Przykład 3: testowanie, testowanie i jeszcze raz testowanie! „Miliony podwójnych cykli pracy” w prowadniku kablowym

Zastosowanie przesuwne jako podstawa struktury testowej

Przewody Profibus w stałym ruchu w zastosowaniu przemysłowym

Użytkownikom trudno jest uzyskać ogólny zarys rynku przewodów. Konkurencja pomiędzy dostawcami przewodów rośnie i producenci prześcigają się w obietnicach dotyczących „gwarantowanej trwałości użytkowej przewodów stosowanych w prowadnikach kablowych”. Katalogi mówią o dziesięciu milionach – a nawet 50 milionach – podwójnych cykli pracy, jeśli chodzi o trwałość użytkową przewodów wykorzystywanych w zastosowaniach obejmujących ruch.
Po bliższym przyjrzeniu się przedstawianym liczbom należy zastanowić się w jaki sposób przeprowadzono testy lub jak realistyczne były w rzeczywistości przeprowadzone testy (np. długość przesuwu, promienie testowe itp.), aby można było zapewnić taką gwarancję. Nawet informacje mówiące, że przewody testowane są zgodnie z wymogami VDE (stowarzyszenie niemieckich inżynierów elektryków) 0472, część 603, metoda badań H, nie są pomocne w przypadku określania trwałości użytkowej przewodu w prowadnikach kablowych, ponieważ rolkowe stanowisko do badań nie może zapewnić uzyskania rozstrzygających wyników i nie istnieje żaden test VDE dla specjalnych przewodów do prowadników kablowych.

Różnice w trwałości użytkowej

Na początku 2002 roku, test mający na celu określenie trwałości użytkowej przewodów Profibus w rzeczywistym zastosowaniu został zlecony w laboratorium testowym firmy igus®. Celem było zbadanie wszelkich różnic w zakresie trwałości użytkowej pomiędzy przewodem chainflex® CFBUS.001 marki igus® a innym przewodem Profibus wiodącego producenta. Parametry wymagane do testu zostały wybrane na podstawie danych zawartych w katalogu konkurencyjnej firmy:

Dane katalogowe	Testowany element „A” Dwurdzeniowy przewód Profibus	Testowany element „B” igus® chainflex® CFBUS.001

Przekrój poprzeczny	(2 x AWG24)C	(2 x 0.25 mm2)C
Gwarantowana żywotność	Min. 4,0 mln cykli	Zostanie określona w teście
Promień gięcia	> = 60 mm	85 mm
Średnica	8,0 mm	8,5 mm
Dane katalogowe	na rok 2002	na rok 2002

Parametry testowe zgodnie z danymi katalogowymi konkurencji

Zastosowanie przesuwne zostało wybrane jako odpowiednia struktura testowa, ponieważ systemy przewodów Profibus są zwykle stosowane w takich przypadkach ze względu na integralność danych, szczególnie przy długich przesuwach i długich dystansach przesyłu.

Aby móc przeprowadzić badania nieniszczące i tym samym osiągnąć wysoką liczbę cykli zginania w krótkim czasie, zbudowano rzeczywistą ścieżkę przesyłu Profibus. W komputerze na ustalonym końcu prowadnika testowego znajdowała się karta sterująca Profibus. Połączenie z urządzeniem podległym Profibus znajdowało się na ruchomym końcu. Umożliwiło to określenie szybkości przesyłu za pomocą programu diagnostycznego. Wszelkie pakiety danych, które mogły zostać przesłane niepoprawnie, mogły zostać wskazane. Ustawiona została najwyższa możliwa szybkość przesyłu równa 12 Mbit/s.

Podstawowy test, który rozpoczął się na początku 2002 roku i wciąż trwa, wykazał, że już stosunkowo niska liczba cykli (420 000) doprowadziła do całkowitej awarii testowanego elementu „A”, który według katalogu konkurencji powinien funkcjonować bezpiecznie przez co najmniej 4,0 miliony cykli. Rzeczywista osiągnięta trwałość użytkowa odbiega od tej wskazanej w katalogu dziesięciokrotnie.

Testowany element „B”, CFBUS.001, wciąż poddawany jest testom i dotychczas nie zarejestrowano żadnych nieprawidłowych transmisji danych. Do tej pory wykonał już ponad 14,0 milionów cykli.

Struktura i materiały

Główna przyczyna istotnych różnic w zakresie trwałości użytkowej leży w różnych parametrach strukturalnych testowanych elementów „A” i „B” (CFBUS.001) oraz różnych materiałach zastosowanych do produkcji przewodów. Izolacja żyły przewodzącej magistrali we wszystkich testowanych elementach składała się z materiału piankowego. Elektryczne zalety tego materiału sprawiły, że osiągnięto lepsze właściwości przesyłu. Wadą materiału była jednak jego słabość w odwrotnych testach warunków skrajnych. Siły, które wpływają na parę magistral powinny być pochłaniane przez element osłaniający, aby złagodzić obciążenie mechaniczne izolacji żyły przewodzącej.

Niezwykle elastyczna osłona elementu

Z tego powodu testowany element „B” (igus®) został wyposażony w najwyższej jakości mechanicznej, wytłaczaną, wypełniającą osłonę wewnętrzną lub osłonę elementu z TPE, aby chronić parę magistral przed oddziaływaniem mechanicznym podczas procedury zginania. Osłona elementu musi być bardzo elastyczna. Mechanicznie gorsza osłona elementu wykonana z niedrogiego materiału wypełniającego służy wyłącznie nadaniu parze magistral okrągłego kształtu, tak jak w przypadku często stosowanych wypełnień lub opasek. Nie jest w stanie chronić magistral przed wysokim stopniem obciążenia mechanicznego, jakie występuje w prowadniku. Działające siły rozciągające i ściskające wpływają głównie na te części rdzenia przewodu, w których pęknięta jest osłona elementu.

Parametry testowe

Dystans drogi przesuwu:	S = 5,0 m
Prędkość, przybliż.:	V = 3,5 m/s
Przyspieszenie, przybliż.:	a = 7,5 m/s2
Promień, przybliż.:	55 mm

Osłona testowanego elementu „B” (CFBUS.001) charakteryzuje się z jednej strony najwyższej jakości mechanicznej wypełniającą koszulką z TPE, która mechanicznie odciąża parę magistral, ustala rdzenie w określonej pozycji i zgina się. Osłona testowanego elementu „B” (CFBUS.001) charakteryzuje się z jednej strony najwyższej jakości mechanicznej wypełniającą koszulką z TPE, która mechanicznie odciąża parę magistral, ustala rdzenie w określonej pozycji i zgina się. Niezwykle krótki poskok splotów rdzeni i specjalny przewód również gwarantują, że żadna większa siła rozciągająca lub ściskająca nie będzie miała wpływu na dużą długość rdzenia.

Koszulka o niskiej jakości mechanicznej nie jest w stanie ochronić pary magistral przed wysokimi obciążeniami mechanicznymi wewnątrz prowadnika kablowego.

Certyfikaty zgodności z normami UL i CSA

Przewody chainflex® CFBUS są teraz dostępne również dla wszystkich standardowych systemów Fieldbus, łącznie z atestem UL i CSA oraz zgodnością DESINA. Odporny na ścieranie, nie podtrzymujący palenia płaszcz zewnętrzny z TPE jest wytłaczany na całkowicie plecioną osłonę z regulowanym kątem skrętu w celu zapewnienia dodatkowej stabilności przewodu.

Elementy BUS'owe plecione z wyjątkowo krótkim skokiem są chronione za pomocą wypełniającego szczeliny, wytłaczanego płaszcza wewnętrznego z TPE.

Podobnie jak w przypadku wszystkich przewodów chainflex®, nowe, standardowe przewody do systemu Fieldbus serii CFBUS są teraz dostępne z magazynu, bez kosztów cięcia i dodatkowych opłat za niewielkie ilości.