مضاعف و حداقل فاصله ۳۰ سانتیمتری استفاده کنید. |
| Profibus | کابل mm2 1 (حداکثر ۱۹۰۰ متر) | افزاییش ظرفیت خازنی در دمای بالای ۸۰ درجه | از کابل مخصوص دمای بالا استفاده کنید. |
| Modbus | کابل mm2 0.5 (حداکثر ۱۲۰۰ متر) | انشعاب طولانی باعث بازتاب سیگنال میشود. | مقاومت پایان خط را تا ۱۲۰ اهم افزایش دهید. |
| تغذیه ۲۴ ولت DC | کابل mm2 1.5 ( حداکثر ۵۰۰ متر) | در شیرهای ESD افت ولتاژ دارد. | از کابل سایز 2.5 برای شیرهای ESD استفاده کنید. |
| شیر برقی | 1.5 یا 2.5 میلیمتر مربع (حداکثر ۳۰۰ متر) | افت ولتاژ در دماهای بسیار پایین | فقط از کابل سایز 2.5 در دمای خیلی پایین استفاده کنید. |
نوع مرجع فشار در انتخاب و تنظیم تجهیزات اندازهگیری اهمیت زیادی دارد. برای مثال، گیج فشار مقدار فشار را نسبت به فشار اتمسفر نشان میدهد، درحالیکه تجهیزات ابسولوت فشار را نسبت به خلأ مطلق اندازهگیری میکنند. برای درک بهتر این موضوع، مقاله تفاوت گیج فشار و ابسولوت را مطالعه کنید.
اشتباهات رایج هنگام انتخاب سایز کابل ابزار دقیق
اشتباهات رایج در انتخاب انواع سایز کابل ابزار دقیق اغلب از یک محاسبه سرانگشتی ساده یا اعتماد به تجربههای قبلی ناشی میشوند. اما در میدان عمل همان یک اشتباه کافی است تا کل حلقه ارتباط ابزار دقیق از کار بیافتد. در ادامه چند مورد از رایجترین اشتباهات را مرور میکنیم.
استفاده از کابل mm2 0.5 برای ترموکوپل در فواصل بالای ۵۰ متر
در فواصل طولانی به ازای هر یک کیلومتر مقاومت کابل mm2 0.5 به اندازه ۳۶ اهم بیشتر میشود. افزایش هر یک اهم مقاومت کابل نیز میتواند باعث 0.05 درجه خطای اندازهگیری شود. یعنی اگر در فواصل بالای ۵۰ متر از کابل mm2 0.5 برای ترموکوپل استفاده کنید، عملاً خطای قابل توجهی رخ میدهد.
نادیده گرفتن جریان هجومی (Inrush) شیرهای برقی
جریان نامی یک شیر برقی ۲۴ ولت DC حدوداً 0.5 آمپر است، اما جریان راهاندازی آن میتواند تا 1.5 آمپر جهش کند. اگر سایز کابل را فقط براساس جریان نامی انتخاب کنید، در لحظه راهاندازی با افت ولتاژ قابل توجه 2 ولت و حتی بیشتر مواجه هستید که عملاً شیر به طور دقیق کار نمیکند.
محاسبه مقاومت حلقه HART بدون در نظر گرفتن دمای محیط
دمای کابلهای مستقر شده در سینیهای روباز در تابستان ممکن است تا بالای ۶۵ درجه برسد. مقاومت مس در این دما ۱۸ درصد بیشتر از دمای ۲۰ درجه است. اگر مقاومت حلقه HART را در دمای اتاق محاسبه کرده باشید، پس از کابلکشی ممکن است در تابستان ترانسمیتر شما خاموش شود.
یکسان گرفتن سایز کابل سیگنال و تغذیه
اگر برای همه چیز از کابل سایز 1.5 استفاده میکنید تا خیالتان در هر شرایطی راحت باشد، یکی از بزرگترین اشتباهات انتخاب انواع سایز کابل ابزار دقیق را مرتکب میشوید. کابل سایز 1.5 برای سیگنالهای Fieldbus فاجعه است و برای ترموکوپل بیمعنا میشود. همچنین در بسیاری پروژهها همیشه هزینه کابلکشی بیمورد را متقبل میشوید.
کشیدن کابل ترموکوپل با سایز نادرست برای جبران سازی
در اتصال ترموکوپلها باید از کابل Extension دقیقاً با آلیاژ مشابه ترموکوپل استفاده کنید. اما علاوه بر آلیاژ حتی در مورد سطح مقطع نیز محدودیت دارید. کابل mm2 0.5 جبران ساز برای فواصل زیر ۵۰ متر مناسب است. اما در فواصل طولانیتر مقاومت اضافی کابل قادر است ولتاژ میلی ولت ترموکوپل را تا قبل از رسیدن به کارت PLC نابود کند.
هنگام خرید ترموکوپل، نوع سنسور، محدوده دمایی و جنس کابل جبرانساز اهمیت زیادی دارد؛ زیرا استفاده از کابل نامناسب میتواند باعث ایجاد خطا در اندازهگیری دما شود.
سخن پایانی: برای انتخاب مهندسی سایز کابل ابزار دقیق آماده هستید؟
بررسی انواع سایز کابل ابزار دقیق در نگاه نخست تصمیمی ساده است، اما در میدان واقعی همین تصمیم ساده میتواند مرز بین یک حلقه کنترل پایدار و یا یک خطای متناوب همیشگی باشد. کابلی که در دمای اتاق و روی کاغذ همه چیز را خوب نشان میدهد، اما در محیط گرمِ فضای کارگاه و یا محوطهی سرد کارخانه عملکرد کاملاً متفاوتی دارد.
تجربه ثابت کرده که هیچ نرمافزار طراحی و یا هیچ جدول استانداردی نمیتواند جای قضاوت میدانی شما را در عمل و شرایط واقعی بگیرد. فرمولها و جداول مهندسی میگویند کابل mm2 0.5 تا ۱۰۰۰ متر کافی است. اما در عمل وقتی همین کابل را از نزدیک کابلهای قدرت بگذرانید، خطای قابل توجه در عملکرد تجهیزات ابزار دقیق رخ میدهد. برای همین است که فراتر از جداول مهندسی بهتر است در میدان واقعی انواع سایز کابل ابزار دقیق را بررسی کنید. اگر تجربهی خاصی در انتخاب کابل ابزار دقیق دارید و یا اشتباهی که شما را به دردسر انداخته یا ترفند مهندسی که در هیچ کتاب و استانداردی نیست، در این صفحه با دیگر مهندسین به اشتراک بگذارید. دانش میدانی شما میتواند راهگشای جامعه مهندسی در سراسر ایران باشد.
شما می توانید برای خرید و اطلاع از قیمت شیر آلات صنعتی و تجهیزات ابزار دقیق با پیکاتک تماس بگیرید. 02187700142
سوالات متداول
آیا افزایش ولتاژ از ۲۴ به ۴۸ ولت DC برای حلقههای طولانی مثلاً ۱۲۰۰ متر با کابل 0.5 میلیمتر مربع در سیگنال 4-20 mA جواب میدهد؟
بله. اگر ترانسمیتر تحمل ۴۸ ولت را داشته باشد، این تغییر ولتاژ یک تکنیک موثر است. زیرا مقاومت حلقه در ۱۲۰۰ متر با کابل mm2 0.5 در حدود ۴۳ اهم است که با ۴۸ ولت جریان ۲۰ میلی آمپری آن تامین میشود.
اگر امکان تعویض کابلکشی واحد صنعتی نیست. چطور افت ولتاژ کابل ابزار دقیق را جبران کنیم؟
در این صورت یا باید منبع تغذیه را به ترانسمیتر نزدیکتر کنید و یا از منبع تغذیه با ولتاژ بالاتر مثلاً ۴۸ ولت DC استفاده کنید. اگر هیچکدام ممکن نیست، چارهای ندارید جز اینکه یک کابل موازی برای کاهش مقاومت معادل بکشید.
برای کابلکشی ترموکوپل در فاصله ۸۰ متری از کابل سایز 0.5 استفاده کنیم یا سایز 1 میلیمتر مربع؟
اگر به دقت زیر 1 درجه سانتیگراد نیاز دارید، حتماً از کابل mm2 1 استفاده کنید. در غیر این صورت کابل mm2 0.5 با خطای بیش از ۲ درجه سانتیگراد کافی است.
حداقل فاصله کابل سیگنال و تغذیه در سینی مشترک چقدر است؟
این فاصله باید حداقل ۳۰ سانتیمتر باشد. اما برای کابلهای قدرت ۴۰۰ وات و بالاتر، این فاصله را به ۵۰ سانتیمتر افزایش دهید. نصب دیوایدر فلزی بین کابل قدرت و کابل سیگنال ابزار دقیق نیز سودمند است.
