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PLC电控柜电磁屏蔽的设计理念

来源:www.463.com发布时间:2017/3/21 8:47:15
PLC电气控制柜在结构设计中应充分考虑电磁屏蔽,以_控制柜内的各个设备元件正常稳定工作。PLC电气控制柜的干扰主要由两个部分组成:一是来自外界的干扰,屏蔽外界干扰_主要的途径是通过柜体来解决的;二是来自内部元器件之间的干扰,屏蔽这种干扰主要是通过元器件之间的相对隔离来实现,在实际应用中主要有两种隔离方式,隔离方式的不同取决于元器件的安装方式、数量以及柜体尺寸大小。
1、一般形式的PLC控制柜的结构设计
在PLC电气控制柜在结构设计中一般主要采取以下措施:(1)控制柜体采用不锈钢(Q235)材料,柜体采用框架式结构;框架式结构便于柜内元器件的安装同时提高了机柜整体的强度和稳定性,而不锈钢材料一方面可以_柜内的电子原件不受外界的电磁干扰影响正常工作,另一方面也增加了柜体的结构强度。(2)一般的PLC控制柜采取的是一块底板式安装,控制柜内设备垂直于安装底板安装,安装底板固定于柜体框架上;因此,为_控制柜里的核心元件――PLC模块,不受其它设备的干扰,需要将PLC模块集中安装于电气控制柜的上部,与其它电气设备保持_的电气距离,并且周围布置走线槽,从而减少了其它元器件对它的干扰影响,_PLC的稳定运行。(3)如果控制柜内还有其它强电设备(如变压器、变频器等)等,这些设备在启动和运行时,都将产生不小的电磁干扰,因此需要将这些设备安装于控制柜底部尽量远离PLC模块。同时也需要将这些强电设备与弱电设备(信号转换器、DC电源等)分别安装在控制柜内不同区域,各器件周围___的接线距离以及线槽布置,保持接线距离和布置接线槽在这里也起到了_的抗干扰作用,空间允许的情况下,应该尽量将各类器件分域区布置。图1为一般情况下设计的PLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸2100×800×600(高×宽×深,单位mm),控制柜中使用1块安装底板,安装底板上划分了7个区域(区域间由线槽隔开),各个区域的元器件如表1。
综上所述,由于考虑到PLC模块与其它设备间的干扰问题,在控制柜结构设计中,需要_PLC模块与其它设备之间的安装距离,因此控制柜的空间则不可避免的需要更大。
2 、特殊形式的PLC控制柜的结构设计
在实际应用中,往往会有特殊的项目要求,如隧道内的区域控制器项目的箱体大小受到隧道洞的限制,高架项目的箱体大小受到安装法兰大小的限制,挂壁式的箱体大小受到立柱大小以及抱箍位置的限制,都会对控制柜的大小尺寸有比较严格的要求。需要在狭小的控制柜空间内安放下PLC模块、开关电源、光端机、变压器、BBC广播功放等设备并_其正常工作,这_对控制柜的结构设计提出了新的要求,一整块安装底板的安装方式和单独依靠增加设备间距来降低干扰的方式对这些项目的控制柜_不适用了。因此,在这些项目的控制柜的设计中需要采用一些特殊的结构设计方案,使得控制柜根据项目需要更加应地制宜,已达到项目预期的目的。
2.1 条架式的PLC控制柜的结构设计
对于强电设备较多而控制柜尺寸较大的PLC控制柜,可以采取以下方式:将柜内各个设备分别(或分类)安装在控制柜内不同区域并使用不同安装底板固定,安装底板使用覆铝锌板,厚度1.5~2.5mm(根据设备元件的重量选择不同的厚度)。采用独立的安装板可以有效的减少设备之间的电磁干扰,_了设备的正常工作。这种结构设计还可以有效的提高施工和现场维护的效率:需要维护的时候只需拆下相应的条架即可,不需要整个底板都卸下,节省了人力物力;而条架安装件上下各翻两道边,在大小满足器件的同时强度依然可靠。图2为条架式设计的PLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸2100×1600×600(高×宽×深,单位mm),控制柜中使用8块安装条架,每块安装条架上的元器件如表2。
2.2 抽屉式的PLC控制柜的结构设计
对于强电设备较少(或没有)而控制柜尺寸较小的PLC控制柜,可以采取抽屉式安装的设备安装方式。各个抽屉之间相互有金属隔板(Q235或覆铝锌板材)隔离,厚度1.5~2.0mm左右,PLC模块与其它设备分别安装于不同的“抽屉”中。由于不同的区域相对独立,这样_有效的隔离了PLC模块以及其它设备之间电磁干扰,另外通过金属隔板来隔离干扰效果明显优于线槽等PVC材料以及拉大器件间距等的阻隔效果,无论从硬度强度还是节约空间和材料方面来说都有明显的优势。采用这种安装方式也便于日常的维修和检查工作:在检修某一区域设备时不会影响到其它区域的设备。该形式的安装方式目前在车道控制器的项目已得到了广泛的应用并收到了很好的效果。图3为抽屉式设计的PLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸800×500×350(高×宽×深,单位mm),控制柜中设计了3个安装区域(抽屉),每个安装区域里的元器件如表3。
2.3 双层式的PLC控制柜的结构设计
对于设备较多而控制柜尺寸较小的PLC控制柜,可以采用另一种新颖的布局方式:双层安装板的布局形式。不同于抽屉式的上下结构安装,双层结构是在除了安装底板以外,采用金属立柱和铰链或合叶等布置一块与底板平行的安装板(隔板采用覆铝锌板,厚度1.5~2.0mm),将需要屏蔽的元器件装在这块安装板上。由于有一层安装板的隔离,起到了屏蔽的目的。由于采用铰链或合叶的立柱的形式,不会影响现场维护人员进行维修和车间人员进行安装接线,随时可以摇动的安装板,给施工带来_大的便利。采用这种安装方式可以有效的利用控制柜内有限的空间,既能做到在有限的控制柜内摆放大量的元器件,又可以较好的解决设备之间的电磁干扰问题。图4为双层式设计的PLC控制柜的布置图。
控制柜尺寸930×600×320(高×宽×深,单位mm),控制柜内“A”、“B”2个安装底板在_层,“C”、“D”、“E”3个安装底板分别通过铰链和合叶安装在_层,每个安装区域里的元器件如表4。 
 
PLC控制柜的布局与结构设计
在如今工业生产中,只要涉及控制的地方,都离不开PLC,PLC柜的布置与设计,是制作PLC柜的基础与关键。
1、柜型的选择
适用于装PLC的柜型,通常选用固定柜,且门板为整门的柜型,如KB柜、九折柜和十六折柜等,不宜选GGD柜、固定分割柜、抽屉柜。因为PLC柜内元件基本上为整板安装,如果采用了柜门分割的柜型,不便于安装和调试。对于GGD柜如果_选用时,需做一下非标设计,将仪表门、前门和下通风门合并成一个整门,且柜体框架上取消前后横梁,以便于安装和维护。
2、柜体通风系统的设计
柜体通风方案,采用前门下进风上出风的形式,后门不加进出风孔。进、出风口分别装1个通风过滤器来防尘,外形尺寸320mm×320mm,进出风面积约008平米。由于PLC柜内的元件发出的热量较少,采用自然对流的方式即可,如果要加快风速,可在门板上半部的出口过滤器上,加装1个轴流风机,向外排风,柜体的顶盖没有通风孔,装无孔顶盖。
3、行线槽规格的选择
行线槽的规格有很多,常用的行线槽宽度为25mm、40mm、60mm、80mm、100mm,高度为40mm、60mm、80mm、100mm,颜色_灰色。
选择行线槽的原则通常是根据经过此线槽的线的体积之和(含绝缘层)为线槽容量的80%左右,来选择线槽的规格,余下的空间便于线的散热。计算时可以用截面的关系,即线的截面之和(含绝缘层)为线槽截面的80%左右。
通常大于6平方的线缆,不宜用行线槽来管理线束,但有时为了柜内布置整齐美观,对于特殊的线缆,如网线、元器件的预制电缆等,也放进了行线槽,在装配设计时要特殊考虑,根据线径以及弯曲半径来选择线槽,将电缆整齐的放进线槽内。
4、元器件布置的原则
柜内元器件布置,一般是从上到下,从左向右。便于操作与维护,经常操作或维护的元器件应安装在较容易触及到的位置,从高度上讲,尽量安装在离地面400mm至1800mm的高度范围内。如果元器件较多,可考虑将不常操作的元器件(如直流电源)安装在柜体高度2000mm左右的位置上,底部元件安装位置不能低于离地面200mm,否则现场无法接线。布置时避免线在线槽内反复绕,注意节约成本。
4.1稳压电源布置
稳压电源不需要经常维护,且是发热器件,布置在柜内_上部,便于散热。接线少,线槽选用40mm宽即可,线槽深度要整柜考虑,与走线量_的线槽统一(线槽深度选择下同)。稳压电源边缘与线槽之间的净距是30mm左右。
4.2PLC及各单元布置
与CPU单元相邻的单元,_是特殊单元和输入单元等干扰产生少的单元。外部电路的电磁接触器及继电器类,其线圈及接点即干扰发生源,因此应与PLC分开配置。(大致在100mm以上)
此外模块是PLC系统的主要部件,需经常进行调试维护,应安装在方便操作的位置。安装模块时自左向右排布,便于扩展。信号线较多,通常选用80mm宽的线槽,机架上端与线槽的净距在30mm左右,机架下端与线槽的净距在80mm左右。
4.3断路器的布置
安装高度以方便操作为宜,周围不要有妨碍操作的器件。通常选用60mm宽的线槽,断路器的上下边缘与线槽的净距在40mm左右。安装时自左侧开始排布,便于扩展。
4.4继电器、端子排的布置
继电器和端子排一般布置在柜前下部或柜后,端子排优先采用纵向排列,内部线和外部线的线槽要尽量分开,如图2所示。考虑到接线**惯(左手持线,右手拿工具),一般端子左侧的线槽留给客户,便于外部线接入,右侧的线槽用于内部线管理。如果空间紧张,也可以两列端子共用一个内部槽或共用一个外部槽,尽量不要内外部共用一个线槽(有串线情况除外),否则不便管理。线槽的宽度根据继电器和端子的数量合理选择,对于外部线,由于现场的进线一般含有备用 芯、屏蔽层等,线径较粗,外部走线槽要选的尽量大
4.5交换机和光纤盒的布置
交换机和光纤盒一般布置在柜体下部,预留的走线空间,应充分考虑网线和光纤的打弯半径,尽量大些,方便现场网线和光纤的接入。
4.6柜内照明
柜内顶部装照明灯,由门控开关控制。单面布置的装1套,前后双面布置的装2套。开门时灯亮,关门时灯灭。
4.7接地系统
4.7.1接地母排
在PLC系统内,所有装有PLC设备的控制柜,均应设置PE保护接地母排和TE防干扰接地母排。PE保护接地母排用于连接机架、电源等设备的PE接地点,与柜体直接连接。TE防干扰接地母排与柜体绝缘安装,用于外部信号电缆的屏蔽接地。
4.7.2柜体接地
安装元器件的安装板等结构件与柜体框架要可靠固定,所用连接件要垫上爪型弹垫,从安装板底部用黄绿导线引至PE排上。柜体旋转部件的接地,应使用铜编织带连接到柜体框架上。
4.7.3机架的接地
机架上有专门用于连接PE的接地螺栓,将机架连接到PE母排上。连接PE母排导线的_小截面为2mm2。
5、柜内布置及结构设计
根据以上布置原则,结合原理图和分柜清单,绘制柜内布置图。无论是柜体、元器件还是线槽等辅料,都_采用_外形尺寸,按照1∶1的比例进行绘制。布置图绘制完成后,根据元器件的位置及安装方式,进行安装板的结构设计,安装板的材质通常选用敷铝锌板,厚度在2.0mm~3.0mm。 
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