Automatisation d'usine

LES CÂBLES HYBRIDES GÈRENT L’ALIMENTATION ET LE RETOUR SERVO Les nouveaux câbles servo tiennent compte des exigences de communications Hiperface DSL®.

LIVRE BLANC

Par Lucas Kehl directeur de produits, Groupe Lapp

D e tous les éléments qui composent un système servo efficace, les câbles d’alimentation et de signal ne reçoivent pas beaucoup d’attention. Pourtant, le câblage joue un grand rôle dans la performance et le coût du cycle de vie du système. Ce rôle est sur le point de devenir encore plus important, grâce à une interface de communication numérique émergente pour les systèmes servo. Appelé Hiperface DSL® par SICK, cette nouvelle interface de communication permet à l’alimentation et au signal de partager un seul câble. Ce câble hybride peut réduire considérablement les coûts d’installation et de maintenance associés aux systèmes servo. Dans le même temps, le câble hybride maintient les avantages de performance servo liés à la manutention robuste de l’Hiperface DSL des signaux de retour, ce qui comprend des taux de transmission allant jusqu’à 9,375 MBaud pour des longueurs allant jusqu’à 100 mètres. Si vous avez passé du temps à concevoir des systèmes servo, la notion de câble hybride peut provoquer une certaine inquiétude. Les pratiques habituelles de l’ingénierie impliquent des câbles séparés pour la puissance du moteur et les signaux de retour pour éviter les problèmes liés au bruit électrique et à la diaphonie. La norme Hiperface DSL contourne ces problèmes, tant que vous utilisez le bon type de câble. Les câbles hybrides conçus pour l’interface Hiperface DSL doivent être soigneusement construits pour éliminer le bruit électromagnétique et la diaphonie entre les conducteurs de puissance et de signal. Les câbles, qui exigent des systèmes d’automatisation, doivent également être résistants.

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Voici un aperçu des caractéristiques techniques d’un bon câble hybride : CONCEPTION IDÉALE DU CÂBLE

Impédance caractéristique du câble servo hybride

HYBRIDE. Pensez aux nouveaux câbles hybrides comme une fusion de câbles servo et de retour. Avec cette approche, la puissance et les données sont transmises via un câble partagé, et il n’y a pas besoin d’un encodeur séparé ou d’un câble de résolveur. Ce câble partagé peut avoir de nombreuses configurations différentes, mais le plus souvent il se compose de trois noyaux de puissance, d’un conducteur de protection vert-jaune et d’une paire de fils de commande en option pour un frein électrique. Une paire supplémentaire de signaux gère toutes les communications de retour moteur et peut éventuellement transmettre des données à partir d’un capteur de température d’enroulement moteur. La clé de cette disposition est que les signaux de position provenant d’un encodeur ou d’un résolveur sont modulés à la tension d’alimentation du système de retour.

de l’alimentation, il est d’une importance vitale que le câble soit conçu et fabriqué pour répondre aux spécifications très exigeantes pour les paramètres électriques clés. Par exemple, l’impédance caractéristique de l’Hiperface DSL est spécifiée à 110 Ω, avec une tolérance étroite de ± 10 Ω. D’autres paramètres qui nécessitent un contrôle serré dans une plage de fréquences définie comprennent la capacité, l’inductance, la résistance, l’impédance et les caractéristiques d’atténuation. • Code couleur  : -- Conducteurs d’alimentation (U/L1/C/L+, V/L2, W/ L3/D/L-) : Noir avec écriture en blanc, et fil de terre vert/jaune -- Paire de signaux : Blanc et bleu -- Paire de commande (en option) : Noir avec chiffres blancs : 5, 6 • Homologations : -- UL : AWM 2570 (80 °C, 1000 V)

D’autres modèles de câbles hybrides sont également possibles pour supporter d’autres architecture de communications de bus de terrain telles que l’Ethernet industriel, la fibre optique de polymère (POF) et de fibre de verre gainée de polymère (PCF). SPÉCIFICATIONS ÉLECTRIQUES STRICTES. Puisque les données sont transmises par les câbles hybrides, à proximité

CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES DES CÂBLES HYBRIDES POUR VERSION FIXE

• Rayon de courbure minimum : 5 fois le diamètre du câble • Plage de température : -40 °C +80 °C • Tension nominale (Alimentation et commande)  : -- UL : 1000V -- CEI U0/U : 600/1000 V -- Paire de signaux : 300 V (pas pour l’alimentation) • Tension d’essais : -- Alimentation et commande : 4000 V -- Paire de signaux : 1000 V • Câblage de conducteur : -- Fil fin de classe 5 -- Paire de signaux : 7 fils -- Paire de commande (en option) : Fil fin de classe 5

-- Canada : cRU AWM I/II A/B FT1 (80 °C, 1000 V) -- Autres : Basé sur les caractéristiques techniques VDE CE & RoHS

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En outre, un câble hybride bien conçu fera monter la barre de la compatibilité électromagnétique (CEM). Alors que de plus en plus de systèmes d’automatisation électromécaniques font leur apparition dans les usines — une tendance claire de l’ère de l’usine intelligente — le potentiel du bruit électromagnétique augmente rapidement. S’ils ne sont pas conçus avec un blindage approprié, les câbles hybrides peuvent être particulièrement sensibles aux interférences électromagnétiques en raison de la proximité des conducteurs d’alimentation et de signal. ROBUSTESSE MÉCANIQUE. Alors que certains câbles hybrides alimentent des systèmes stationnaires, la plupart des systèmes servo se déplacent. Cherchez donc des câbles hybrides qui offrent des performances de flexibilité continue et une compatibilité avec les chemins de câbles. Ces câbles ont tendance à utiliser un fil conducteur extra-fin de classe 6, car il tolère mieux la flexion que le fil de catégorie 5, légèrement plus épais, utilisé dans les applications

Conducteurs d’alimentation

Tresse de cuivre étamé

Paire de signaux

Feuille d’aluminium stratifié

Paire de contrôle

Conducteurs d’alimentation

Terre

d’un câble de retour et un connecteur M23 par rapport au coût de l’ensemble du disque peut être important. Les câbles hybrides prennent également moins de place dans une chaîne porte-câbles—en éliminant non seulement un câble d’encodeur mais aussi la distance minimale qui doit être maintenue entre les servo et les câbles d’encodeur classiques avec différentes classes de tension. Malgré ces avantages, gardez à l’esprit qu’il y a encore du travail à faire avant que des solutions à câbles uniques envahissent complètement nos usines. En particulier, ce ne sont pas tous les fabricants de moteurs et de disques qui supportent actuellement la norme Hiperface DSL. Et ceux qui le font l’ajoutent à de nouveaux produits servo, donc l’approche à câble unique cible les nouvelles installations pour l’instant.

statiques. Pour assurer la compatibilité du chemin de câble, vous chercherez des constructions de câbles qui minimisent les longueurs de pas et les rayons de courbure. Un câble hybride à flexibilité continue nécessitera des tests de cycle de vie plus rigoureux. Il est essentiel d’effectuer ces tests dans des conditions réelles et avec des cycles de pliage adéquats. Chez Groupe Lapp, par exemple, nous soumettons les câbles hybrides à flexibilité continue à 10 millions de cycles de pliage différents, capturant des données dynamiques en continu à travers chaque pliage. AVENIR À CÂBLE UNIQUE. Il est facile de comprendre pourquoi les câbles hybrides pour servomoteurs sont un sujet chaud en ce moment. Cette approche émergente de câblage peut générer des économies importantes en éliminant le besoin de câbles d’encodeurs distincts, les connecteurs et le travail d’installation. Avec de plus petits disques, en particulier, le coût

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