Come selezionare i cavi di segnale da 4 a 20 mA

Nei progetti di ingegneria di automazione-controllo, la selezione di cavi di segnale da 4 a 20 mA determina direttamente le prestazioni anti-interferenza del sistema,accuratezza della trasmissione del segnale e affidabilità operativa a lungo termineCombinando gli standard del settore e le pratiche di ingegneria sul campo, la selezione precisa dei cavi può essere effettuata a partire dalle seguenti cinque dimensioni fondamentali.

I. Costruzione del nucleo e progettazione anti-interferenza

Il segnale 4­20 mA è un segnale analogo debole, altamente suscettibile di interferenze elettromagnetiche provenienti da fonti in loco quali convertitori di frequenza, grandi motori elettrici e saldatrici.la costruzione del cavo deve soddisfare i seguenti requisiti:.

1. Struttura a coppia tortuosa

I cavi a coppia tortuosa sono obbligatori. La simmetria delle coppie tortuose compensa le interferenze indotte da campi elettromagnetici esterni.

2. Protezione basata sul gruppo

Adottare una struttura S/FTP a schermo a strati:protezione individuale in foglio di alluminio per ogni coppia più protezione complessiva in treccia di rameQuesto riduce efficacemente il crosstalk tra coppie e le interferenze esterne in modalità comune.

3Conduttori di rame puro

devono essere utilizzati conduttori di rame di alta purezza (contenuto di rame ≥ 99,9%); sono severamente vietati i conduttori in alluminio a nucleo o in alluminio rivestito di rame,per garantire la conduttività acustica e prevenire l'ossidazione e il surriscaldamento alle giunzioni.

4. Materiali per strati isolanti

L'isolamento deve essere costituito da polietilene (PE) o cloruro di polivinile (PVC), con resistenza di isolamento ≥ 500 MΩ·km. L'isolamento PE offre una costante dielettrica inferiore e prestazioni di alta frequenza superiori,adatti a scenari di trasmissione dati ad alta velocità.

II. Sezione trasversale del conduttore rispetto alla distanza di trasmissione

Loop voltage drop shall be calculated during selection to guarantee that the voltage at the transmitter terminal remains above its minimum operating voltage (typically ≥ 16 V) at maximum transmission distanceQui di seguito sono riportate le selezioni di riferimento per i sistemi di alimentazione standard a 24 V.

Formula di calcolo della caduta di tensione:

ΔU = I × R × L × 2

dove: ΔU = caduta di tensione del circuito (V); I = corrente del circuito (mA); R = resistenza per unità di lunghezza (Ω/km); L = distanza di trasmissione unidirezionale (km).

III. Materiale della giacca e compatibilità ambientale

Le giacche esterne per cavi devono essere selezionate in base agli ambienti di installazione effettivi.

IV. Principali specifiche relative all'installazione e alla messa a terra

La corretta selezione del cavo è solo il primo passo; la corretta installazione determina anche le prestazioni finali.

1. Sistemi di messa a terra dello scudo a singolo punto

Lo scudo dei cavidevono essere collegati a terra in modo affidabile solo all'estremità del dispositivo di controllo (modulo di schede PLC/DCS)- lo scudo all'estremità dello strumento deve essere isolato e galleggiante; è vietato mettere a terra entrambe le estremità,le differenze di potenziale di terra creano cicli di terra che introducono gravi interferenze e deriva del segnale.

2. Separazione dei cavi di segnale basso e di alimentazione

I cavi di segnale da 4 a 20 mA non devono mai condividere condotti o vassoi di cavi con cavi di alimentazione (ad esempio, cavi di alimentazione da 380 V, cavi di uscita da convertitore di frequenza).mantenere una distanza minima di 30 cmQuando l'incrocio è inevitabile, incamminare i cavi ad un angolo perpendicolare di 90°.

3Controllo del raggio minimo di piegatura

Durante l'installazione, evitare curve o piegature taglienti: il raggio minimo di curvatura del cavo deve essere non inferiore a 6-7,5 × il diametro esterno del cavo,per prevenire danni all'isolamento interno o rotture dei fili di treccia.

4Protezione dei condotti

Cavi di trazione all'interno di condotti di metallo galvanizzati o di vassoi per cavi; entrambe le estremità dei condotti di metallo devono essere affidabilmente messa a terra.Il fattore di riempimento del condotto non deve superare il 40% per garantire la dissipazione del calore e lo spazio di manutenzione..

V. Incastramenti e attenuazioni comuni nella selezione

VI. Tabella di selezione di riferimento rapido

Commenti conclusivi

La selezione dei cavi di segnale da 4 a 20 mA è un compito di ingegneria sistematico.la durata ambientale e le specifiche di installazione devono essere tutte considerate in modo completoGli ingegneri devono esaminare appieno le condizioni di funzionamento del sito prima della selezione, seguire rigorosamente le norme nazionali pertinenti,e applicare il controllo della qualità su passaggi critici come la messa a terra dello scudo durante l'installazione, per garantire il funzionamento stabile a lungo termine dei sistemi di automazione-controllo.

Norme di riferimento

- GB/T 19666‐2019Regole generali per i cavi elettrici e i cavi ottici ignifughi e ignifughi

- GB/T 5023‐2008Cavi isolati con polivinilcloruro di tensione nominale fino a 450/750 V

- HG/T 2006-2022Elastomeri di poliuretano termoplastici

- IEC 61034­2Misurazione della densità di fumo dei cavi che bruciano in condizioni specifiche

­ GB 50057‐2010Codice per la progettazione della protezione contro i fulmini degli edifici

- SH/T 3019‐2016Specifica per la progettazione dei tubi e dei cavi degli strumenti in ingegneria petrolchimica