儀表電氣控制柜的組裝及抗干擾措施

張延杰 李慶亮

摘 要：文章重點就儀表電氣控制柜的組裝和一些抗干擾進行了闡述和分析，就如何利用常用的檢測儀表快捷地查找出故障點，以便盡快地恢復生產進行了探析。

關鍵詞：制造 裝配 故障點查找方法

隨著計算機技術的發展，越來越要求在電氣系統中對電氣柜內的各種工作狀態、溫濕度進行高精度的控制。因為在電氣系統中，由于溫度過高、過低引起的元件失效或由于溫度過高而引起的爬電、閃絡事故時有發生。嚴重影響了系統的安全，造成巨大的損失。在高低壓成套開關設備控制柜體內安裝控溫、除濕設備，可以有效地避免這些故障的發生，保障企業的生產安全，產生良好的經濟效益和社會效益。

1控制柜中元件布局設計

機柜中元件、部件在安裝板上如何布置，這涉及到眾多因素，諸如對使用者來說是否操作及維修方便，散熱是否通暢，機柜的重心是否穩定，各部件間的布線是否方便，以及是否電磁干擾較小。各類元件、部件一般在柜內如下安放布局：大體積大質量的變壓器、驅動器類部件應優先占位安放，位置應盡量降低高度，使柜子整體保持低重心。它們均應盡量遠離易受干擾的PLC和各種專用放大器。大變壓器一般不放在安裝板上，可安放在柜底部架設的角鋼支架上。它們的安放位置還應盡量保持位于柜內通風時空氣流動的路線上，以利散熱良好。PLC類一般放在最上部，這可使其三面無其他元件，可大大減小受干擾的情況。開關類低壓電器從操作和維護方便考慮，一般分類集中安放。其中空氣開關是手動操作元件，安放位置不宜過高或過低，以方便操作者。接線端子及對柜外引出電纜插座宜放在最下部，便于從柜底部活動蓋板處向外引線。專用放大器和接口模塊應盡量遠離強干擾源。所有元件、部件的布局應盡量遵循接線最短的原則，這是減小干擾的最基本保證。

2控制柜中布線設計

2.1減小回路的布線網孔

電路中電源和負載間要構成回路才能傳遞電能，這一回路是用導線連成的一個閉環網孔。當導線環中有交變電流通過時，環面積中會產生交變磁通，如果弱電部件處于環面積網孔包圍之中，干擾磁通就會在弱電部件的電路中產生干擾電動勢。例如220V交流電，其峰值為311V，峰峰值為622V；380V交流的峰值為537V，峰峰值為1074V，而一般交流電源電流可達幾安至幾十安甚至上百安，這樣強的干擾流過環路，若毫伏放大器或PLC正好被包圍在網孔中，帶來的干擾簡直就是滅頂之災。另外，張開的網孔不僅會產生干擾，還會接收外界干擾進入自身回路。由此可知，一個強電回路的布線必須使其布線造成的網孔最小，簡便有效的方法就是使用絞合線布線，例如單相220V交流電源的L和N線使用雙絞線連通電源到負載，同樣三相380V交流可使用三絞線連接布線。例如，交流220V電源的L和N線，一般為節省起見只在L線上加一只空開進行控制，而空開在盤上是集中安放的，從電源開始L線使用一根線直上空開，由空開出來再到負載，而負載處的N線則以其他路徑回到電源N。由于L線和N線的路徑不同，會使兩線間存在相當大的網孔，從而造成干擾。

2.2避免接線的迂回繞彎

迂回繞彎的布線實際上是構成了一匝線圈，也易于產生和接收電磁干擾。例如原理圖中常有這樣的電路結構，空開在最上面，下邊是接觸器，再下面是接線端子外接電動機。實際施工時若將空開和接觸器在同一“格子”呈橫向排列安放，按一般布線習慣這時布線走向為：格子上方線槽進線→空開上端子→空開下端子→格子下方線槽→豎向線槽→格子上方線槽→接觸器上端子，這種布線在上下線槽間形成了閉環，易產生干擾。較好的方法應是，元件布局時就把空開放在上邊格子中，接觸器放在下邊格子中，這樣接線就短而直，無繞環存在。另外，一般習慣使用空開時為上端進線下端出線，有時為保持這種習慣會造成布線迂回繞彎。從抗干擾的角度出發，也可采用下端進線上端出線，可消除布線閉環。需要注意的是，一般空開都是允許反向使用的，而且不會降低空開的使用容量，但也有些空開不允許反向使用，應注意區分。

2.3安裝板背面的布線

常用的仿威圖式機柜，其安裝板嵌入機柜時是位于較深處，距機柜后背門板約有100mm。安裝板一般為3mm厚鋼板鍍白鋅制成，是很好的電磁屏蔽材料，它將機柜在深度方向隔成了兩個屏蔽室，所以把某些強干擾的動力線在安裝板背面走線，也是一種減輕干擾的方法。實施時可在安裝板上適當的地方開圓孔，需要轉入反面布線的電纜由此口進入，在反面走線到達目的地后再開一孔鉆出，返回安裝板正面接線。這種方法常用于進入機柜的較粗的動力電纜，在機柜正面無法正常布線。

3抗干擾的其他措施

3.1線性電源和開關電源

線性電源是由變壓器降壓，整流濾波后由線性元件穩壓而成，體積大，質量重，價高，效率低，穩壓性能好，紋波小，壽命長。開關電源是將交流電源直接整流濾波，然后產生出頻率較高的振蕩（幾十KHz～100KHz左右），再經高頻變壓器降壓，整流濾波后輸出直流。其特點為體積小，質量輕，價格低，效率高，紋波較大，穩壓性能較差，故障率相對較高。對于要求穩壓精度高、干擾小的模擬量模塊以及直流給定電壓宜采用線性電源；功率驅動類及感性負載（如電磁閥、接觸器、繼電器等）相對對干擾不太敏感的部件，可使用開關電源。常見到設計中全部使用開關電源的情況，值得權衡一下利弊。

3.2濾波、續流和吸收

為直流電源的各負載處并上濾波電容，可選用CBB或獨石類電容，其高頻特性好，壽命長，不宜使用鋁電解電容器。為感性元件（繼電器、電磁閥等）加裝續流二極管（二極管反向并聯在線圈上，即二極管的負極接線圈電源的正端），對于繼電器，有的產品已內附續流二極管（例如HH52P—FL型），使用方便，可優先選用；對于電磁閥，應在閥座處（可在閥插頭內部）加裝續流二極管，使續流沖擊就近完成，干擾較小。續流二極管不要加在機柜對外出線的端子處，因為此處離現場的閥很遠。使用交流接觸器時，可優選廠家提供的線圈電流抑制器模塊，例如施耐德公司給出了RC模塊（阻容吸收）、變阻器模塊、二極管模塊、雙向峰值限制二極管模塊等四種類型，可根據需要查閱相關手冊選用。

4結束語

電磁干擾往往具備復雜性、隱蔽性、隨機性、不可重復性等特點，對系統能否穩定運行會造成很大威脅，應引起足夠重視。在系統設計階段和施工階段都應投入足夠的人力物力，始終如一貫徹執行抗干擾的要求，否則等到在調試階段出現干擾再去返工，將會很難收拾。

參考答案：

[1]王海亮.精通Oracle10g系統管理[J]，中國科技.2012

[2]馮雪平.電動機軟啟動器控制柜故障處理[J]，現代電子工程.2012