انواع کابل کنترل یا فرمان : راهنمای جامع

در قلب هر سیستم اتوماسیون صنعتی زیرساخت های ساختمانی هوشمند و شبکه های پیچیده حمل و نقل مجموعه ای نامرئی اما حیاتی از کابل های کنترل یا فرمان وجود دارد. این کابل ها رگ های عصبی سیستم های مدرن هستند که سیگنال های ضروری را برای کنترل و هماهنگی عملکردهای مختلف منتقل می کنند.
در این مقاله جامع به بررسی عمیق انواع کابل کنترل یا فرمان می پردازیم اصول عملکرد آن ها را تشریح می کنیم کاربردهای صنعتی متنوع آن ها را بررسی می کنیم و به استانداردهای بین المللی و فناوری های پیشرفته در این حوزه اشاره خواهیم کرد. 

کابل کنترل یا فرمان

کابل کنترل یا فرمان نوعی کابل چند رسانه ای است که برای انتقال سیگنال های الکتریکی ولتاژ پایین جهت کنترل اندازه گیری و تنظیم عملکرد تجهیزات و سیستم های مختلف استفاده می شود.
برخلاف کابل های برق که جریان الکتریکی با توان بالا را منتقل می کنند کابل های کنترل برای انتقال سیگنال های کنترلی داده ها و ارتباطات با جریان و ولتاژ پایین طراحی شده اند.
تنوع در انواع کابل کنترل یا فرمان به دلیل نیازهای گوناگون صنایع و محیط های عملیاتی مختلف است که در ادامه به تفصیل به آن ها خواهیم پرداخت. این تنوع باعث شده که کابل کنترل قیمت های متفاوتی داشته باشد.
قیمت کابل کنترل به عوامل مختلفی مانند نوع کابل تعداد رشته‌ها جنس هادی نوع عایق نوع روکش و برند سازنده بستگی دارد.
برای خرید کابل کنترل به کیفیت کابل استاندارد‌های مربوطه و گارانتی و برند آن محصول توجه داشته باشید.

دسته بندی انواع کابل کنترل بر اساس ساختار و طراحی

علاوه بر دسته بندی بر اساس کاربرد انواع کابل کنترل یا فرمان را می توان بر اساس ساختار و طراحی آن ها نیز دسته بندی کرد :

• کابل کنترل شیلددار (Shielded Control Cable) : این کابل ها دارای لایه شیلد هستند که از تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری می کند. شیلد می تواند به صورت فویل آلومینیومی مس بافته شده یا ترکیبی از هر دو باشد.
  کابل کنترل شیلددار برای کاربردهای حساس به نویز و تداخل الکترومغناطیسی مانند سیستم های ابزار دقیق سیستم های صوتی و تصویری و تجهیزات پزشکی توصیه می شود.
• کابل کنترل بدون شیلد (Unshielded Control Cable) : این کابل ها فاقد لایه شیلد هستند و برای کاربردهایی که تداخل الکترومغناطیسی نگرانی اصلی نیست مناسب هستند.
  کابل کنترل بدون شیلد معمولاً ارزان تر از کابل های شیلددار هستند و در کاربردهای عمومی تر مانند سیم کشی داخلی تابلوهای برق و مدارهای کنترلی ساده استفاده می شوند.
• کابل کنترل زوج به هم تابیده (Twisted Pair Control Cable) : در این نوع کابل دو هادی عایق شده به دور یکدیگر تابیده می شوند. این ساختار تابیده شده به کاهش تداخل الکترومغناطیسی و بهبود کیفیت سیگنال کمک می کند.
  کابل کنترل زوج به هم تابیده به ویژه برای انتقال سیگنال های داده و ارتباطات با سرعت بالا مناسب است.
• کابل کنترل چند هسته ای (Multi-core Control Cable) : این کابل ها شامل چندین هادی عایق شده در یک روکش مشترک هستند. تعداد هسته ها می تواند از چند عدد تا ده ها عدد متغیر باشد.
  کابل کنترل چند هسته ای برای انتقال همزمان چندین سیگنال کنترلی یا داده از یک نقطه به نقطه دیگر مناسب است و باعث کاهش پیچیدگی سیم کشی و صرفه جویی در فضا می شود.
• کابل کنترل مسلح (Armored Control Cable) : این کابل ها دارای یک لایه محافظ مکانیکی اضافی به نام آرمور هستند که معمولاً از سیم های فولادی یا نوارهای فولادی ساخته می شود. آرمور کابل را در برابر آسیب های مکانیکی مانند فشار ضربه سایش و جوندگان محافظت می کند. کابل کنترل مسلح برای نصب در محیط های سخت و پرخطر دفن مستقیم در زمین و کاربردهای بیرونی مناسب است.

سیم برق افشان در ساختار کابل کنترل

در برخی موارد ممکن است از سیم برق افشان در ساختار کابل کنترل استفاده شود. به عنوان مثال در برخی از کابل‌ های کنترل رشته‌ های مسی افشان برای انتقال سیگنال‌ های الکتریکی استفاده می‌ شوند.

با این حال باید توجه داشت که سیم برق افشان و کابل کنترل دو نوع محصول متفاوت هستند و کاربردهای مختلفی دارند. سیم برق افشان برای انتقال جریان برق استفاده می‌ شود در حالی که کابل کنترل برای انتقال سیگنال‌ های الکتریکی و کنترل تجهیزات مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

در هنگام انتخاب و خرید سیم برق افشان یا کابل کنترل باید به نوع کاربری ولتاژ جریان طول کابل و شرایط محیطی توجه کرد. همچنین قیمت سیم برق افشان نیز با توجه به برند و نوسانات  بازار متغییر است و باید هنگام خرید این موارد را در نظر گرفت.

دسته بندی انواع کابل کنترل بر اساس کاربرد و صنعت

انواع کابل کنترل یا فرمان را می توان بر اساس کاربرد و صنعتی که در آن مورد استفاده قرار می گیرند دسته بندی کرد. در ادامه به برخی از مهم ترین دسته بندی ها اشاره می کنیم :

• کابل کنترل صنعتی : این نوع کابل ها به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی خطوط تولید ماشین آلات صنعتی رباتیک و سیستم های کنترل فرآیند استفاده می شوند.
  کابل کنترل صنعتی معمولاً دارای مقاومت بالا در برابر روغن مواد شیمیایی سایش و شرایط سخت محیطی است. نمونه هایی از کاربردها شامل کنترل موتورها سنسورها شیرهای برقی و سیستم های PLC (کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر) است.
• کابل کنترل ابزار دقیق : این کابل ها برای انتقال سیگنال های دقیق و حساس در سیستم های اندازه گیری ابزار دقیق و کنترل فرآیند استفاده می شوند.
  کابل کنترل ابزار دقیق اغلب دارای شیلد برای کاهش نویز و تداخل الکترومغناطیسی و هادی های با دقت بالا برای انتقال سیگنال های آنالوگ و دیجیتال است.
  کاربردهای رایج شامل اتصال سنسورهای دما فشار جریان و سطح به سیستم های کنترلی و مانیتورینگ است.
• کابل کنترل ساختمان : این نوع کابل ها در سیستم های مدیریت ساختمان (BMS) سیستم های روشنایی هوشمند سیستم های تهویه مطبوع (HVAC) سیستم های اعلام حریق و امنیتی و سیستم های دسترسی کنترل استفاده می شوند.
  کابل کنترل ساختمان معمولاً دارای انعطاف پذیری بالا نصب آسان و ویژگی های مقاوم در برابر شعله است.
• کابل کنترل رباتیک : این کابل ها به طور خاص برای استفاده در ربات های صنعتی و سیستم های متحرک طراحی شده اند.
  کابل کنترل رباتیک باید بسیار انعطاف پذیر مقاوم در برابر خمش و پیچش مکرر و مقاوم در برابر سایش و روغن باشد. آن ها برای انتقال سیگنال های کنترل قدرت و داده به بازوها مفاصل و حسگرهای ربات استفاده می شوند.
• کابل کنترل مقاوم در برابر حرارت : این نوع کابل ها برای کاربردهایی که در معرض دماهای بالا قرار دارند مانند کوره ها صنایع فولاد و نیروگاه ها طراحی شده اند.
  کابل کنترل مقاوم در برابر حرارت از مواد عایقی و روکش مقاوم در برابر حرارت مانند سیلیکون PTFE (تفلون) یا فیبر شیشه ساخته می شوند و می توانند دماهای تا چند صد درجه سانتیگراد را تحمل کنند.
• کابل کنترل مقاوم در برابر مواد شیمیایی : این کابل ها برای محیط های صنعتی که در معرض مواد شیمیایی خورنده حلال ها و روغن ها قرار دارند مناسب هستند.
  کابل کنترل مقاوم در برابر مواد شیمیایی از روکش های خاصی مانند پلی اورتان (PU) یا مواد فلوروپلیمری ساخته می شوند که مقاومت بالایی در برابر این مواد دارند.

انواع کابل کنترل بر اساس برند

کابل‌ های کنترل به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌ های الکتریکی و اتوماسیون صنعتی شناخته می‌ شوند و در برندهای مختلفی تولید می‌ شوند.
از جمله برندهای مطرح می‌ توان به سیم و کابل سیمیا مغان سیمکو و خراسان افشار نژاد اشاره کرد. هر یک از این برندها انواع مختلفی از کابل‌ های کنترل را با ویژگی‌ های منحصر به فرد ارائه می‌ دهند.

سیم و کابل سیمیا به عنوان یکی از برندهای معتبر کابل‌ های کنترل با کیفیت بالا و مطابق با استانداردهای بین‌ المللی تولید می‌ کند.
این کابل‌ها معمولاً برای انتقال سیگنال‌ ها و داده‌ ها در سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی و تجهیزات کنترلی استفاده می‌ شوند. قیمت سیم و کابل سیمیا معمولاً رقابتی و مناسب است که به مشتریان اجازه می‌دهد تا با توجه به نیازهای خود انتخاب‌ های متنوعی داشته باشند. خرید محصولات این برند از فروشگاه‌ های معتبر و وب‌سایت‌ های آنلاین به سادگی امکان‌ پذیر است.

اصول عملکرد اجزای اصلی کابل کنترل

برای درک کامل انواع کابل کنترل یا فرمان ضروری است که با اجزای اصلی تشکیل دهنده آن ها و اصول عملکرد هر جزء آشنا شویم. کابل های کنترل به طور کلی از بخش های زیر تشکیل شده اند :

• هادی (Conductor) : هسته اصلی کابل که وظیفه انتقال سیگنال های الکتریکی را بر عهده دارد. هادی ها معمولاً از جنس مس آنیل شده (Cu) یا آلومینیوم (Al) با خلوص بالا ساخته می شوند.
  مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی انتخاب رایج تری است. سطح مقطع هادی بر اساس جریان مورد نیاز و افت ولتاژ مجاز تعیین می شود. در انواع کابل کنترل یا فرمان ممکن است از هادی های رشته ای (stranded) برای انعطاف پذیری بیشتر یا هادی های مفتولی (solid) برای کاربردهای ثابت استفاده شود.
• عایق (Insulation) : لایه ای از مواد عایق الکتریکی که هادی را احاطه می کند و از نشت جریان الکتریکی و اتصال کوتاه بین هادی ها جلوگیری می کند.
  مواد عایقی متداول شامل پلی وینیل کلراید (PVC) پلی اتیلن (PE) پلی اتیلن کراس لینک شده (XLPE) و لاستیک سیلیکونی هستند. انتخاب نوع عایق به عواملی مانند ولتاژ کاری دمای عملیاتی انعطاف پذیری مورد نیاز و شرایط محیطی بستگی دارد. انواع کابل کنترل یا فرمان با عایق های مختلف ویژگی های عملکردی متفاوتی از نظر مقاومت حرارتی مقاومت شیمیایی و خواص الکتریکی دارند.
• رشته بندی (Stranding) : در کابل های چند رسانه ای رشته بندی به نحوه قرارگیری هادی های عایق شده در کنار یکدیگر اشاره دارد.
  رشته بندی می تواند به صورت موازی تابیده شده (twisted pair) یا به صورت لایه ای باشد. رشته بندی تابیده شده به ویژه در انواع کابل کنترل یا فرمان برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و بهبود کیفیت سیگنال بسیار موثر است.
• روکش (Sheath یا Jacket) : لایه ای بیرونی که کل مجموعه کابل را در بر می گیرد و از اجزای داخلی در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت گرد و غبار مواد شیمیایی ضربه و سایش محافظت می کند.
  مواد روکش معمولاً از PVC پلی اورتان (PU) یا پلی اتیلن (PE) ساخته می شوند. روکش در انواع کابل کنترل یا فرمان نقش مهمی در تعیین طول عمر و قابلیت اطمینان کابل در شرایط کاری مختلف دارد.
• شیلد (Shield) : لایه ای رسانا که به منظور کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و حفاظت از سیگنال های منتقل شده در برابر نویز خارجی به دور رشته بندی یا هادی ها پیچیده می شود.
  شیلد معمولاً از فویل آلومینیومی مس بافته شده یا ترکیبی از هر دو ساخته می شود. شیلد به زمین متصل می شود تا نویزهای القایی را به زمین منتقل کند.
  انواع کابل کنترل یا فرمان شیلددار در محیط های صنعتی پر نویز و کاربردهای حساس به تداخل الکترومغناطیسی ضروری هستند.

استانداردهای بین المللی کابل کنترل

استانداردهای بین المللی نقش حیاتی در تضمین کیفیت ایمنی و قابلیت اطمینان انواع کابل کنترل یا فرمان ایفا می کنند. این استانداردها مشخصات فنی روش های آزمون و الزامات عملکردی کابل ها را تعیین می کنند. رعایت این استانداردها به تولیدکنندگان و مصرف کنندگان کمک می کند تا از انتخاب و استفاده صحیح کابل ها اطمینان حاصل کنند. برخی از مهم ترین استانداردهای بین المللی کابل کنترل عبارتند از :

• IEC ۶۰۲۲۷ : استانداردی بین المللی برای کابل های PVC عایق شده و روکش شده با ولتاژ نامی تا ۴۵۰/۷۵۰ ولت. این استاندارد طیف گسترده ای از کابل های کنترل قدرت و سیم های ساختمانی را پوشش می دهد.
• IEC ۶۰۵۰۲ : استانداردی بین المللی برای کابل های اکسترود شده عایق شده با ولتاژ نامی از ۱ کیلوولت (Um=۱.۲ کیلوولت) تا ۳۰ کیلوولت (Um=۳۶ کیلوولت). این استاندارد شامل کابل های کنترل و قدرت با عایق XLPE و PVC است.
• VDE ۰۲۵۰ : استاندارد آلمانی برای کابل های کنترل و اتصال انعطاف پذیر با عایق PVC. این استاندارد به طور خاص بر روی کابل های کنترل با تعداد هسته های زیاد و کاربردهای صنعتی تمرکز دارد.
• UL ۲۴۶۴ : استاندارد آمریکایی برای کابل های چند رسانه ای با عایق PVC برای مصارف عمومی سیم کشی داخلی و خارجی تجهیزات الکترونیکی. این استاندارد به طور گسترده در صنعت الکترونیک و اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرد.
• BS ۶۵۰۰ : استاندارد بریتانیایی برای کابل های عایق شده با PVC PVC/PVC و کابل های برق انعطاف پذیر برای مصارف عمومی. این استاندارد مشخصات فنی و روش های آزمون کابل های کنترل و قدرت را تعیین می کند.

رعایت این استانداردها و اخذ گواهینامه های مربوطه از سازمان های معتبر نشان دهنده کیفیت بالای انواع کابل کنترل یا فرمان و انطباق آن ها با الزامات ایمنی و عملکردی است.

فناوری های پیشرفته در کابل های کنترل

صنعت کابل کنترل به طور مداوم در حال پیشرفت و نوآوری است و فناوری های جدیدی به منظور بهبود عملکرد افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه ها معرفی می شوند. برخی از فناوری های پیشرفته در انواع کابل کنترل یا فرمان عبارتند از :

• کابل های کنترل هوشمند : این کابل ها مجهز به سنسورها و سیستم های مانیتورینگ یکپارچه هستند که امکان نظارت بر پارامترهای کلیدی مانند دما جریان ولتاژ و وضعیت کابل را فراهم می کنند.
  کابل های کنترل هوشمند به بهبود نگهداری پیشگیرانه تشخیص زودهنگام خطاها و افزایش عمر مفید کابل ها کمک می کنند.
• کابل های کنترل فیلدباس : این کابل ها برای استفاده در شبکه های فیلدباس صنعتی مانند Profibus CANbus و Ethernet/IP طراحی شده اند.
  کابل های کنترل فیلدباس امکان انتقال داده های دیجیتال با سرعت بالا و قابلیت اطمینان بالا را فراهم می کنند و به کاهش سیم کشی و پیچیدگی سیستم های اتوماسیون کمک می کنند.
• کابل های کنترل انعطاف پذیر با عمر طولانی : این کابل ها با استفاده از مواد پیشرفته و طراحی های خاص مقاومت بالایی در برابر خمش پیچش و سایش مکرر دارند و برای کاربردهای متحرک و رباتیک بسیار مناسب هستند.
  کابل های کنترل انعطاف پذیر با عمر طولانی هزینه های نگهداری و تعویض کابل را کاهش می دهند و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشند.
• کابل های کنترل سازگار با محیط زیست : این کابل ها با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست عاری از هالوژن و مطابق با استانداردهای زیست محیطی تولید می شوند. کابل های کنترل سازگار با محیط زیست به کاهش اثرات منفی بر محیط زیست و سلامت انسان کمک می کنند و در پروژه های سبز و پایدار مورد توجه قرار می گیرند.

نکات فنی مهم در انتخاب و نصب کابل کنترل

انتخاب و نصب صحیح انواع کابل کنترل یا فرمان برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم های کنترلی ضروری است. در هنگام انتخاب و نصب کابل کنترل باید به نکات فنی زیر توجه کرد :

• ولتاژ و جریان نامی : کابل کنترل باید برای ولتاژ و جریان کاری مورد نیاز سیستم مناسب باشد. انتخاب کابل با ولتاژ و جریان نامی پایین تر از مقدار مورد نیاز می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد کابل افت ولتاژ زیاد و حتی آسیب دیدن کابل شود.
• شرایط محیطی : کابل کنترل باید با شرایط محیطی محل نصب سازگار باشد. عواملی مانند دما رطوبت مواد شیمیایی تابش UV و خطرات مکانیکی باید در نظر گرفته شوند. برای محیط های سخت باید از کابل های مقاوم در برابر شرایط محیطی خاص استفاده کرد.
• تداخل الکترومغناطیسی (EMI) : در محیط های صنعتی پر نویز استفاده از کابل کنترل شیلددار برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی و حفاظت از سیگنال های کنترلی ضروری است. نوع و کیفیت شیلد باید بر اساس سطح نویز محیط و حساسیت سیستم تعیین شود.
• انعطاف پذیری : برای کاربردهای متحرک و رباتیک کابل کنترل انعطاف پذیر با شعاع خمش مناسب باید انتخاب شود. انعطاف پذیری ناکافی کابل می تواند منجر به شکستگی هادی ها و خرابی کابل شود.
• استانداردها و گواهینامه ها : کابل کنترل باید مطابق با استانداردهای بین المللی و ملی مربوطه باشد و دارای گواهینامه های معتبر از سازمان های بازرسی باشد. این امر تضمین می کند که کابل از کیفیت و ایمنی لازم برخوردار است.
• روش نصب : روش نصب کابل کنترل باید بر اساس نوع کابل شرایط محیطی و الزامات پروژه تعیین شود. نصب صحیح کابل از جمله رعایت شعاع خمش مجاز استفاده از بست های مناسب و اتصال صحیح شیلد به زمین برای عملکرد طولانی مدت و بدون مشکل کابل ضروری است.

نتیجه گیری

انواع کابل کنترل یا فرمان اجزای حیاتی در سیستم های مدرن اتوماسیون کنترل و ارتباطات هستند. درک کامل انواع کابل کنترل اصول عملکرد کاربردها استانداردها و نکات فنی انتخاب و نصب آن ها برای مهندسان و تکنسین های فعال در این حوزه بسیار مهم است.
با پیشرفت فناوری کابل های کنترل نیز به طور مداوم در حال تکامل هستند و فناوری های پیشرفته ای مانند کابل های هوشمند فیلدباس و انعطاف پذیر با عمر طولانی امکانات جدیدی را برای بهبود عملکرد و افزایش قابلیت اطمینان سیستم های کنترلی فراهم می کنند.
انتخاب و استفاده صحیح از انواع کابل کنترل یا فرمان مناسب نقش کلیدی در تضمین عملکرد ایمن کارآمد و پایدار سیستم های مختلف ایفا می کند.

پرسش و پاسخ متداول

سوال ۱ : تفاوت اصلی بین کابل کنترل و کابل برق چیست؟

پاسخ : تفاوت اصلی در کاربرد و ساختار آن ها است. کابل برق برای انتقال جریان الکتریکی با توان بالا به منظور تغذیه تجهیزات الکتریکی استفاده می شود در حالی که کابل کنترل برای انتقال سیگنال های کنترلی داده ها و ارتباطات با جریان و ولتاژ پایین به منظور کنترل و هماهنگی عملکرد تجهیزات و سیستم ها طراحی شده است.
کابل های برق معمولاً دارای هادی های با سطح مقطع بزرگ تر و عایق های ضخیم تر هستند در حالی که کابل های کنترل ممکن است دارای تعداد زیادی هادی با سطح مقطع کوچک تر و ویژگی های خاص مانند شیلد و زوج به هم تابیده باشند.

سوال ۲ : چه نوع کابل کنترلی برای محیط های صنعتی پر نویز توصیه می شود؟

پاسخ : برای محیط های صنعتی پر نویز کابل کنترل شیلددار توصیه می شود. شیلد کابل به کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و حفاظت از سیگنال های کنترلی در برابر نویزهای خارجی کمک می کند.
نوع شیلد (فویل آلومینیومی مس بافته شده یا ترکیبی) و نحوه اتصال آن به زمین باید بر اساس سطح نویز محیط و حساسیت سیستم تعیین شود.

سوال ۳ : آیا می توان از کابل کنترل به جای کابل برق استفاده کرد؟

پاسخ : خیر به طور کلی توصیه نمی شود. کابل کنترل برای انتقال جریان های پایین طراحی شده است و استفاده از آن برای انتقال جریان های بالا می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد کابل افت ولتاژ زیاد و حتی آتش سوزی شود.
برای انتقال توان الکتریکی همواره باید از کابل برق با ظرفیت جریان مناسب استفاده کرد. در صورت نیاز به انتقال همزمان سیگنال های کنترل و توان الکتریکی می توان از کابل های ترکیبی (هیبریدی) استفاده کرد که هر دو نوع هادی را در یک کابل واحد ارائه می دهند.