PLC電控柜電磁屏蔽的設計理念-河北午陽環保設備有限公司

PLC電氣控制柜在結構設計中應充分考慮電磁屏蔽，以_控制柜內的各個設備元件正常穩定工作。PLC電氣控制柜的干擾主要由兩個部分組成：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隔離來實現，在實際應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、數量以及柜體尺寸大小。
1、一般形式的PLC控制柜的結構設計
在PLC電氣控制柜在結構設計中一般主要采取以下措施：（1）控制柜體采用不銹鋼（Q235）材料，柜體采用框架式結構；框架式結構便于柜內元器件的安裝同時提高了機柜整體的強度和穩定性，而不銹鋼材料一方面可以_柜內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構強度。（2）一般的PLC控制柜采取的是一塊底板式安裝，控制柜內設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它的干擾影響，_PLC的穩定運行。（3）如果控制柜內還有其它強電設備（如變壓器、變頻器等）等，這些設備在啟動和運行時，都將產生不小的電磁干擾，因此需要將這些設備安裝于控制柜底部盡量遠離PLC模塊。同時也需要將這些強電設備與弱電設備（信號轉換器、DC電源等）分別安裝在控制柜內不同區域，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，應該盡量將各類器件分域區布置。圖1為一般情況下設計的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個區域（區域間由線槽隔開），各個區域的元器件如表1。
綜上所述，由于考慮到PLC模塊與其它設備間的干擾問題，在控制柜結構設計中，需要_PLC模塊與其它設備之間的安裝距離，因此控制柜的空間則不可避免的需要_大。
2 、特殊形式的PLC控制柜的結構設計
在實際應用中，往往會有特殊的項目要求，如隧道內的區域控制器項目的箱體大小受到隧道洞的限制，高架項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，都會對控制柜的大小尺寸有比較嚴格的要求。需要在狹小的控制柜空間內安放下PLC模塊、開關電源、光端機、變壓器、BBC廣播功放等設備并_其正常工作，這_對控制柜的結構設計提出了新的要求，一整塊安裝底板的安裝方式和單獨依靠增加設備間距來降低干擾的方式對這些項目的控制柜_不適用了。因此，在這些項目的控制柜的設計中需要采用一些特殊的結構設計方案，使得控制柜根據項目需要_加應地制宜，已達到項目預期的目的。
2.1 條架式的PLC控制柜的結構設計
對于強電設備較多而控制柜尺寸較大的PLC控制柜，可以采取以下方式：將柜內各個設備分別（或分類）安裝在控制柜內不同區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（根據設備元件的重量選擇不同的厚度）。采用獨立的安裝板可以有效的減少設備之間的電磁干擾，_了設備的正常工作。這種結構設計還可以有效的提高施工和現場維護的效率：需要維護的時候只需拆下相應的條架即可，不需要整個底板都卸下，節省了人力物力；而條架安裝件上下各翻兩道邊，在大小滿足器件的同時強度依然可靠。圖2為條架式設計的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控制柜的結構設計
對于強電設備較少（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備安裝方式。各個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模塊與其它設備分別安裝于不同的“抽屜”中。由于不同的區域相對獨立，這樣_有效的隔離了PLC模塊以及其它設備之間電磁干擾，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，無論從硬度強度還是節約空間和材料方面來說都有明顯的優勢。采用這種安裝方式也便于日常的維修和檢查工作：在檢修某一區域設備時不會影響到其它區域的設備。該形式的安裝方式目前在車道控制器的項目已得到了廣泛的應用并收到了很好的效果。圖3為抽屜式設計的PLC控制柜的布置圖。
控制柜尺寸800×500×350（高×寬×深，單位mm），控制柜中設計了3個安裝區域（抽屜），每個安裝區域里的元器件如表3。
2.3 雙層式的PLC控制柜的結構設計
對于設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構安裝，雙層結構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，不會影響現場維護人員進行維修和車間人員進行安裝接線，隨時可以搖動的安裝板，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有限的空間，既能做到在有限的控制柜內擺放大量的元器件，又可以較好的解決設備之間的電磁干擾問題。圖4為雙層式設計的PLC控制柜的布置圖。
PLC控制柜的布局與結構設計
在如今工業生產中，只要涉及控制的地方，都離不開PLC，PLC柜的布置與設計，是制作PLC柜的基礎與關鍵。
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。因為PLC柜內元件基本上為整板安裝，如果采用了柜門分割的柜型，不便于安裝和調試。對于GGD柜如果_選用時，需做一下非標設計，將儀表門、前門和下通風門合并成一個整門，且柜體框架上取消前后橫梁，以便于安裝和維護。
2、柜體通風系統的設計
柜體通風方案，采用前門下進風上出風的形式，后門不加進出風孔。進、出風口分別裝1個通風過濾器來防塵，外形尺寸320mm×320mm，進出風面積約008平米。由于PLC柜內的元件發出的熱量較少，采用自然對流的方式即可，如果要加快風速，可在門板上半部的出口過濾器上，加裝1個軸流風機，向外排風，柜體的頂蓋沒有通風孔，裝無孔頂蓋。
3、行線槽規格的選擇
行線槽的規格有很多，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經過此線槽的線的體積之和（含絕緣層）為線槽容量的80%左右，來選擇線槽的規格，余下的空間便于線的散熱。計算時可以用截面的關系，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，但有時為了柜內布置整齊美觀，對于特殊的線纜，如網線、元器件的預制電纜等，也放進了行線槽，在裝配設計時要特殊考慮，根據線徑以及彎曲半徑來選擇線槽，將電纜整齊的放進線槽內。
4、元器件布置的原則
柜內元器件布置，一般是從上到下，從左向右。便于操作與維護，經常操作或維護的元器件應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。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，否則現場無法接線。布置時避免線在線槽內反復繞，注意節約成本。
4.1穩壓電源布置
穩壓電源不需要經常維護，且是發熱器件，布置在柜內_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_的線槽統一（線槽深度選擇下同）。穩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，其線圈及接點即干擾發生源，因此應與PLC分開配置。（大致在100mm以上）
此外模塊是PLC系統的主要部件，需經常進行調試維護，應安裝在方便操作的位置。安裝模塊時自左向右排布，便于擴展。信號線較多，通常選用80mm寬的線槽，機架上端與線槽的凈距在30mm左右，機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。安裝時自左側開始排布，便于擴展。
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，端子排優先采用縱向排列，內部線和外部線的線槽要盡量分開，如圖2所示。考慮到接線**慣（左手持線，右手拿工具），一般端子左側的線槽留給客戶，便于外部線接入，右側的線槽用于內部線管理。如果空間緊張，也可以兩列端子共用一個內部槽或共用一個外部槽，盡量不要內外部共用一個線槽（有串線情況除外），否則不便管理。線槽的寬度根據繼電器和端子的數量合理選擇，對于外部線，由于現場的進線一般含有備用 芯、屏蔽層等，線徑較粗，外部走線槽要選的盡量大
4.5交換機和光纖盒的布置
交換機和光纖盒一般布置在柜體下部，預留的走線空間，應充分考慮網線和光纖的打彎半徑，盡量大些，方便現場網線和光纖的接入。
4.6柜內照明
柜內頂部裝照明燈，由門控開關控制。單面布置的裝1套，前后雙面布置的裝2套。開門時燈亮，關門時燈滅。
4.7接地系統
4.7.1接地母排
在PLC系統內，所有裝有PLC設備的控制柜，均應設置PE保護接地母排和TE防干擾接地母排。PE保護接地母排用于連接機架、電源等設備的PE接地點，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構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線引至PE排上。柜體旋轉部件的接地，應使用銅編織帶連接到柜體框架上。
4.7.3機架的接地
機架上有專門用于連接PE的接地螺栓，將機架連接到PE母排上。連接PE母排導線的_小截面為2mm2。
5、柜內布置及結構設計