Wie wählt man das richtige Instrumentierungskabel aus?

In der industriellen Automatisierung und Prozesssteuerung ist die Datenintegrität von größter Bedeutung. Instrumentierungskabel ist das kritische System, das Niederspannungssignale von Sensoren zu Steuerungssystemen überträgt. Ein Fehler kann zu ungenauen Messwerten, Abschaltungen oder Sicherheitsvorfällen führen. Die Auswahl des richtigen Kabels ist eine technische Entscheidung, die ein Verständnis der Signalintegrität, Umgebungsfaktoren und Konstruktionsstandards erfordert. Dieser Leitfaden bietet Ingenieuren einen Rahmen für eine fundierte Entscheidung.

Wussten Sie?

Ein einziges abgeschirmtes Instrumentenkabel kann Dutzende einzigartiger Signale übertragen, die jeweils vor den anderen geschützt sind. Dies ermöglicht die Implementierung komplexer Steuerungssysteme mit einer minimalen Anzahl von Kabeln, wodurch die Komplexität der Installation und potenzielle Fehlerquellen reduziert werden.

Grundprinzipien: Signalintegrität und Störfestigkeit

Die Hauptfunktion eines Instrumentenkabels besteht darin, ein sauberes und genaues Signal zu übertragen. Der größte Feind ist elektrisches Rauschen oder elektromagnetische Interferenz (EMI). Beim Kabeldesign liegt der Schwerpunkt auf dem Schutz empfindlicher Signale vor externem Rauschen.

• Die Bedrohung durch EMI/RFI: In industriellen Umgebungen kommt es zu elektromagnetischen Störungen, die von Quellen wie Frequenzumrichtern (VFDs), Motoren und Stromleitungen ausgehen. Dieses Rauschen kann unerwünschte Spannungen induzieren und Signale verfälschen.
• Die Rolle von Twisted Pairs: Das Verdrillen von Leitern zu Paaren führt dazu, dass induziertes Rauschen auf beide Drähte übertragen wird. Dieses Rauschen wird dann vom Differenzeingang des empfangenden Instruments unterdrückt. Eine engere Drehung sorgt für eine bessere Geräuschunterdrückung.
• Erdung und Abschirmung: Eine ordnungsgemäße Abschirmung und Erdung sind unerlässlich. Die Abschirmung muss korrekt abgeschlossen sein, um einen Erdungspfad für abgefangenes Rauschen bereitzustellen. Eine falsche Erdung kann Lärmprobleme verschlimmern.

Wichtige Kabelkonstruktionen und Abschirmungsarten

Die Leistung eines Kabels wird durch seinen Aufbau bestimmt, insbesondere durch die Abschirmung. Verschiedene Abschirmungsstrategien bieten unterschiedlichen Schutz vor Störungen.

Der Goldstandard: geschirmtes Instrumentenkabel

Für industrielle Anwendungen ist ein abgeschirmtes Instrumentenkabel unerlässlich. Die Abschirmung fungiert als Barriere, fängt externes Rauschen ab und leitet es von den Signalleitern weg. Die Wirksamkeit des Kabels hängt von der Art und Qualität der Abschirmung ab.

• Folienschild: Eine dünne Schicht Aluminium-Polyester-Klebeband sorgt für 100 % Abdeckung. Es blockiert hochfrequentes Rauschen (RFI) hervorragend und ist leicht.
• Geflechtschirm: Ein gewebtes Netz aus Kupferlitzen bietet physischen Schutz und einen widerstandsarmen Weg zur Erde. Es blockiert wirksamer niederfrequentes Rauschen (EMI).
• Folien-/Geflechtkombination: Die gebräuchlichste und effektivste Abschirmung. Es kombiniert die 100-prozentige Abdeckung eines Folienschirms mit dem geringen Widerstand eines Geflechtschirms und schützt so vor dem breitesten Spektrum von EMI/RFI.

Wählen Sie je nach Anwendung zwischen einer Gesamtabschirmung oder einzelnen Paarabschirmungen. Die Abschirmung einzelner Paare verhindert Übersprechen zwischen Paaren im selben Kabel.

Für raueste Umgebungen: armiertes Instrumentenkabel

Wenn Kabel mechanischer Beanspruchung wie Erdverlegung oder Stößen ausgesetzt sind, ist ein armiertes Instrumentenkabel erforderlich, um Leiter und Abschirmung zu schützen.

• Arten von Rüstungen: Üblich ist eine Stahldrahtpanzerung (SWA), die aus verzinkten Stahldrähten besteht und einen hervorragenden Schutz gegen Quetschungen und Stöße bietet.
• Erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit: Die Panzerung bietet eine robuste Barriere gegen Quetschungen, Durchstiche und Schäden durch Nagetiere und erhöht so die Systemzuverlässigkeit.
• Überlegungen zur Erdung: Die metallische Panzerung kann als zusätzlicher Erdungsleiter dienen. Der ordnungsgemäße Abschluss ist für die Sicherheit und Lärmminderung von entscheidender Bedeutung.

Obwohl sie teurer und weniger flexibel sind, sind Panzerungen dort unverzichtbar, wo mechanische Schäden möglich sind.

Spezielle Anwendungen und Materialüberlegungen

Kabel müssen häufig bestimmte Umwelt- und Sicherheitsanforderungen erfüllen, was die Verwendung spezieller Materialien für den Mantel und die Isolierung vorschreibt.

Für brandkritische Bereiche: feuerbeständiges Instrumentierungskabel

In öffentlichen Gebäuden, Tunneln und Raffinerien ist die Aufrechterhaltung der Schaltkreisintegrität während eines Brandes von entscheidender Bedeutung. Ein feuerbeständiges Instrumentenkabel ist so konstruiert, dass es bei Feuereinwirkung über einen bestimmten Zeitraum hinweg funktioniert und so die Funktionsfähigkeit kritischer Systeme gewährleistet.

• Feuerüberlebenstechnologie: Verwendet spezielle Materialien wie Glimmerband, ein ausgezeichneter Isolator bei hohen Temperaturen, geschützt durch einen raucharmen, halogenfreien (LSZH) Mantel.
• Schaltungsintegrität: Kabel werden gemäß Standards wie IEC 60331 getestet und bewertet, um die Schaltkreisintegrität für eine bestimmte Dauer (z. B. 1–3 Stunden) aufrechtzuerhalten.
• LSZH-Eigenschaften: Der Außenmantel gibt sehr wenig ungiftigen Rauch und keine korrosiven Gase ab, was für eine sichere Evakuierung und den Schutz der Ausrüstung von entscheidender Bedeutung ist.

Für überlegene Leistung: PUR-Instrumentierungskabel

Für raue Industrieumgebungen mit Ölen, Chemikalien, UV-Strahlung und mechanischem Verschleiß ist ein PUR-Instrumentierungskabel überlegen. Polyurethan (PUR) ist ein Hochleistungselastomer mit außergewöhnlicher Haltbarkeit.

• Außergewöhnliche Chemikalien- und Ölbeständigkeit: Sehr beständig gegen Öle, Fette und Kraftstoffe, daher ideal für Werkzeugmaschinen und petrochemische Anlagen.
• Hervorragende mechanische Festigkeit: Überlegene Abrieb-, Reiß- und Schlagfestigkeit im Vergleich zu PVC. Ideal für dynamisches Flexen oder konstante Reibung.
• Flexibilität und Temperaturbereich: Bleibt bei niedrigen Temperaturen flexibel und behält seine Eigenschaften über einen weiten Bereich bei.

Obwohl sie anfangs teurer sind, führt ihre längere Lebensdauer in rauen Umgebungen zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten.

Lieferantenbewertung: Ihr Partner für Qualität und Zuverlässigkeit

Die Leistung Ihres Steuerungssystems hängt von der Qualität der Komponenten ab. Die Wahl eines Lieferanten ist eine Partnerschaft. Ein Lieferant mit einer starken Fertigungsbasis und einer Verpflichtung zur Qualität ist von unschätzbarem Wert.

Warum eine Partnerschaft mit Jiangyin Huitong für Ihre fortschrittlichen Fertigungsanforderungen eingehen?

Huitongs Kernphilosophie und hervorragende Fertigungsqualität sind ein Vorbild für jeden Lieferanten hochwertiger Komponenten. Die Prinzipien, die Huitong zu einem Marktführer machen, sind die gleichen, die Sie auch bei einem Kabelhersteller anstreben sollten.

• Ein Erbe der Innovation und Präzision: Die Mission von Huitong wurde 1996 gegründet und wird durch über 400 Patente gestützt, was ein starkes Engagement für Forschung und Entwicklung sowie einen zukunftsorientierten Ansatz zeigt.
• Kompromisslose Fertigungsqualität: Investitionen in erstklassige Ausrüstung wie japanische MAZAK-Bearbeitungszentren und deutsche TRUMPF-Laser zeigen ein Engagement für Präzision und stellen sicher, dass Komponenten mit genauen Toleranzen gefertigt werden.
• Robuster Support und globale Reichweite: Mit einem riesigen Lager und einem Servicenetzwerk, das sich über 10 Länder erstreckt, weiß Huitong, wie wichtig der After-Sales-Support ist, ein Markenzeichen eines echten Partners.

Fazit: Eine strategische Wahl für die Systemintegrität

Um das richtige Instrumentierungskabel auszuwählen, müssen Sie die elektrischen, mechanischen und Umgebungsanforderungen Ihrer Anwendung verstehen. Durch die Berücksichtigung von Abschirmungs-, Panzerungs- und Mantelmaterialien stellen Sie die Genauigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems sicher. Indem Sie einen Lieferanten suchen, der Innovation, Präzision und Kundenbetreuung verkörpert, investieren Sie in die langfristige Integrität Ihres Betriebs.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen einem Instrumentierungskabel und einem Steuerkabel?

Der Hauptunterschied besteht in der Art und Konstruktion des Signals. Instrumentierungskabel übertragen empfindliche analoge Niederspannungssignale (z. B. 4–20 mA) und verfügen fast immer über einzeln abgeschirmte verdrillte Paare. Steuerkabel übertragen digitale Signale mit höherer Spannung (z. B. 24 V Gleichstrom) zum Betrieb von Motoren und Relais und verfügen normalerweise nicht über einzeln abgeschirmte Paare.

Wann sollte ich ein einzeln abgeschirmtes Paar anstelle einer Gesamtabschirmung verwenden?

Verwenden Sie einzeln abgeschirmte Paare, wenn Sie mehrere empfindliche Signale im selben Kabel verlegen, um Übersprechen zu verhindern. Verwenden Sie eine Gesamtabschirmung, wenn alle Paare Signale übertragen, die gegen Übersprechen immun sind, oder wenn Sie das Bündel nur vor externem Rauschen schützen müssen. Für die Steuerung kritischer Prozesse sind einzeln geschirmte Paare die Standardwahl.

Warum sind feuerbeständige Kabel so viel teurer?

Die hohen Kosten sind auf spezielle Materialien und strenge Tests zurückzuführen. Die Schlüsselkomponente ist teures Glimmerband. Das Kabel muss außerdem umfangreichen Tests durch Dritte unterzogen werden, um zu bescheinigen, dass es die Schaltkreisintegrität für eine bestimmte Dauer im Brandfall aufrechterhalten kann, gemäß Standards wie IEC 60331.

Kann ich Instrumentierungs- und Stromkabel im selben Kabelkanal oder Kabelkanal verlegen?

Davon wird dringend abgeraten. Wenn Niederspannungssignalkabel neben Hochspannungsstromkabeln verlegt werden, entsteht eine massive EMI-Quelle, die Signale verfälschen kann. Die beste Vorgehensweise besteht darin, sie zu trennen, indem man separate Wannen oder Leitungen verwendet und einen durch Vorschriften definierten Mindestabstand einhält.

Was bedeutet „Triade“ oder „Tripel“ bei einem Instrumentenkabel?

Eine „Triade“ oder „Tripel“ ist eine Gruppe von drei miteinander verdrillten Leitern. Dies wird üblicherweise für 3-Draht-RTD-Signalkreise verwendet, die für eine genaue Temperaturkompensation drei Drähte erfordern. Die drei Leiter einer Triade sind gemeinsam als eine Einheit abgeschirmt, um das Signal vor Rauschen zu schützen.