Trong ngành điều khiển, tự động hoá, nếu ví PLC/ DCS là đầu não, thiết bị instrument là giác quan, thiết bị thực thi là cơ bắp thì cáp điều khiển là dây thần kinh và cáp động lực là mạch máu. Thường thì ai cũng quan tâm tới nâng cao trí não, bảo vệ giác quan, tăng cường cơ bắp chứ chỉ có người có tuổi mới lo về dây thần kinh và mạch máu thôi. Ai mà bị đau nhức xương khớp thì biết dây thần kinh nó ảnh hưởng thế nào tới cuộc sống hàng ngày như thế nào. Hệ thống điều khiển cũng vậy, lựa chọn hệ thống dây cáp tín hiệu tốt không có tác dụng cho hệ thống mới vận hành chạy thử, mà thực tế là để đảm bảo cho tương lai hệ thống 20 năm vẫn chạy tốt, không có sự cố “ảo ma canada". Bài viết này, mình muốn đưa ra các điểm cần lưu ý cho việc lựa chọn dây cáp để 20 năm vẫn còn chạy tốt, ít nhất là dưới góc độ của người làm tự động hoá công nghiệp.
1/ Chọn kích thước lõi đồng phù hợp với dòng tải và quãng đường dây:
ài học cơ bản và vỡ lòng của toàn bộ kỹ sư điện về việc chọn dây là chọn dây cáp phù hợp với dòng tải và quãng đường dây. Về mặt thực tế, dây động lực sẽ phải được lựa chọn theo từng tải cụ thể của từng thiết bị để đảm bảo tránh lãng phí, vì thế luôn được kiểm tra kỹ. Kinh nghiệm thì với các tải nhỏ, cứ dây 2.5mm2 là tối thiểu, còn từ các tải lớn 3-4kW đổ lên thì bắt đầu sizing theo kích thước phù hợp.Có 1 lưu ý nhỏ mà mọi người có thể hay không để ý: nguồn điều khiển cấp cho thiết bị ngoại vi, đặc biệt là HMI cho 1 màn hình tới 100-200W,hoặc nguyên cụm RemoteIO có thể là 24VDC và cần lựa chọn dây cho phù hợp với công suất này
Dây động lực thì là bài tính thường xuyên, nhưng dây điều khiển thì lại thường không được tính. Thực tế tải trên dây điều khiển không nhiều, mA cho dây analog, tối đa 2A cho digital output, nên bình thường mình cũng sẽ phân loại ra dây tối thiểu 0.75mm2 cho analog, 1.5mm2 cho dây digital. Specification bên dầu khí hay dùng là 1.5mm2 (analog)/ 2.5mm2 (digital), vì dây thường đi dài (vài trăm m) để đảm bảo không suy hao tín hiệu và hao tổn đường dây. Một số tiêu chuẩn đặc thù (Ex i) sẽ cần người dùng tính toán kích thước dây để đảm bảo năng lượng tồn tại trên dây là tối thiểu, và cần tính toán sâu nếu bạn đi dây > 100m.
Dây động lực thì là bài tính thường xuyên, nhưng dây điều khiển thì lại thường không được tính. Thực tế tải trên dây điều khiển không nhiều, mA cho dây analog, tối đa 2A cho digital output, nên bình thường mình cũng sẽ phân loại ra dây tối thiểu 0.75mm2 cho analog, 1.5mm2 cho dây digital. Specification bên dầu khí hay dùng là 1.5mm2 (analog)/ 2.5mm2 (digital), vì dây thường đi dài (vài trăm m) để đảm bảo không suy hao tín hiệu và hao tổn đường dây. Một số tiêu chuẩn đặc thù (Ex i) sẽ cần người dùng tính toán kích thước dây để đảm bảo năng lượng tồn tại trên dây là tối thiểu, và cần tính toán sâu nếu bạn đi dây > 100m.
2/ Chọn loại vỏ cáp phù hợp với môi trường
Nếu chọn loại ruột cáp dựa vào dòng tải điện là thứ thuộc kiến thức của kỹ sư điện được học, chọn vỏ cáp thì thường là điểm yếu mọi người không nắm rõ và ít được trường lớp dạy.
Đối với vỏ cáp công nghiệp, các điểm cần lưu ý gồm:
Đối với vỏ cáp công nghiệp, các điểm cần lưu ý gồm:
- Trong nhà hay ngoài trời : Nếu vỏ cáp không chịu được tia UV, cáp sẽ không nên để ngoài trời. Sau nhiều năm mưa nắng, cáp không chịu UV sẽ bị mục lớp vỏ, dễ gây chạm chập.
- Cáp mấy lớp vỏ: một số loại cáp chỉ có 1 lớp vỏ ngoài, không có lớp vỏ bọc từng lõi. Cần chú ý để tránh mua nhầm rồi đau đầu với nó.
- Vật liệu chịu cháy tới đâu: hệ thống điện điều khiển nhiều khi là hệ thống cuối cùng được tắt của 1 hệ thống có tính an toàn cao (đặc biệt trong các ngành công nghiệp nặng). Vì thế, cáp điều khiển cũng cần có khả năng chịu cháy ở một mức độ nhất định. Cáp có ưu tiên an toàn thì dùng loại Fire-resistant, còn cáp không có ưu tiên thì dùng loại Flame retardant. Có một số loại vỏ cáp là Halogen-free (thành phần không có halogen), được dùng trong trường hợp hệ thống có nguy cơ cháy cao, khi dây có cháy thì không sinh khí độc halogen ngây nguy hiểm cho nhân viên chữa cháy.
- Màu vỏ: một số công ty có yêu cầu màu vỏ nhất định đối với từng loại dây để phân biệt trong quá trình thi công, vận hành và bảo trì. Ví dụ cáp động lực thì màu đen, cáp điều khiển thì màu xám, cáp cháy thì màu đỏ… Kỹ tính hơn, thì yêu cầu màu của từng dây (đặc biệt hay thấy với dây động lực) để đảm bảo thi công + bảo trì chính xác
- Mức độ cách điện: thường thấy là 400V, 1.1kV đối với điện công nghiệp thông thường. Mình luôn spec 400V đối với cáp DC và 1.1kV với cáp AC để đảm bảo an toàn trong trường hợp dây lão hoá, shock điện etc…
- Khả năng chịu nhiệt: điểm này cần lưu ý đối với các công ty có môi trường làm việc nóng (>200 độ), thì vỏ cáp nhựa PVC thông thường hay được sử dụng có thể không phù hợp và sẽ bị lão hoá nhanh chóng.
3/ Khiên giáp hay không khiên giáp (Armour & Shield / Screen)
Trong các loại cáp điện công nghiệp, ngoài trừ lớp vỏ bên ngoài để làm lớp cách điện và bảo vệ cơ bản, còn tồn tại 2 loại lớp bảo vệ khá đặc thù:
Nếu dự án yêu cầu ngặt nghèo, bạn có thể chọn full option ( hay tóp tóp giờ gọi là full topping) là armor/overall shield/individual shield là đảm bảo nhất. Mình thì hay spec:
- Giáp (Armor). Cáp có lớp giáp thì sẽ có 1 lớp thép lưới ở giữa lớp bọc bên ngoài cùng và lớp bọc thứ 2. Nhiệm vụ của lớp giáp là để bảo vệ dây cáp khỏi các tác động vật lý gây đứt, rách trong quá trình thi công, vận hành và bảo trì. Thường đối với các hệ thống công nghiệp nặng, môi trường khắc nghiệt, khó thi công sửa chữa sẽ sử dụng loại cáp có armor, do các cáp này khá nặng, cứng, chí phí cũng khá cao.
- Khiên (Shield). lớp vỏ này có 2 loại, 1 là bọc toàn bộ cáp (overall shield), 2 bọc từng cọng / cặp cáp (individual shield). Nhiệm vụ của lớp shield là bảo vệ chống nhiễu, được dùng đối với tất cả tín hiệu analog. Một số trường hợp, cáp động lực biến tần / servo cũng sẽ sử dụng cáp có shield do phát ra xung sóng công suất cao, dễ gây nhiễu các thiết bị khác.
Nếu dự án yêu cầu ngặt nghèo, bạn có thể chọn full option ( hay tóp tóp giờ gọi là full topping) là armor/overall shield/individual shield là đảm bảo nhất. Mình thì hay spec:
- overall shield cho cáp analog
- armor / overall shield cho cáp mạng
- armor cho cáp quang
- armor cho cáp biến tần
4/ Thẳng hay cong - độ uốn dây tới đâu:
Không giống như đối với các loại cáp nhỏ dân dụng mà uốn bẻ là chuyện đơn giản, đối với các loại cáp điều khiển công nghiệp, việc cáp có phù hợp với việc chịu bẻ cong hay không rất quan trọng đối với các ứng dụng có chuyển động (xoay tròn, cánh tay ra vào, xoay góc bẻ hướng).
Việc cáp phải di chuyển theo thời gian sẽ gây mòn mỏi các lõi đồng bên trong, và việc đứt cáp bên trong là việc mình đã từng gặp với
Đối với các ứng dụng cụ thể này, bạn phải chọn mua đúng loại cáp mềm chịu uốn liên tục thì sẽ đảm bảo được tuổi thọ cao hơn rất nhiều so với sử dụng cáp thông thường.
Việc cáp phải di chuyển theo thời gian sẽ gây mòn mỏi các lõi đồng bên trong, và việc đứt cáp bên trong là việc mình đã từng gặp với
- Bàn nâng roller di chuyển ra vào
- Cánh tay robot
- Dây kết nối điều khiển xe nâng
- Trục di chuyển của máy đóng gói
- Dây thang máy
Đối với các ứng dụng cụ thể này, bạn phải chọn mua đúng loại cáp mềm chịu uốn liên tục thì sẽ đảm bảo được tuổi thọ cao hơn rất nhiều so với sử dụng cáp thông thường.
Một lưu ý nữa đối với cáp điều khiển, đặc biệt là đối với cáp điều khiển nhiều lõi là góc bẻ dây (bending radius). Dây càng nhiều lõi, nhiều lớp, cứng cáp thì lại càng khó bẻ cong, và trong quá trình thi công, nếu bị bẻ quá cong thì sẽ dễ gây hư hại cáp bên trong, cũng như tạo ra các lực tác động không cần thiết. Mình đã từng bị nhiều nhất là cáp mạng cứng, nhưng mà bẻ gập khi lên switch, dẫn tới hỏng cổng ethernet trên switch mạng. Tốt nhất, duy trì best practice là dây nào cũng cố gắng bending radius khoảng 10-20 lần kích thước ngoài dây (OD).
6/ Multicore vs Single pair
Mình đã có nguyên 1 bài viết về việc đi dây cáp như thế nào trong môi trường công nghiệp cháy nổ để tiết kiệm nhất. Mình là fan của việc sử dụng remote IO station thay vì đi single pair về 1 hộp nối junction box ra 1 dây multicore đối với cáp điều khiển, do mức độ tiết kiệm chi phí cũng như tốc độ triển khai thi công đều dễ dàng và nhanh hơn rất nhiều.
https://hoanghung.weebly.com/professional-sharing/lap-at-thiet-bi-tu-ong-trong-moi-truong-chay-no
https://hoanghung.weebly.com/professional-sharing/lap-at-thiet-bi-tu-ong-trong-moi-truong-chay-no