电气人不得不学的PLC控制柜布局与结构设计

PLC控制柜简介

PLC控制柜是指可编程控制柜，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控制柜具有过载、短路、缺相保护等保护功能。

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控制柜结构

空气开关

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。

PLC

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）。

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。

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。

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控制柜的使用条件

供电电源：DC直流24V，单相交流220v，（-10%，+15%），50HZ

防护等级：IP41或IP20

环境条件：环境温度在0℃-55℃，防止太阳光直接照射；空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。远离强烈的震动源，防止震动频率为10-55HZ的频繁或连续震动。避免有腐蚀和易燃的气体。

PLC电气控制柜接线

一个系统生产线的正常运行，电气plc和从站相当于人的心脏和血管，谁也离不开谁，但是要想心脏正常运行和血管正常的流动，那么必须从基础做起----接线。

接线在PLC-cpu模板接线，前连接器端子接线必须要压鼻子，可以用0.75平方和1平方的，如果接线到前连接线压线松动或者虚连那么会影响整个系统的稳定性。

电源分为220V和24V，信号线分数字量输入和输出，信号线和电源线在接线端子内要压鼻子，还有要用固定螺丝锁紧，并用手拉一拉是否牢固。

下面是在一现场例：现场是一小型的可逆轧机，调试前从传动柜到PLC柜和其他从站的信号线及电源等都一一校正，唯独没有校正操作台内模板线到继电器和端子的信号线，正常来说，柜子从厂里发到现场前是有出厂调试记录的，此线路是带电调试过的，不应该出问题，可偏偏在调试完过钢后，正常运行中，操作台旋钮开关及张力等时好时坏，现场停车后，检查DP网络和DP通讯插头都没有问题，测试操作台旋钮也正常，后观察模板灯在打旋钮开关时输入信号灯不亮，故才检查模板前连接器接线，一用手拉，结果松动的不止一根，接近1排有8根线都是松动的，怪不得会报故障，重新紧固后，起车轧钢，恢复正常。

PLC电气控制柜的布局与结构设计

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柜如果必须选用时，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，颜色首选灰色。

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。如图1所示。

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。

A  稳压电源布置

稳压电源不需要经常维护，且是发热器件，布置在柜内最上部，便于散热。接线少，线槽选用40mm宽即可，线槽深度要整柜考虑，与走线量最大的线槽统一（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。

B. PLC及各单元布置

与CPU单元相邻的单元，最好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。

C .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。

D.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。考虑到接线习惯（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一。

E. 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。

F. 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。

G. 接地系统

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。

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。

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母排导线的最小截面为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，都必须采用最大外形尺寸，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。