【導讀】自動化不僅能節省人力
、能(neng)源(yuan)和(he)材(cai)料(liao)
，同(tong)時(shi)還(hai)能(neng)提(ti)高(gao)精(jing)度(du)和(he)質(zhi)量(liang)。但(dan)一(yi)個(ge)潛(qian)在(zai)的(de)弱(ruo)點(dian)是(shi)，當(dang)今(jin)的(de)工(gong)業(ye)機(ji)械(xie)和(he)操(cao)作(zuo)具(ju)有(you)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)度(du)
，特(te)別(bie)依(yi)賴(lai)於(yu)穩(wen)定(ding)的(de)連(lian)接(jie)性(xing)來(lai)傳(chuan)輸(shu)電(dian)力(li)、控製和操作數據。一旦這種連接性遭到任何破壞，可能會導致重大的生產中斷及昂貴的機器或最終產品損壞。

有you鑒jian於yu此ci
，為wei了le最zui大da限xian度du地di減jian少shao計ji劃hua外wai維wei護hu及ji保bao持chi可ke靠kao的de自zi動dong化hua操cao作zuo

，工gong業ye電dian纜lan解jie決jue方fang案an的de可ke靠kao性xing至zhi關guan重zhong要yao，以yi便bian穩wen定ding地di連lian接jie自zi動dong化hua係xi統tong中zhong的de所suo有you控kong製zhi裝zhuang置zhi、傳感器和執行器。

圖 1：自動化環境中的工業電纜用於電力配送，以及控製信號和數據的傳輸（用於數據采集和操作監控）。目前
，結合這些功能的電纜組件正在興起
，例如 Lapp USA的ÖLFLEX CONNECT定製電纜解決方案。（圖片來源：Lapp USA）

可靠的電纜需要堅固耐用的接地、導線線束和連接器
；還有許多其他考慮因素。例如，屏蔽電磁幹擾 (EMI) 對dui於yu確que保bao可ke靠kao的de控kong製zhi和he數shu據ju傳chuan輸shu至zhi關guan重zhong要yao。在zai動dong軸zhou上shang
，電dian纜lan還hai必bi須xu具ju有you足zu夠gou的de柔rou韌ren性xing，以yi承cheng受shou數shu千qian次ci彎wan曲qu。每mei根gen導dao線xian線xian束shu周zhou圍wei包bao裹guo的de絕jue緣yuan層ceng也ye必bi須xu堅jian固gu耐nai磨mo。

因此，對於要求特別嚴苛的工業自動化應用，定製電纜變得越來越普遍。無論是屏蔽層、絕緣層

、護套堅固性還是外形尺寸，都有了新的選擇

，這有助於工程師根據其應用量身定製電纜，以實現全麵優化。

工業自動化環境中的模塊化電纜

模(mo)塊(kuai)化(hua)電(dian)纜(lan)和(he)連(lian)接(jie)器(qi)是(shi)工(gong)廠(chang)組(zu)裝(zhuang)的(de)產(chan)品(pin)，使(shi)用(yong)一(yi)套(tao)通(tong)常(chang)壓(ya)接(jie)或(huo)卡(ka)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)子(zi)組(zu)件(jian)
，以(yi)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)和(he)極(ji)其(qi)可(ke)靠(kao)的(de)操(cao)作(zuo)。在(zai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)以(yi)及(ji)建(jian)築(zhu)等(deng)其(qi)他(ta)行(xing)業(ye)中(zhong)
，基(ji)於(yu)模(mo)塊(kuai)化(hua)子(zi)組(zu)件(jian)的(de)定(ding)製(zhi)化(hua)電(dian)纜(lan)組(zu)件(jian)越(yue)來(lai)越(yue)普(pu)遍(bian)，這(zhe)並(bing)不(bu)奇(qi)怪(guai)。

與傳統電纜套件相比
，模塊化電纜可使現場安裝工作量減少約 60%至 70%。這zhe在zai很hen大da程cheng度du上shang是shi因yin為wei模mo塊kuai化hua電dian纜lan組zu件jian使shi工gong廠chang人ren員yuan或huo集ji成cheng商shang技ji術shu人ren員yuan無wu需xu實shi際ji連lian接jie電dian線xian
，也ye無wu需xu在zai現xian場chang進jin行xing測ce試shi和he故gu障zhang排pai除chu。實shi際ji上shang，大da多duo數shu傳chuan統tong電dian纜lan的de安an裝zhuang過guo程cheng都dou要yao求qiu電dian工gong將jiang電dian纜lan剪jian成cheng所suo需xu的de長chang度du

，剝bo去qu護hu套tao，並bing進jin行xing手shou工gong撚nian接jie。模mo塊kuai化hua電dian纜lan消xiao除chu了le這zhe些xie繁fan瑣suo的de任ren務wu
，甚shen至zhi能neng提ti高gao可ke靠kao性xing；原因還是所有的定製、切割
、lianjiehezuizhongchulijuntongguokezhongfudegongchangjiagonggongxulaizhixing。gengzhongyaodeshi，congxiaoshoudingzhizujiandegongyingshangchucaigoudedianlantongchanghuizaidianlanfahuoqianjingguozidongceshi。zheyangyilai，zaishejijieduanjiukeyiwanquanzhidingyingyongtedingdedianlan，xianchanganzhuangshizhixujiangzhexiedianlancharujiqibujianjike。

圖 2：定製電纜組件使電工可以免於圖中所示的現場布線和測試作業

采用屏蔽保護傳輸質量

隨著涉及電力、控製和數據信號傳輸的係統越來越複雜，現代工業環境的電氣噪聲越來越大。這就是必須對敏感設備和信號進行 EMI 保護的原因。這些電路幹擾由電磁感應、靜電耦合和傳導引起。事實上
，電氣噪聲環境中的電纜可能需要屏蔽以防止 EMI 傳播，因為：

●   電纜可能會受到來自其他地方的 EMI 幹擾

●   工業電纜本身可能會產生 EMI

●   電纜可能會以其他方式充當輻射噪聲的天線

電動機、發電機、變壓器、感應加熱和電力電纜都可能是高水平 EMI 的來源。這些 EMI 源附近的控製和數據電纜將需要屏蔽。對於非常敏感的信號，即使與 EMI 源有一定距離，也可能需要屏蔽。

實際上，屏蔽的形式可以是包圍整個自動化操作的籠子；圍繞電纜的金屬櫃或導管；或者直接內置在電纜中（如本文詳細論述）。

電纜上的 EMI 屏蔽方法可以是法拉第屏蔽罩（電纜導線周圍連續覆蓋的一層導電材料），或是法拉第籠（圍繞電纜導線的導電網）。前者通常由箔製成
，而後者則由編織線製成。

箔屏蔽通常由薄鋁製成
，可提供低成本
、高柔性的連續屏蔽，但較難接地。

編織線是銅線編織網
，較易接地
，但在某些情況下不能提供 100% 的覆蓋率 — 因(yin)為(wei)小(xiao)孔(kong)可(ke)以(yi)讓(rang)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)穿(chuan)透(tou)。因(yin)此(ci)，為(wei)了(le)使(shi)法(fa)拉(la)第(di)籠(long)有(you)效(xiao)工(gong)作(zuo)，網(wang)中(zhong)的(de)所(suo)有(you)孔(kong)或(huo)間(jian)隙(xi)必(bi)須(xu)明(ming)顯(xian)小(xiao)於(yu)要(yao)阻(zu)擋(dang)輻(fu)射(she)的(de)波(bo)長(chang)。有(you)些(xie)製(zhi)造(zao)商(shang)在(zai)編(bian)織(zhi)屏(ping)蔽(bi)線(xian)上(shang)鍍(du)錫(xi)，以(yi)改(gai)善(shan) EMI 保護效果。另一些則通過多層屏蔽（例如在各個線對之間以及整根電纜周圍），確保在非常嘈雜的環境中獲得幹淨的信號。與其他選擇相比
，這種屏蔽可能更昂貴且柔性較低。

屏(ping)蔽(bi)籠(long)和(he)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)都(dou)是(shi)反(fan)射(she)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)的(de)導(dao)體(ti)

，以(yi)防(fang)止(zhi)輻(fu)射(she)進(jin)入(ru)電(dian)纜(lan)導(dao)線(xian)束(shu)內(nei)部(bu)。電(dian)纜(lan)中(zhong)的(de)屏(ping)蔽(bi)通(tong)常(chang)放(fang)置(zhi)於(yu)導(dao)線(xian)周(zhou)圍(wei)的(de)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)之(zhi)間(jian)。然(ran)後(hou)
，此(ci)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)通(tong)常(chang)接(jie)地(di)，以(yi)有(you)效(xiao)分(fen)散(san) EM 能量。 

圖 3：Lapp USA 的 ÖLFLEX CONNECT SERVO 電纜包括電力和數據連接以及連接器
，與 Siemens、Rockwell/AB、Indramat


、Lenze 和 SEW 驅動器和伺服電機搭配使用更簡單。這些電纜中的 EMC 屏蔽由製造商在自動化工序中完成，該工序去除電纜護套並鋪設屏蔽層，使其與連接器360° 接觸。（圖片來源：Lapp USA）

工業電纜絕緣層選擇

絕(jue)緣(yuan)層(ceng)是(shi)圍(wei)繞(rao)導(dao)線(xian)的(de)非(fei)導(dao)電(dian)材(cai)料(liao)。除(chu)了(le)防(fang)止(zhi)電(dian)線(xian)間(jian)傳(chuan)導(dao)或(huo)對(dui)地(di)傳(chuan)導(dao)
，絕(jue)緣(yuan)層(ceng)通(tong)常(chang)還(hai)有(you)防(fang)止(zhi)磨(mo)損(sun)和(he)液(ye)體(ti)入(ru)侵(qin)的(de)作(zuo)用(yong)。需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)，僅(jin)靠(kao)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)並(bing)不(bu)能(neng)阻(zu)擋(dang) EMI，磁場和輻射會直接穿過絕緣層。下麵是一些常見的絕緣材料。

聚氯乙烯 (PVC) 是一種廉價且常用的絕緣材料。工作溫度範圍約為 -55° 至 +105°C，並且可耐受普通溶劑和燃料。電容和衰減會導致一些功率損耗。

半硬質 PVC (SR-PVC) 具有比其他選擇更高的耐磨性；類似的阻燃聚氯乙烯（阻燃 PVC）材料還具有優異的阻燃性。

聚乙烯 (PE) 具有低電容
，非常適合高速數據傳輸。它不可彎曲且易燃
，工作溫度範圍為 -65° 至 +80°C。

氯化聚乙烯 (CPE) 具有出色的耐熱和防火性能
，通常用於工業電力和控製電纜。

矽膠具有很高的耐熱性（甚至高達 180°C）
，以及阻燃性和柔韌性。

玻璃纖維通常用於需要極高耐熱性的應用，例如鑄造和金屬加工。它可以在高達 480°C 的持續高溫下使用。

請注意，本文提供的工作條件僅供參考。在將電纜用於特定應用之前，設計工程師應始終參考電纜製造商提供的規格。

工業電纜護套

在zai一yi些xie電dian纜lan中zhong，電dian氣qi絕jue緣yuan和he外wai部bu保bao護hu功gong能neng是shi分fen開kai的de
，每mei種zhong功gong能neng都dou使shi用yong最zui優you的de材cai料liao。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，提ti供gong電dian絕jue緣yuan的de內nei層ceng稱cheng為wei絕jue緣yuan層ceng，而er提ti供gong保bao護hu的de外wai層ceng稱cheng為wei護hu套tao。這zhe樣yang可ke以yi同tong時shi提ti高gao韌ren性xing和he柔rou性xing。

為了提供專門的保護，可以使用不同的護套材料

，以防止磨損、液體
、高溫
、化學品或微生物等威脅。一些常見的護套材料包括：

聚氨酯 (PUR) 具有高韌性和柔性，以及耐化學性
、耐水性和耐磨性。但是，聚氨酯易燃。較差的電氣性能意味著它不適合用作絕緣材料。

尼龍 具有出色的韌性
、柔性
，以及耐磨性和耐化學性。

氯丁橡膠 是一種合成熱固性橡膠，具有優異的耐磨性、耐刺穿性、耐油性和耐溶劑性。它使用壽命長，常用於軍事用途。

丁苯橡膠(SBR)是一種熱固性橡膠，具有出色的耐磨性、耐油性和耐溶劑性。Mil-C-55668電纜采用了這種材料。

工業電纜的絞線排列

電纜內的各絞線可采用許多不同的方式來排列，以賦予不同的撓曲特性。

實心導線由單根粗電線組成

，成本低廉但堅硬且韌性較差。

束絞線相對簡單，所有股都沿相同方向絞合在一起，但比實心電纜更具韌性。

同心絞線中間有一根線
，上麵纏繞著一層線；任何連續層沿交替方向絞合。這樣可以生產出適合在自動化應用中使用的平滑電纜。

繩絞線具有以其他各種方式絞合在一起的電纜束
，這也是一種旨在產生柔性電纜的設計。

最後關於工業電纜連接器的說明

工業自動化的電纜連接器與電纜本身一樣，也可進行定製。該主題將在另一篇文章中介紹，並將討論這些連接器的各種組合（以及接頭和夾持選項）。但是，值得注意的是，連接器越來越多地專門用於特定的組件，例如上麵提到的伺服電機電纜。

ciwai
，rujindedianlanlianjieqitigonggaoduzhuanyehuadesheji，yibaochiduihuanjingtiaojiandenaishouxing。lianjieqideqinrufanghudengjicaiyongyuwaikexiangtongdefangshilaipingding
，doushishiyongqinrufanghu (IP) daimalaibiaoshi。zhexiedaimayouliangweishuzizucheng
，qizhongdiyiweishuzibiaoshiduiyiwuhehuichendefanghudengji，dierweishuzibiaoshiduiyetidefanghudengji。diyiweishuzifanweicong 0（無保護）到 6（塵密）。第二位數字範圍從 0（無保護）到 8（1 米深水連續浸泡保護）。

在其他方麵
，電纜連接器的標準化幾何形狀也有助於簡化規格。例如，模塊化RJ連接器在數據傳輸電纜中越來越常見。請注意，在此上下文中
，術語 RJ 代表標準插座

，起源於其電話係統應用。從技術上而言
，現代的模塊化連接器實際上根本不是 RJ lianjieqi。zhexielianjieqikeyishiyongzhuanyongdeyajiegongjukuaisuerkekaodizhuangpeidaoduanjiedianlanshang。zhexiegongjukeyizaiyicicaozuozhonggudinglianjieqibingxingchengdianjiechu。jinguangongchangzuzhuangdedianlangengweikekao
，danzheyangyunxuzaixianchangjinxinggaoxiaobianjiededianlanzuzhuang。zhezhongleixingdelianjieqichatoutongchangyouyigekashe，jianglianjieqilaogudigudingzaichazuoshang
，bingqietongchangyouyigetoumingdesuliaoti
，bianyuzhiguandijianzhaneibuchudian。

圖 4：所示的第二個和第三個電纜連接器是 RJ 連接器。（圖片來源：Lapp USA）

來源：Lisa Eitel，DigiKey

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