PLC電控柜電磁屏蔽的設(shè)計(jì)理念-河北午陽(yáng)環(huán)保設(shè)備有限公司

PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮電磁屏蔽，以_控制柜內(nèi)的各個(gè)設(shè)備元件正常穩(wěn)定工作。PLC電氣控制柜的干擾主要由兩個(gè)部分組成：一是來自外界的干擾，屏蔽外界干擾_主要的途徑是通過柜體來解決的；二是來自內(nèi)部元器件之間的干擾，屏蔽這種干擾主要是通過元器件之間的相對(duì)隔離來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中主要有兩種隔離方式，隔離方式的不同取決于元器件的安裝方式、數(shù)量以及柜體尺寸大小。
1、一般形式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在PLC電氣控制柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般主要采取以下措施：（1）控制柜體采用不銹鋼（Q235）材料，柜體采用框架式結(jié)構(gòu)；框架式結(jié)構(gòu)便于柜內(nèi)元器件的安裝同時(shí)提高了機(jī)柜整體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而不銹鋼材料一方面可以_柜內(nèi)的電子原件不受外界的電磁干擾影響正常工作，另一方面也增加了柜體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。（2）一般的PLC控制柜采取的是一塊底板式安裝，控制柜內(nèi)設(shè)備垂直于安裝底板安裝，安裝底板固定于柜體框架上；因此，為_控制柜里的核心元件――PLC模塊，不受其它設(shè)備的干擾，需要將PLC模塊集中安裝于電氣控制柜的上部，與其它電氣設(shè)備保持_的電氣距離，并且周圍布置走線槽，從而減少了其它元器件對(duì)它的干擾影響，_PLC的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）如果控制柜內(nèi)還有其它強(qiáng)電設(shè)備（如變壓器、變頻器等）等，這些設(shè)備在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，都將產(chǎn)生不小的電磁干擾，因此需要將這些設(shè)備安裝于控制柜底部盡量遠(yuǎn)離PLC模塊。同時(shí)也需要將這些強(qiáng)電設(shè)備與弱電設(shè)備（信號(hào)轉(zhuǎn)換器、DC電源等）分別安裝在控制柜內(nèi)不同區(qū)域，各器件周圍___的接線距離以及線槽布置，保持接線距離和布置接線槽在這里也起到了_的抗干擾作用，空間允許的情況下，應(yīng)該盡量將各類器件分域區(qū)布置。圖1為一般情況下設(shè)計(jì)的PLC控制柜的布置圖。
控制柜尺寸2100×800×600（高×寬×深，單位mm），控制柜中使用1塊安裝底板，安裝底板上劃分了7個(gè)區(qū)域（區(qū)域間由線槽隔開），各個(gè)區(qū)域的元器件如表1。
綜上所述，由于考慮到PLC模塊與其它設(shè)備間的干擾問題，在控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要_PLC模塊與其它設(shè)備之間的安裝距離，因此控制柜的空間則不可避免的需要_大。
2 、特殊形式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)有特殊的項(xiàng)目要求，如隧道內(nèi)的區(qū)域控制器項(xiàng)目的箱體大小受到隧道洞的限制，高架項(xiàng)目的箱體大小受到安裝法蘭大小的限制，掛壁式的箱體大小受到立柱大小以及抱箍位置的限制，都會(huì)對(duì)控制柜的大小尺寸有比較嚴(yán)格的要求。需要在狹小的控制柜空間內(nèi)安放下PLC模塊、開關(guān)電源、光端機(jī)、變壓器、BBC廣播功放等設(shè)備并_其正常工作，這_對(duì)控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的要求，一整塊安裝底板的安裝方式和單獨(dú)依靠增加設(shè)備間距來降低干擾的方式對(duì)這些項(xiàng)目的控制柜_不適用了。因此，在這些項(xiàng)目的控制柜的設(shè)計(jì)中需要采用一些特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，使得控制柜根據(jù)項(xiàng)目需要_加應(yīng)地制宜，已達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期的目的。
2.1 條架式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于強(qiáng)電設(shè)備較多而控制柜尺寸較大的PLC控制柜，可以采取以下方式：將柜內(nèi)各個(gè)設(shè)備分別（或分類）安裝在控制柜內(nèi)不同區(qū)域并使用不同安裝底板固定，安裝底板使用覆鋁鋅板，厚度1.5～2.5mm（根據(jù)設(shè)備元件的重量選擇不同的厚度）。采用獨(dú)立的安裝板可以有效的減少設(shè)備之間的電磁干擾，_了設(shè)備的正常工作。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還可以有效的提高施工和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的效率：需要維護(hù)的時(shí)候只需拆下相應(yīng)的條架即可，不需要整個(gè)底板都卸下，節(jié)省了人力物力；而條架安裝件上下各翻兩道邊，在大小滿足器件的同時(shí)強(qiáng)度依然可靠。圖2為條架式設(shè)計(jì)的PLC控制柜的布置圖。
控制柜尺寸2100×1600×600（高×寬×深，單位mm），控制柜中使用8塊安裝條架，每塊安裝條架上的元器件如表2。
2.2 抽屜式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于強(qiáng)電設(shè)備較少（或沒有）而控制柜尺寸較小的PLC控制柜，可以采取抽屜式安裝的設(shè)備安裝方式。各個(gè)抽屜之間相互有金屬隔板（Q235或覆鋁鋅板材）隔離，厚度1.5～2.0mm左右，PLC模塊與其它設(shè)備分別安裝于不同的“抽屜”中。由于不同的區(qū)域相對(duì)獨(dú)立，這樣_有效的隔離了PLC模塊以及其它設(shè)備之間電磁干擾，另外通過金屬隔板來隔離干擾效果明顯優(yōu)于線槽等PVC材料以及拉大器件間距等的阻隔效果，無論從硬度強(qiáng)度還是節(jié)約空間和材料方面來說都有明顯的優(yōu)勢(shì)。采用這種安裝方式也便于日常的維修和檢查工作：在檢修某一區(qū)域設(shè)備時(shí)不會(huì)影響到其它區(qū)域的設(shè)備。該形式的安裝方式目前在車道控制器的項(xiàng)目已得到了廣泛的應(yīng)用并收到了很好的效果。圖3為抽屜式設(shè)計(jì)的PLC控制柜的布置圖。
控制柜尺寸800×500×350（高×寬×深，單位mm），控制柜中設(shè)計(jì)了3個(gè)安裝區(qū)域（抽屜），每個(gè)安裝區(qū)域里的元器件如表3。
2.3 雙層式的PLC控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于設(shè)備較多而控制柜尺寸較小的PLC控制柜，可以采用另一種新穎的布局方式：雙層安裝板的布局形式。不同于抽屜式的上下結(jié)構(gòu)安裝，雙層結(jié)構(gòu)是在除了安裝底板以外，采用金屬立柱和鉸鏈或合葉等布置一塊與底板平行的安裝板（隔板采用覆鋁鋅板，厚度1.5～2.0mm），將需要屏蔽的元器件裝在這塊安裝板上。由于有一層安裝板的隔離，起到了屏蔽的目的。由于采用鉸鏈或合葉的立柱的形式，不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員進(jìn)行維修和車間人員進(jìn)行安裝接線，隨時(shí)可以搖動(dòng)的安裝板，給施工帶來_大的便利。采用這種安裝方式可以有效的利用控制柜內(nèi)有限的空間，既能做到在有限的控制柜內(nèi)擺放大量的元器件，又可以較好的解決設(shè)備之間的電磁干擾問題。圖4為雙層式設(shè)計(jì)的PLC控制柜的布置圖。
PLC控制柜的布局與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在如今工業(yè)生產(chǎn)中，只要涉及控制的地方，都離不開PLC，PLC柜的布置與設(shè)計(jì)，是制作PLC柜的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。
1、柜型的選擇
適用于裝PLC的柜型，通常選用固定柜，且門板為整門的柜型，如KB柜、九折柜和十六折柜等，不宜選GGD柜、固定分割柜、抽屜柜。因?yàn)镻LC柜內(nèi)元件基本上為整板安裝，如果采用了柜門分割的柜型，不便于安裝和調(diào)試。對(duì)于GGD柜如果_選用時(shí)，需做一下非標(biāo)設(shè)計(jì)，將儀表門、前門和下通風(fēng)門合并成一個(gè)整門，且柜體框架上取消前后橫梁，以便于安裝和維護(hù)。
2、柜體通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
柜體通風(fēng)方案，采用前門下進(jìn)風(fēng)上出風(fēng)的形式，后門不加進(jìn)出風(fēng)孔。進(jìn)、出風(fēng)口分別裝1個(gè)通風(fēng)過濾器來防塵，外形尺寸320mm×320mm，進(jìn)出風(fēng)面積約008平米。由于PLC柜內(nèi)的元件發(fā)出的熱量較少，采用自然對(duì)流的方式即可，如果要加快風(fēng)速，可在門板上半部的出口過濾器上，加裝1個(gè)軸流風(fēng)機(jī)，向外排風(fēng)，柜體的頂蓋沒有通風(fēng)孔，裝無孔頂蓋。
3、行線槽規(guī)格的選擇
行線槽的規(guī)格有很多，常用的行線槽寬度為25mm、40mm、60mm、80mm、100mm，高度為40mm、60mm、80mm、100mm，顏色_灰色。
選擇行線槽的原則通常是根據(jù)經(jīng)過此線槽的線的體積之和（含絕緣層）為線槽容量的80%左右，來選擇線槽的規(guī)格，余下的空間便于線的散熱。計(jì)算時(shí)可以用截面的關(guān)系，即線的截面之和（含絕緣層）為線槽截面的80%左右。
通常大于6平方的線纜，不宜用行線槽來管理線束，但有時(shí)為了柜內(nèi)布置整齊美觀，對(duì)于特殊的線纜，如網(wǎng)線、元器件的預(yù)制電纜等，也放進(jìn)了行線槽，在裝配設(shè)計(jì)時(shí)要特殊考慮，根據(jù)線徑以及彎曲半徑來選擇線槽，將電纜整齊的放進(jìn)線槽內(nèi)。
4、元器件布置的原則
柜內(nèi)元器件布置，一般是從上到下，從左向右。便于操作與維護(hù)，經(jīng)常操作或維護(hù)的元器件應(yīng)安裝在較容易觸及到的位置，從高度上講，盡量安裝在離地面400mm至1800mm的高度范圍內(nèi)。如果元器件較多，可考慮將不常操作的元器件（如直流電源）安裝在柜體高度2000mm左右的位置上，底部元件安裝位置不能低于離地面200mm，否則現(xiàn)場(chǎng)無法接線。布置時(shí)避免線在線槽內(nèi)反復(fù)繞，注意節(jié)約成本。
4.1穩(wěn)壓電源布置
穩(wěn)壓電源不需要經(jīng)常維護(hù)，且是發(fā)熱器件，布置在柜內(nèi)_上部，便于散熱。接線少，線槽選用40mm寬即可，線槽深度要整柜考慮，與走線量_的線槽統(tǒng)一（線槽深度選擇下同）。穩(wěn)壓電源邊緣與線槽之間的凈距是30mm左右。
4.2PLC及各單元布置
與CPU單元相鄰的單元，_是特殊單元和輸入單元等干擾產(chǎn)生少的單元。外部電路的電磁接觸器及繼電器類，其線圈及接點(diǎn)即干擾發(fā)生源，因此應(yīng)與PLC分開配置。（大致在100mm以上）
此外模塊是PLC系統(tǒng)的主要部件，需經(jīng)常進(jìn)行調(diào)試維護(hù)，應(yīng)安裝在方便操作的位置。安裝模塊時(shí)自左向右排布，便于擴(kuò)展。信號(hào)線較多，通常選用80mm寬的線槽，機(jī)架上端與線槽的凈距在30mm左右，機(jī)架下端與線槽的凈距在80mm左右。
4.3斷路器的布置
安裝高度以方便操作為宜，周圍不要有妨礙操作的器件。通常選用60mm寬的線槽，斷路器的上下邊緣與線槽的凈距在40mm左右。安裝時(shí)自左側(cè)開始排布，便于擴(kuò)展。
4.4繼電器、端子排的布置
繼電器和端子排一般布置在柜前下部或柜后，端子排優(yōu)先采用縱向排列，內(nèi)部線和外部線的線槽要盡量分開，如圖2所示?？紤]到接線**慣（左手持線，右手拿工具），一般端子左側(cè)的線槽留給客戶，便于外部線接入，右側(cè)的線槽用于內(nèi)部線管理。如果空間緊張，也可以兩列端子共用一個(gè)內(nèi)部槽或共用一個(gè)外部槽，盡量不要內(nèi)外部共用一個(gè)線槽（有串線情況除外），否則不便管理。線槽的寬度根據(jù)繼電器和端子的數(shù)量合理選擇，對(duì)于外部線，由于現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)線一般含有備用 芯、屏蔽層等，線徑較粗，外部走線槽要選的盡量大
4.5交換機(jī)和光纖盒的布置
交換機(jī)和光纖盒一般布置在柜體下部，預(yù)留的走線空間，應(yīng)充分考慮網(wǎng)線和光纖的打彎半徑，盡量大些，方便現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)線和光纖的接入。
4.6柜內(nèi)照明
柜內(nèi)頂部裝照明燈，由門控開關(guān)控制。單面布置的裝1套，前后雙面布置的裝2套。開門時(shí)燈亮，關(guān)門時(shí)燈滅。
4.7接地系統(tǒng)
4.7.1接地母排
在PLC系統(tǒng)內(nèi)，所有裝有PLC設(shè)備的控制柜，均應(yīng)設(shè)置PE保護(hù)接地母排和TE防干擾接地母排。PE保護(hù)接地母排用于連接機(jī)架、電源等設(shè)備的PE接地點(diǎn)，與柜體直接連接。TE防干擾接地母排與柜體絕緣安裝，用于外部信號(hào)電纜的屏蔽接地。
4.7.2柜體接地
安裝元器件的安裝板等結(jié)構(gòu)件與柜體框架要可靠固定，所用連接件要墊上爪型彈墊，從安裝板底部用黃綠導(dǎo)線引至PE排上。柜體旋轉(zhuǎn)部件的接地，應(yīng)使用銅編織帶連接到柜體框架上。
4.7.3機(jī)架的接地
機(jī)架上有專門用于連接PE的接地螺栓，將機(jī)架連接到PE母排上。連接PE母排導(dǎo)線的_小截面為2mm2。
5、柜內(nèi)布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)