Aktuální vydání

celé číslo

06

2018

Systémy strojového vidění

Výrobní a montážní linky

celé číslo

Pět trendů v oblasti spojovací techniky

Industry 4.0, stejnosměrný proud místo střídavého i vysoce spolehlivé konektory. Nejen to jsou aktuální trendy ze světa současné spojovací techniky. Jak k nim přistupuje výrobce kabelů a kabelového příslušenství, skupina Lapp ze Stuttgartu? V čem vidí největší potenciál a jaké jsou podle ní další aktuální trendy? 

Intenzivnější síťové propojení a miniaturizace

Obr. 1. ETHERLINE® Torsion Cat. 7 je určen pro sítě průmyslového Ethernetu s přenosovými rychlostmi do 10 Gb/s a odolává namáhání v ohybu i zkrutu

Digitalizace mění prostředí spojovací techniky tak, že stále více výrobků, a dokonce i jednotlivé komponenty mohou a chtějí komunikovat samy. Znamená to, že je nutné přenášet ještě více dat stále vyššími rychlostmi – co je už delší dobu známo z kanceláří, vstupuje nyní i do výrobních hal. Neustálý růst výkonu mikročipů urychluje nejen digitalizaci, nýbrž, spolu s úsilím dosáhnout vyšší efektivity využití zdrojů, také přechod na stále menší a kompaktnější produkty a přístroje. Chytrý telefon má v současné době výpočetní výkon superpočítače z 90. let minulého století, a to při zlomku velikosti, spotřeby energie i ceny. To se rovněž projevuje v průmyslové spojovací technice. Speciální konstrukce kabelů a technické novinky, např. u izolace, pomáhají šetřit místo. Stále častěji se proto používají hybridní vedení, která spojují pod společným pláštěm výkonové kabely, datové kabely, a dokonce i hadice pro pneumatický nebo hydraulický systém. Tam, kde se přenášejí velká množství dat, nahrazuje rychlý kabel Cat. 7 Industrial Ethernet (obr. 1) pomalejší varianty, optické kabely nahrazují ještě kabely s měděnými vodiči. 

Konektory místo přímého propojení

Obr. 2. Konfekcionovaný kabel osazený konektorem EPIC® Data pro Profibus, se zakončovacím rezistorem a diagnostickými LED, je profesionálním řešením pro výrobce modulárních strojů

Dnes televizní přijímače, zítra vysavače – na stejné výrobní lince: s konceptem Industry 4.0 je výroba modulárnější a flexibilnější. Jednotlivé výrobní moduly se vymění „obratem ruky“ nebo se jen nově uspořádají. To má důsledky i ve spojovací technice. Dříve byly elektrické kabely pevně propojeny, spájeny a potom zůstaly často mnoho let již nedotčeny. Flexibilita však vyžaduje konektory, které lze více než tisíckrát rozpojit a vždy znovu vytvořit spolehlivý kontakt (obr. 2). Takže také konektory se stávají modulárnějšími. Sdružují kontakty pro velké proudy, např. pro pohony, s datovými kabely pro gigabitové přenosy, někdy dokonce s pneumatickým nebo hydraulickým systémem – všechno lze snadno konfigurovat a vždy znovu sestavit, např. když se stroj modernizuje. 

Trend systémových řešení

Obr. 3. Výrobu vlečných řetězů pro rozvod energie i přenos signálů a dat mohou výrobci strojů nechat na profesionálních firmách

Koncept Industry 4.0, internet věcí, otevřené inovační procesy – úkoly konstruktérů strojů neustále narůstají. O to důležitější je, aby se podniky koncentrovaly na své klíčové kompetence. Takzvané konfekcionování kabelů, tj. jejich zkrácení a osazení konektory, jakož i výroba kompletních energetických řetězů (obr. 3) k tomu většinou nepatří. Konstruktéři strojů proto v rostoucí míře vyžadují hotové konfekční kabely, ale přitom „šité na míru“, které mohou jednoduše použít do svých strojů. Hotové konfekční kabely mají kromě toho delší životnost, protože zaručují kvalitu celého systému, aby si uživatelé nemuseli dělat starosti s montážními chybami, jako jsou zapomenuté koncovky nebo porušení izolace. U konfekčních kabelů přímo od výrobce mohou zákazníci mimo jiné využívat výhody jejich jedinečného know-how. Navíc jsou technologicky vždy na nejvyšší úrovni. 

Stejnosměrný proud nahrazuje proud střídavý

Obr. 4. Bezdrátový přenos energie prostřednictvím vysokofrekvenčních střídavých polí, s nímž experimentoval Nikola Tesla, zatím není v praxi využitelný

Dny střídavého proudu jsou sečteny. Zaprvé solární technika produkuje stejnosměrný proud, který se se ztrátami převádí pro napájení do sítě na proud střídavý. Zadruhé stále více elektronických přístrojů (televizní přijímače, chytré telefony, osvětlovací LED atd.) vyžaduje stejnosměrný proud, který je nutné ze sítě střídavého proudu nejdříve znovu usměrňovat, opět se ztrátami – nabízí se tedy otázka, zda má střídavý proud ještě smysl. Ztráty energie při převádění jsou obrovské – mnoho elektráren by se mohlo odpojit, když by se do průmyslu a domácností přivedly sítě stejnosměrného napětí. Tato změna paradigmatu ale není jednoduchá. Dostupné spínače a konektory nejsou pro stejnosměrné napětí vhodné, protože se polarita jeho napětí nemění a elektrický oblouk se při vypínání neodtrhává – tady se ukrývá nebezpečí. Zde jsou žádoucí nové konektory a automatiky odpojování. Uvedené problémy jsou však již zvládnutelné. Také výrobci kabelů čelí problému: existují silné indicie, že plasty na izolace a pláště kabelů vlivem polí vytvořených stejnosměrným proudem stárnou jinak. Vývojové projekty se však těmito tématy už zabývají. 

Koexistence kabelu a radiokomunikace

Obr. 5. Programování, ovládání a servis výrobních zařízení se v současné době sice často obejdou bez kabelů, ale to neznamená konec kabelové spojovací techniky

 V domácnosti je WLAN už téměř všudypřítomná a také ve výrobních halách získávají techniky bezdrátového přenosu dat příznivce (obr. 5). Bezdrátová technika je většinou nákladově přijatelná a flexibilní, je-li např. třeba vyměnit zařízení. Konec kabelu, jak někteří předpovídají, se ale nepředpokládá – naopak. Díky postupující elektrifikaci a síťovému propojování v závodních halách bude spíše zapotřebí ještě více kabelů, aby se zaručily velké přenosové rychlosti. Kabely jsou navíc výhodné, co se týče spolehlivosti přenosu dat a latence. Průmyslová výroba probíhá v taktu, přičemž informace je nutné spolehlivě přenášet v intervalech řádu milisekund. Bezdrátovým přenosem to lze zvládnout jen velmi obtížně nebo za neúměrně vysokých nákladů. Velký počet bezdrátových spojení se totiž lehce překrývá a spojení může být vzájemně rušeno nebo přerušováno pohybujícími se předměty, jako např. vysokozdvižnými vozíky. Kromě toho kabely odolávají lépe než rádiová technika záměrnému rušení nebo útokům hackerů. Proto bezdrátová technika nevytlačí ani v budoucnosti systémy založené na kabelech a obě techniky se budou vzájemně stále více doplňovat.

(LAPP KABEL s. r. o.)