plc电气控制柜的安装和设计

目录摘要1PLC控制柜简介与应用领域2第一章序言411基本思路412电气控制柜总体配置413电气控制柜组件的划分413本章小结5第二章安装PLC控制柜的全过程621PLC控制柜的安装全过程622本章小结13第三章PLC电控柜的安装接线的规范1431PLC元器件的安装1432PLC二次回路布线1533PLC一次回路布线1734PLC电柜布局1935对PLC电柜的日常维护和检修2036本章小结20第四章PLC控制柜的运行原理与信息参数2141常用电气控制运行原理2142配电柜的结构图2443配电柜的结构图2544配电柜的面板控制图2645基本参数选择2746本章小结28结束语29谢辞30参考文献31附录1PLC控制柜图（外）32附录2PLC控制柜图（内）33PLC电气控制柜的安装和设计摘要随着工业技术的发展，在低压供电系统中启用配电柜越来越多，特别是在机加工车间线路里采用集中控制线路的原则，更加需要配电柜。配电柜的设计是否合理关系到整个车间的设备的安全、可靠的运行。配电柜在机加工车间里起到分配电能、及控制设备电源的作用，配电柜的设计与制作首先考虑的是控制对象的负荷功率的大小，根据负荷的大小才能正确地选用低压电器。考虑到车间负荷较大常采用两种配电柜，一种是电源柜，另一种是动力柜，电源柜起到分配电源的作用，动力柜起到控制设备电源作用，根据实际需要，这次毕业设计要设计一个电源柜和两个动力柜，我们的设计思想是安全、可靠、经济、美观、维修方便。关键词配电柜、负荷计算、低压电器的选择、电路设计PLC控制柜简介PLC控制柜指成套的控制柜,可实现电机,开关的控制的电气柜。PLC控制柜组成部分一般有1空开一个总的空气开关，这个是整个柜体的电源控制。相信每个柜子都必须要有的一个东西。2PLC这个要根据工程需要选择。打个比方如果工程小可以直接就是一个一体化的PLC但如果工程比较大可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。324VDC的电源一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，根据是否确实需要来定是否要这个开关电源。4继电器一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里，但也可能先由继电器中转。打个比方，如果你PLC的输出口带电是24VDC的，但是你的控制回路里画的图需要PLC供的节点却是220VAC的，那么你就必须在PLC输出口加上一个继电器，即指令发出时继电器动作，但后让控制回路的节点接到继电器的常开或常闭点上。也是根据情况选择是否使用继电器。5接线端子这个肯定是每个柜子都必不可少的东西根据信号数量可以配置。如果只是一个单纯的PLC控制柜基本就是需要这些玩意，如果你的控制柜内还需要有其他的东西就看情况增加。比方说你有可能要对某些现场的仪表或者小控制箱供电，可能你就得要增加空开数量。或者你要PLC接至上位机，可能就需要增加交换机什么的。视情况而定。PLC控制柜可完成设备自动化和过程自动化控制，实现完美的网络功能，性能稳定、可扩展、抗干扰强等特点，是现代工业的核心和灵魂。可以根据用户需求量身设计PLC控制柜、变频柜等，满足用户要求，并可搭配人机界面触摸屏，达到轻松操作的目的。设备更可与DCS总线上位机MODBUS、PROFIBUS等通讯协议的数据传输；工控机、以太网等实现的控制和监控。PLC应用领域典型应用恒压供水、空压机、风机水泵、中央空调、港口机械、机床、锅炉、造纸机械、食品机械等等。第一章序言11基本思路电气控制柜设计的基本思路是一种逻辑思维，只要符合逻辑控制规律、能保证电气安全及满足生产工艺的要求，就可以说是一种好的的设计。但为了满足电气控制设备的制造和使用要求，必须进行合理的电气控制工艺设计。这些设计包括电气控制柜的结构设计、电气控制柜总体配置图、总接线图设计及各部分的电器装配图与接线图设计，同时还要有部分的元件目录、进出线号及主要材料清单等技术资料12电气控制柜总体配置电气控制柜总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制系统划分为几个组成部分这些组成部分均称作部件，再根据电气控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用的行线槽、管线等。电气控制柜总装配图、接线图根据需要可以分开，也可并在一起是进行分部设计和协调各部分组成为一个完整系统的依据。总体设计要使整个电气控制系统集中、紧凑，同时在空间允许条件下，把发热元件，噪声振动大的电气部件，尽量放在离其它元件较远的地方或隔离起来；对于多工位的大型设备，还应考虑两地操作的方便性；控制柜的总电源开关、紧急停止控制开关应安放在方便而明显的位置。总体配置设计得合理与否关系到电气控制系统的制造、装配质量，更将影响到电气控制系统性能的实现及其工作的可靠性、操作、调试、维护等工作的方便及质量。13电气控制柜组件的划分由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。划分组件的原则是1把功能类似的元件组合在一起；2尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；3让强弱电控制器分离，以减少干扰；4为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起；5为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。在划分电气控制柜组件的同时要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线方式电气控制柜各部分及组件之间的接线方式一般应遵循以下原则1开关电器、控制板的进出线一般采用接线端头或接线鼻子连接，这可按电流大小及进出线数选用不同规格的接线端头或接线鼻子；2电气柜、控制柜、柜台之间以及它们与被控制设备之间，采用接线端子排或工业联接器连接；3弱电控制组件、印制电路板组件之间应采用各种类型的标准接插件连接；4电气柜、控制柜、柜台内的元件之间的连接，可以借用元件本身的接线端子直接连接，过渡连接线应采用端子排过渡连接，端头应采用相应规格的接线端子处理。14本章小结本章主要介绍了电器柜设计的基本思路和一些注意事项第二章安装PLC控制柜的全过程21PLC控制柜的安装全过程开始工作，因为是第一个订单，所以物料BOM都没准备好，就匆忙开工。回厂的柜子安装板一个安装螺丝孔都没有。惨啊只能用铅笔先画好线，再用手电钻一个一个来钻明天继续了，今天有点累，呵呵昨天和同事喝酒喝醉了，这一醉，就过了国庆了没法子，这语言表达能力啊，就是不怎么样。第二天，安装板就进柜了，不能不说快速，因为我一个人干。开始布置PLC的线了，笨人总是有笨的办法，我一般总是先放好线，然后接一头，顺过来再接另一头，往往这样总会多出来很多线，浪费的是老板的钱哦。我以前见过一个师傅，放的线那才叫准，不过他总是喜欢用硬铜线，不过硬铜线着实是好看。第三天了，变频器的线最是伤脑筋的，总觉得西门家的标准是很高的，近呼苛刻的标准。不过话说回来了，那才叫安全。顾不了那么多了，将就能用吧，我上哪找那样的多股线去10平方的线，没有空间，弯得我难受。快完工了，当初没想到小型断路器的线很多，用的PVC线槽是40的，现在是小很多了，装不下，被我剪掉很多脚了，还是装不下。再一张PLC近照的，不过我很少装柜的，至少在此之前是很少的，是那种动口不动手的人，将就看吧。再来一张,注意那个扩展模块的连接线了没有，找西门家买要好几百块哦，于是我自己焊了条，焊工确实臭，没二天主OVER了，后来找我那搞单片机的同事帮忙，搞板的同事，手上的功夫自然是没得说滴。线槽盖上了，总体来讲，很普通，我不满意。开始调试，我一直担心送电后，到处冒烟，噼噼啪啪的响，不过运气着实还好，一切正常。下面这张图我做了一下处理，因为涉及到公司的商业机密，呵呵，抱歉了那三个电机和边上那个测试源是用来做实验用的。具体的俺就不多说了。以上全是用手机拍的，至于什么牌子的，忘记了，也是和兄弟换来用，没什么效果，伤了各位朋友的眼睛。下面是第二，第三订单的，用了数码相机，供来用用。调试时的触摸屏画面，二个字，太丑，至少没有阿苏和GRZ做得好看。没办法了，为了比赛，家底都拿出来晾了，思南同志，再怎么着，也要给我个鼓励奖，不然跟你没完儿第一张订单交货，客户十分的不满意，于是后来做了N多修改，下面把修改的再贴二张。多了很多东西，也搞了很多功能，一切以满足客户的需要为出发点嘛，不在意麻烦。客户说要做，我说能做，我们就做。到此就完了，也许有的朋友会问，这玩意做嘛用的，在什么地方用的，有什么功能，等等一些。有点门道的朋友一看就明白了，俺也不用多说。没什么新的技术含量，只是把原本认为生的手练成了熟的，以后可以坦白的跟人说，做柜子，我也做过22本章小结这一章节主要是把PLC控制柜的安装全过程简要的给大家展示了一遍。第三章PLC电控柜的安装接线的规范31PLC元器件的安装1前提所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。适用条件需要的灭弧距离拆卸灭弧栅需要的空间等，对于手动开关的安装，必须保证开关的电弧对操作者不产生危险2组装前首先看明图纸及技术要求3检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符4检查元器件有无损坏5必须按图安装如果有图）6元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下7同一型号产品应保证组装一致性8面板、门板上的元件中心线的高度应符合规定元件名称安装高度（M）指示仪表、指示灯0620电能计量仪表0618控制开关、按钮0620紧急操作件0816组装产品应符合以下条件操作方便。元器件在操作时，不应受到空间的防碍，不应有触及带电体的可能。维修容易。能够较方便地更换元器件及维修连线。各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合44条的规定。保证一、二次线的安装距离。变频器供应159531034259组装所用紧固件及金属零部件均应有防护层，对螺钉过孔、边缘及表面的毛刺、尖锋应打磨平整后再涂敷导电膏。10对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。11主回路上面的元器件，一般电抗器，变压器需要接地，断路器不需要接地，下图中为电抗器接地。12对于发热元件例如管形电阻、散热片等的安装应考虑其散热情况，安装距离应符合元件规定。额定功率为75W及以上的管形电阻器应横装，不得垂直地面竖向安装。下图为错误接法13所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。14接线面每个元件的附近有标牌，标注应与图纸相符。除元件本身附有供填写的标志牌外，标志牌不得固定在元件本体上。A端子的标识15标号应完整、清晰、牢固。标号粘贴位置应明确、醒目16安装于面板、门板上的元件、其标号应粘贴于面板及门板背面元件下方，如下方无位置时可贴于左方，但粘贴位置尽可能一致，17保护接地连续性保护接地连续性利用有效接线来保证。柜内任意两个金属部件通过螺钉连接时如有绝缘层均应采用相应规格的接地垫圈并注意将垫圈齿面接触零部件表面（红圈处），或者破坏绝缘层。门上的接地处（红圈处）要加“抓垫”，防止因为油漆的问题而接触不好，而且连接线尽量短。18安装因振动易损坏的元件时，应在元件和安装板之间加装橡胶垫减震。19对于有操作手柄的元件应将其调整到位，不得有卡阻现象。20将母线、元件上预留给顾客接线用得螺栓拧紧。32二次回路布线21基本要求按图施工、连线正确。22二次线的连接（包括螺栓连接、插接、焊接等）均应牢固可靠，线束应横平竖直，配置坚牢，层次分明，整齐美观。同一合同的相同元件走线方式应一致。23二次线截面积要求单股导线不小于15MM2多股导线不小于10MM2弱电回路不小于05MM2电流回路不小于25MM2保护接地线不小于25MM224所有连接导线中间不应有接头。25每个电器元件的接点最多允许接2根线。26每个端子的接线点一般不宜接二根导线，特殊情况时如果必须接两根导线，则连接必须可靠。27二次线应远离飞弧元件，并不得防碍电器的操作。29电流表与分流器的连线之间不得经过端子，其线长不得超过3米30电流表与电流互感器之间的连线必须经过试验端子。31二次线不得从母线相间穿过32带电阻的PROFIBUSBUS插头的连接（适用于一根电缆的连接）仅一根电缆连接时，则导线与第一个接口连接推动开关置“ON”位置编织的屏蔽带准确的放置33带电阻的PROFIBUSBUS插头的连接（适用于二根电缆的连接）34不带电阻的PROFIBUSBUS插头的连接编织的屏蔽带准确的平放在金属导向装置上。导向装置中的两根红绿线放置在刀口式端子上。绿导线连接点A红导线连接点B35回拉式弹簧端子的联接导线的剥线长度10MM导线插入端子口中，直到感觉到导线已插到底部。36抽屉中PROFIBUS屏蔽电缆的连接拧紧屏蔽线至约15MM长为上；用线鼻子把导线与屏蔽压在一起；压过的线回折在绝缘导线外层上；33一次回路布线1一次配线应尽量选用矩形铜母线，当用矩形母线难以加工时或电流小于等于100A可选用绝缘导线。接地铜母排的截面面积电柜进线母排单相截面面积1/2接地母排与接地端子2汇流母线应按设计要求选取，主进线柜和联络柜母线按汇流选取，分支母线的选择应以自动空气开关的脱扣器额定工作电流为准，如自动空气开关不带脱扣器，则以其开关的额定电流值为准。对自动空气开关以下有数个分支回路的，如分支回路也装有自动空气开关，仍按上述原则选择分支母线截面。如没有自动空气开关，比如只有刀开关、熔断器、低压电流互感器等则以低压电流互感器的一侧额定电流值选取分支母线截面。如果这些都没有，还可按接触器额定电流选取，如接触器也没有，最后才是按熔断器熔芯额定电流值选取。主回路的走线3铜母线载流量选择需查询有关文档，聚氯乙烯绝缘导线在线槽中，或导线成束状走行时，或防护等级较高时应适当考虑裕量。4母线应避开飞弧区域。5当交流主电路穿越形成闭合磁路的金属框架时，三相母线应在同一框孔中穿过。接线不规范，必须把进入线槽的大电缆外层都剥开，把所有导线压进线槽6电缆与柜体金属有摩擦时，需加橡胶垫圈以保护电缆7电缆连接在面板和门板上时，需要加塑料管和安装线槽。柜体出线部分为防止锋利的边缘割伤绝缘层，必须加塑料护套8柜体内任意两个金属零部件通过螺钉连接时如有绝缘层均应采用相应规格的接地垫圈,并注意将垫圈齿面接触零件表面，以保证保护电路的连续性。9当需要外部接线时，其接线端子及元件接点距结构底部距离不得小于200MM，且应为连接电缆提供必要的空间10提高柜体屏蔽功能，如需要外部接线，出线时，需加电磁屏蔽衬垫，柜体孔缝要求为求缝长或孔径小于/10100）。如果需要在电柜内开通风窗口，交错排列的孔或高频率分布的网格比狭缝好，因为狭缝会在电柜中传导高频信号。柜体与柜门之间的走线，必须加护套，否则容易损坏绝缘层柜门没有接地柜门走线必须加线槽11螺栓紧固标识A生产中紧固的螺栓应标识兰色B检测后的紧固的螺栓应标识红色12注意装配铜排时应戴手套。附注1、抽屉单元（尤其是100MM模高）中联接到二次接插件的二次线长度上应留有裕量。2、铜排冲孔应注意去毛刺，尤其是方孔时。3、绝缘支撑厚度应不大于10MM，要注意检查。4、装元器件之前要看看说明书，否则装完后不易查出。5、抽屉机械连锁，尤其时IP42时，要考虑密封条的厚度，或磨成尖角。6、抽屉单元按钮弹簧的强度要提高。7、大截面积铜排联接后要用塞尺复检，注意平垫的使用。8、不同电压等级的端子要分开。9、标牌的粘贴。要用3M胶，可用502点一下。10、门内线槽不能用双面胶粘贴，可以502，注意别留缝隙。11、用于外部接线端子的线槽应加大。12、线槽不要与主回路输出端太近。13、零序互感器要用自身所带铜排联接。14、成柜要做出厂检验。15、导线经过隔板时要加护套。16、导线中间不要有接头。17、电缆支架要合理。18、考虑安装维护的安全。34PLC电柜布局1确保传动柜中的所有设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。连接到变频器的任何控制设备比如一台PLC要与其共地，同样也要使用短和粗的导线接地。最好采用扁平导体例如金属网，因其在高频时阻抗较低。2为电柜低压单元，继电器，接触器使用熔断器以保护。当对主电源电网的情况不了解时，建议最好加进线电抗器3确保传导柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用RC抑制器，直流接触器采用“飞轮”二极管，装入绕组中。压敏电阻抑制器也是很有效的。4如果设备运行在一个对噪声敏感的环境中，可以采用EMC滤波器减小辐射干扰。同时为达到最优的效果，确保滤波器与安装板之间应有良好的接触5信号线最好只从一侧进入电柜，信号电缆的屏蔽层双端接地。如果非必要，避免使用长电缆。控制电缆最好使用屏蔽电缆。模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线。低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线，也可以使用单屏蔽的双绞线。模拟信号和数字信号的传输电缆应该分别屏蔽和走线。不要将24VDC和115/230VAC信号共用同一条电缆槽在屏蔽电缆进入电柜的位置，其外部屏蔽部分与电柜嵌板都要接到一个大的金属台面上。6电机电缆应独立于其它电缆走线，其最小距离为500MM。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线。如果控制电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。同时必须用合适的夹子将电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定到安装板上。7为有效的抑制电磁波的辐射和传导，变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆，屏蔽层的电导必须至少为每相导线芯的电导的1/10。8中央接地排组和PE导电排必须接到横梁上金属到金属联接。它们必须在电缆压盖处正对的附近位置。中央接地排额外还要通过另外的电缆与保护电路接地电极连接。屏蔽总线用于确保各个电缆的屏蔽连接可靠，它通过一个横梁实现大面积的金属到金属联接。9不能将装有显示器的操作面板安装在靠近电缆和带有线圈的设备旁边，例如电源电缆，接触器，继电器，螺线管阀，变压器等等，因为它们可以产生很强的磁场。10功率部件变压器，驱动部件，负载功率电源等等与控制部件继电器控制部分，可编程控制器必须要分开安装。但是并不适用于功率部件与控制部件设计为一体的产品，变频器和相关的滤波器的金属外壳，都应该用低电阻与电柜连接，以减少高频瞬间电流的冲击。理想的情况是将模块安装到一个导电良好，黑色的金属板上，并将金属板安装到一个大的金属台面上。喷过漆的电柜面板，DIN导轨或其他只有小的支撑表面的设备都不能满足这一要求35对PLC电柜的日常维护和检修1检查电柜周围环境，利用温度计，湿度计，记录仪检查周围温度10C50C，周围湿度90以下，是否冻结。2检查全部装置是否有异常振动，异常声音3检查电源电压主回路电压是否正常4拆下变频器接线，将端子R,S,T,U,V,W一齐短路，用DC500V级兆欧表测量它们与接地端子间的绝缘电阻。应在5M欧以上，加强紧固件，利用观察观察元件是否有发热的迹象。5检查端子排是否损伤，导体是否歪斜，导线外层是否破损。6检查滤波电容器是否泄漏液体，是否膨涨，用容量测定器测量静电容应在定额容量的85以上；检查继电器动作时是否有“BE，BE”声音，触点是否粗糙、断裂；检查电阻器电阻器绝缘物是否有裂痕，确认是否有断线。7检查变频器运行时，各相间输出电压是否平衡；进行顺序保护动作试验、显示、保护回路是否异常。8检查冷却系统是否有异常振动、异常声音，连接部件是否有松脱。36本章小结本章主要是介绍了一些电控柜的安装接线的规范和要求，以及日常的维护。第四章PLC控制柜的运行原理与信息参数41常用电气控制运行原理1）电动控制电路与单向连续运转控制电路2）电动机正、反转控制电路3）顺序启动控制4）星三角形降压启动星形连接可以减小电机的启动电流。以防止对其他设备产生影响。电路一开始接成星形的，启动后在转成三角形的。42配电柜的结构图43配电柜的面板控制图44电源柜电路图45基本参数选择46本章小结本章主要介绍了一些控制柜的控制电路图、面板电路图、结构图和参数等信息。结束语通过半年多的努力，本次毕业设计已经顺利的完成了。通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的