Kolik přívodů k čidlu vést jedním stíněným kabelem?

[Jakub Horváth]

Mám několik čidel tlaku, průtoku, hladiny atp. na hydraulickém agregátu a samotném koncovém zařízení. Do spojovací skříně agregátu vedu 6 stíněných kabelů. Lze jít ze spojovací skříně agregátu do hlavního rozvaděče kde je PLC pomocí jednoho vícežilného stíněného kabelu, nebo je potřeba použít co čidlo to jeden samostatný stíněnný (4 žilný) kabel ? Všechna čidla jsou analogová 4-20 mA (dvou až čtyř žilové zapojení)

[Miroslav Minařík]

Mám několik čidel tlaku, průtoku, hladiny atp. na hydraulickém agregátu a samotném koncovém zařízení. Do spojovací skříně agregátu vedu 6 stíněných kabelů. Lze jít ze spojovací skříně agregátu do hlavního rozvaděče kde je PLC pomocí jednoho vícežilného stíněného kabelu, nebo je potřeba použít co čidlo to jeden samostatný stíněnný (4 žilný) kabel ? Všechna čidla jsou analogová 4-20 mA (dvou až čtyř žilové zapojení)

FYI čtěte také https://diskuse.elektrika.cz/index.php/topic,45659.0.html

[Aleš Dobrovolný]

Sdružený kabel doporučuji celkově stíněný se samostatně stíněnými kroucenými páry, pro každou smyčku 4-20mA.
Celkové stínění uzemnit na vstupu do rozvaděče a stínění kroucených párů u svorkovnice rozvaděče. Na straně čidel neuzemňovat.

[Milan Hudec]

Sdružený kabel doporučuji celkově stíněný se samostatně stíněnými kroucenými páry, pro každou smyčku 4-20mA.
Celkové stínění uzemnit na vstupu do rozvaděče a stínění kroucených párů u svorkovnice rozvaděče. Na straně čidel neuzemňovat.

Mohl byste prosím rozvinout svoji předposlední větu?

[Miroslav Minařík]

Sdružený kabel doporučuji celkově stíněný se samostatně stíněnými kroucenými páry, pro každou smyčku 4-20mA.
Celkové stínění uzemnit na vstupu do rozvaděče a stínění kroucených párů u svorkovnice rozvaděče. Na straně čidel neuzemňovat.

Přesně! 

[Martin Kurka]

Já mám zkušenost, že pokud nejsou v agregátu frekvenční měniče, jejichž kabely by se táhly v souběhu se senzory, nebo nejde o prostředí jako svařovny, pak pro technickou přesnost analogového signálu 5% ani není třeba stíněný kabel z hlediska EMC. Proudová smyčka 4-20mA má velmi malou impedanci a naindukované rušivé signály jsou malých úrovní.

Stínění často používám pokud táhnu senzory slaboproudým kabelem, protože v souběhu se silovými dělá stínění izolační bariéru pro oddělení obvodu napájených ze zdrojů bezpečného napětí a slaboproudé kabely s pevností izolace 3kV (4kV) jsou dražší než stíněné. A mám vyzkoušeno a změřeno, že na jednotlivá čidla 4-20mA stačí dvoužilové obdoby CYSY kabelů.

Co je fakt dobré, jsou párové kabely s definovaným zkrutem a tažení signálu po párech a ne mít ve svorkovací krabici společný + pól tažený jednou žilou a spojení + pólů až v rozvaděči blízko napájecího zdroje. Pokud potřebujete společný + pól ve vzdálené svorkovací skříňce, pak se mnohdy se nevyhnete tomu tahat i - pól a ve svorkovací krabici dát mezi + a - pól elektrolytický kondenzátor s malým ESR, aby se potlačily rušivé SF a VF složky v napájení. Protože  některé senzory si rušivé signály z napájení nepříjemně zesílí a převedou do užitečného signálu.

Tohle vše jsou zkušenosti z proudových smyček 4-20mA, u analogových signálů 0-10V je stínění kabelu nezbytnost a musí být i správě velkoplošně spojeno v jednom bodě (FE sběrnice).


Nejlepší a nejjednodušší je externí interfaceová jednotka připojená polní sběrnicí k PLC. Pak můžete použít k senzorům konfekciované kabely s konektory na obou stranách a máte daleko lepší servis, zprovozňování i detekce závad. Dnes když může jít PLC naproti senzorům je toto řešení výhodnější než snopy kabelů, hejna svorek a těžko přístupné velké svorkovací skříně v těžkém prostředí technologie.

[Juraj Rojko]

Pan Horváth se ale neptá na vnější rušení a vliv stínění, ale zda může sloučit několik proudových smyček do jednoho kabelu aniž by se navzájem ovlivňovaly. Vzhledem k principu a charakteru signálu, by to podle mě neměl být problém.

[Petr Chalupa_]

Pan Horváth se ale neptá na vnější rušení a vliv stínění...

To sice ne, ale pan Kurka zde správně poukazuje na to, že tomu lze jít od začátku naproti a žádný problém ani nemusí vzniknout. Třeba má ten projekt autor ještě ve stádiu, kdy to může změnit (analogové vstupy PLC např. použít na jiný projekt...) a zde nasadit komunikační jednotku a chytré čidlo, např. IO link, nebo něco podobného. Doba nám pokročila a tyto systémy, konkrétně třeba na siemensu už vycházejí v součtu komponent finančně stejně, nebo dokonce i méně, než analogová karta + čidlo s analogovým výstupem. 

[Petr Liskar]

Lze jít ze spojovací skříně agregátu do hlavního rozvaděče kde je PLC pomocí jednoho vícežilného stíněného kabelu, nebo je potřeba použít co čidlo to jeden samostatný stíněnný (4 žilný) kabel ? Všechna čidla jsou analogová 4-20 mA (dvou až čtyř žilové zapojení)

Ve Vašem případě je odpověď pana Dobrovolného výborné řešení.
Já osobně jsem zastánce metody "co čidlo, to samostatný kabel" poté, co jsem se na jedné realizaci těžce "spálil" na tom, že ve sdruženém vedení jedna proudová smyčka ovlivňovala druhou a příčinu se nám nepodařilo nalézt...

[Juraj Rojko]

To sice ne, ale pan Kurka zde správně poukazuje na to, že tomu lze jít od začátku naproti...

Vůbec nezpochybňuju rady (nejen) pana Kurky, jen jsem chtěl upozornit, že některé odpovědi míří trochu mimo podstatu dotazu. A také jsem doufal, že to pan Kurka ještě trochu rozvine tímto směrem, protože nepochybuju, že vzhledem k jeho znalostem a zkušenostem bude umět upozornit na případné zádrhele, které tam já nevidím.

[Jaromír Táborský]

Já osobně jsem zastánce metody "co čidlo, to samostatný kabel" poté, co jsem se na jedné realizaci těžce "spálil" na tom, že ve sdruženém vedení jedna proudová smyčka ovlivňovala druhou a příčinu se nám nepodařilo nalézt...

Přesně tak, jednou jsme chtěli využít jednoho kabelu dvou zařízení z bodu A do bodu B. Špatně! Na pěti metrech jeden pár ovlivňoval druhý tak, že výsledné hodnoty ve finále znefunkčnily všech pánované vazby.

[Juraj Rojko]

Přesně tak, jednou jsme chtěli využít jednoho kabelu dvou zařízení z bodu A do bodu B. Špatně! Na pěti metrech jeden pár ovlivňoval druhý tak, že výsledné hodnoty ve finále znefunkčnily všech pánované vazby.

U 4-20mA smyčky?

[Vít Rotrekl]

Mám vyzkoušené proudové čidla tlaku DLF... 4-20mA dvě čidla na jednom kabelu CY-JZ 4x0,5, v délce cca 20-25m, ve společném drátěném žlabu pro několik dalších čidel, a taky silových rozvodů. Slaboproudé kabely a silnoproudé kabely jsou v kabelovém žlabu prostorově odděleny. V rozvaděči je stínění kabelů připojeno. Funguje to bez problémů.

[Petr Liskar]

U 4-20mA smyčky?

Ano. Ztratil jsem na tom den a půl a jediné, co spolehlivě fungovalo, byl samostatný kabel.

[Juraj Rojko]

Zajímavé a poučné. Docela rád bych ale znal důvod. V podstatě je to stejnosměrné, téměř konstantní napětí (minimálně u obvyklých čidel, které měří pomalu se měnící veličiny.) s "přiměřeným" proudem, takže by to proti vzájemnému rušení mělo být velmi odolné.

[Martin Kurka]

Ano. Ztratil jsem na tom den a půl a jediné, co spolehlivě fungovalo, byl samostatný kabel.

To je až neuvěřitelné. Nic robustnějšího a odolnějšího proti rušení v MaR signálech než proudová smyčka snad není. Používá se již od doby prvních dálnopisů.

Naschvál jsem se díval do dokumentace sběru dat co jsme dělali v jedné sklárně. Sklárna tavila sklo na feederech elektrotavbou s tyristorovou regulací ,  senzory 4-20mA byly i v šíleném prostředí ve střepovně pod pódiem.
Přívody k senzorům vedly po dolních patrech vnitřních i venkovních lávek a mostů v přímém souběhu s nízkoproudovou silovinou bez ferromagnetick ých přepážek mezi silovinou a nestíněným datovým kabelem (v horních patrech venkovních lávek vn kabel, v prostředních distribuce).
Více jsme dbali na izolační bariéru, než na stínění.
Nejdéle vzdálený senzor tlaku byl připojen 230m dlouhým CYKY3Cx1,5 vedeným po lávkách a dělený asi 4 standardními krabicemi. PE žíla kostřena na obou stranách.
Interní snímací odpor PLC měl 100Ω.
Provoz naprosto bez problémů, na změnách tlaku byly patrné i rázy po otvírání elektroventilů na foukacím stroji lahví (a ten má teda pěknou kadenci).

Většina ostatních senzorů 4-20mA (tlak, teplota, průtok) byla tahána ke koncentrátorům kabely jako YY-JZ 10x0,75 v délkách od 5 do 80m a to více senzorů v tomto nestíněném kabelu najednou a často i se společnou (+) žílou pro všechny senzory.  
Jediné opatření pro společnou (+) žílu bylo, že byla vedena i jedna žíla pro (-) pól 24V zdroje a v rozpojovacím hnízdě pro jednotlivé senzory byl (+) a (-) pól zablokován elektrolytický m kondenzátorem 1G/35 paralelně s kvalitním svitkovým M1 a antiparalelní diodou.
Naprostá většina senzorů byla dvoudrátových 4-20mA, jen 2 bývaly s cizím napájením a výstupem 0-20mA.
Takže nestíněný kabel, sdružené senzory prostředí s rušením a vše bez problémů.

Většina PLC a koncentrátorů má interní odpor 100Ω, Simaticy 200Ω, kvalitní koncentrátory i jen 10Ω. Taková impedance a proud nejméně 4mA si hned tak nějaké rušení nenechá  naindukovat.

Příčinu takových problémů bych hledal v:
- u PLC vstupu zapnutý protokol HART na ne moc dobře obvodově navrženém čidle bez HART
- zkrat na vedení k senzoru, který napálil snímací odpor a napálil analogový multiplexor na analogové kartě (to samé umí i absence ochranných transilů u PLC pro ochranu přepětí z  dlouhého vedení)
- nepořádek v analogových, digitálních a PE zemích, zemní smyčky a vyrovnávací proudy tekoucí přes analogové země. Analogové země by měly být buď izolované, nebo spojené přes zvláštní analogovou sběrnici AGND a ta spojená s PE nebo s FE v jediném bodě v celém zařízení.

[Jan Franěk]

Krásně shrnuto a dozvěděl jsem se i něco nového 

Moje zkušenosti s proudovou smyčkou nejsou tak rozsáhlé, ale potvrzuji kvalitu a odolnost. Také mám několik aplikací, kde v rámci rekonstrukce, nebo rozšíření, bylo využito původních vícežilových kabelů a nezaznamenali jsme žádné problémy. Tedy krom pár problémům právě se zemní smyčkou, které se i blbě hledaly. Píši o vzdálenostech do cca 80-100m

[Aleš Dobrovolný]

Já se v podstatě projektováním smyček 4-20mA živím. Asi už od roku 1987  .
Moje zkušenost je taková že proudové smyčky (0-5mA, 0-20mA a 4-20mA) jsou velmi odolné proti rušení a to ať už vnějším nebo mezi sebou.
Dobrou praxí je používání kroucených párů samostatně stíněných. Sdružené kabely používám například 12x2x0,8 ještě navíc s celkovým stíněním a v nějakých případech případě i s ocelovým opletem (armováním).
Napájení smyčky 4-20mA je obvykle realizováno z PLC jako zdroj 24VDC PELV (nebo SELV) a je třeba tedy dodržet všechny požadavky na soustavu a vedení PELV/SELV. (souběhy, oddělení a já nevím, co ještě všechno...). Pokud používám externí zdroj napájení, je to velmi podobné, akorát se musím rozhodnout jakou napěťovou soustavu budu používat s ohledem na parametry zdroje.

Dále je třeba dodržet pár elementárních pravidel při návrhu:

• Nepřekročení maximálního odporu smyčky (tak aby se tam "protlačilo" těch 20mA). Což je dané především napěťovým úbytkem na sensoru, odporem vstupu PLC (až 200 ohm),  odporem vedení a v neposlední řadě i odporem vložených dalších prvků, například Ex bariér a pod.
• Správné uzemnění stínění párů a celkového stínění na jednom konci vedení (obvykle ve skříni PLC
• Uzemnění případného pancíře na obou koncích vedení, nebo i průběžně po trase, je li to možné. Celkové stínění kromě mechanické odolnosti také slouží jako stínění magnetické složky elmag pole.
• Kontrola zda vstupy 4-20 mA do PLC (například uzemněné termočlánky) jsou vzájemně galvanicky oddělené, případně doplnit galvanické oddělovače.
• V případě požadavku na HART kontrola minimálního odporu smyčky (obvykle 250 ohm) a případné doplnění odporu do této hodnoty

Ještě dodám, že je potřeba si dát pozor i na zařízení s více výstupy 4-20 mA (například chemické analyzátory),  aby byly v PLC (řídicím systému) zapojená na jednu vstupní kartu a nebo opatřené galvanickými oddělovači.

Konec výuky