En vista del creciente volumen de datos en la tecnología de automatización y accionamiento, la tendencia se está alejando de los clásicos cables de realimentación y resolver para acercarse a la denominada tecnología de un solo cable (OCT). Sin embargo, el diseño del cable debe cumplir requisitos especiales para garantizar un rendimiento de transmisión sin interferencias y con protección CEM.
En los últimos años, el uso de servoaccionamientos en la automatización industrial ha aumentado considerablemente, sobre todo en sectores como el procesamiento de metales, plásticos y madera. Estos sistemas de accionamiento requieren una fuente de alimentación fiable, así como el registro continuo de datos de funcionamiento como el ángulo, la velocidad y la temperatura. El cableado convencional de motores y servoaccionamientos requiere dos clavijas, conectores y acoplamientos, además de un cable para la alimentación y otro para la realimentación.
Esto duplica la cantidad de material y el trabajo de instalación, genera costes más elevados y requiere más espacio. Mientras que el espacio de instalación es cada vez más escaso debido a los motores pequeños y las altas densidades de empaquetado en las carcasas de los interruptores , las velocidades de transmisión para el control automatizado de máquinas y sistemas están aumentando drásticamente en el curso de la Industria 4.0. Las soluciones híbridas, que combinan en un solo cable no solo los cables de alimentación y control, sino también la señal de realimentación, representan una alternativa económica que ahorra espacio.
Para poder regular y controlar todos los datos relevantes de la máquina, las variables manipuladas y los valores del proceso, el cableado debe garantizar una transmisión fiable en tiempo real en el rango del gigabit, incluso a grandes distancias. Por eso, estas soluciones híbridas de un solo cable requieren un diseño extremadamente resistente a las interferencias y protegido por un doble apantallamiento CEM.
Posibles efectos de las interferencias
Entre los retos especiales en este ámbito se encuentra la prevención de reflejos molestos, que pueden producirse especialmente en tramos de cable largos. Además, una atenuación excesiva puede reducir el nivel de la señal y afectar al procesamiento seguro de la misma. Un tercer factor potencial de interferencia en la transmisión de señales es una impedancia incorrecta. En el peor de los casos, la señal original y el reflejo pueden superponerse, con la consecuencia de que la señal ya no puede ser evaluada por el dispositivo final.
Diferentes normas
Desde la introducción de los cables para servomotores Hiperface DSL para la transmisión digital de la señal de realimentación, se han establecido diversas soluciones de cable único con cable Ethernet integrado. Actualmente no existe un estándar uniforme para la transmisión de señales, ya que cada fabricante de servomotores utiliza su propio protocolo de comunicación. Con su cable de conexión de motor híbrido de baja capacitancia de la serie SL 875 C, SAB Bröckskes ofrece soluciones de cableado para SICK HIPERFACE DSL y HEIDENHAIN HMC6. Sobre esta base pueden realizarse adaptaciones a otros estándares. La variante de modelo especificada para HIPERFACE está disponible de serie en diez versiones con diámetros exteriores de 9,8 mm a 24,4 mm. También hay cuatro especificaciones en la norma HEIDENHAIN con diámetros de 10,8mm a 15,4mm.
Radios de curvatura estrechos
Los servocables OCT desarrollados por SAB Bröckskes para conectar el convertidor de frecuencia y el motor garantizan una técnica de conexión simplificada, reducen el peso del cable y requieren menos espacio de instalación en la cadena de arrastre. Para que los cables sean lo suficientemente flexibles y estables como para soportar permanentemente radios de curvatura reducidos, incluso con secciones de cable mínimas de hasta AWG 30, lo que corresponde a una sección de cable de 0,057 mm2, se requieren cubiertas de cable especialmente robustas y resistentes. Se requiere un radio de curvatura mínimo inferior a 40 mm, por lo que los cables de motor híbridos también son adecuados para espacios de instalación en ángulo y conductos de cables estrechos y pueden utilizarse, por ejemplo, para una instalación fija dentro de un armario de control. Para aplicaciones muy dinámicas en cadenas de arrastre, el radio de curvatura de las soluciones híbridas monocable sólo puede ser como máximo diez veces el diámetro del cable.
Bajos valores de capacitancia
Además, en los servocables hay que tener en cuenta los valores de capacitancia relacionados con el aislamiento, que tienen un efecto cada vez mayor en los convertidores de frecuencia debido al aumento de los bordes de señal, mientras que la compensación debe ser muy compacta por razones de espacio. Cuanto mayor sea la capacidad del cable para almacenar energía, menos energía se conducirá al motor y más perjudicial será el efecto de la tensión de la onda de reflexión en el motor. Para conseguir la menor capacitancia posible, SAB Bröckskes ha sustituido el aislamiento clásico de PVC por materiales aislantes de baja capacitancia fabricados en PE o PP. Las pequeñas capacitancias de apantallamiento adicionales garantizan una transmisión por cable de bajas pérdidas. Esta solución evita que los usuarios alcancen los límites eléctricos del sistema del inversor debido a la escasa capacidad de funcionamiento del cable.
Diseño simétrico del cable
Para una protección CEM óptima, los cables de motor y servo fabricados por SAB Bröckskes disponen de un apantallamiento doble formado por un apantallamiento trenzado y una lámina de PE laminada con aluminio. El doble apantallamiento garantiza un funcionamiento sin interferencias de los convertidores de frecuencia. El trenzado simétrico con conductor de protección dividido reduce el acoplamiento inductivo. Además, un diseño simétrico con un tercer conductor de protección ha mejorado las propiedades CEM a altos niveles de potencia en comparación con un diseño de cuatro conductores. Los factores decisivos para la simetría son la igualación de los conductores en toda la longitud del cable y una conexión radial circular en el enchufe. Mientras que los cables de motor siempre deben conectarse a tierra por ambos lados, en el caso de los cables de datos debe comprobarse en cada caso individual qué método de conexión a tierra provoca menos acoplamiento.
