仪表电气控制柜的组装及抗干扰措施试探究

李鑫 常红梅

摘 要：作者根据多年来实践经验，重点阐述了仪表电气控制柜的组装方式。并总结出降低布线施工过程中电磁干扰的相关措施，希望为有关部门提供一些帮助。

关键词：仪表电器；控制柜；抗干扰

如何正确、合理组装仪表电气的控制柜，生产具备良好抗电磁的干扰能力装置，已经成为系统设计人员与制造施工单位重点关注的问题。文章依据作者的多年工作经验，对电气控制柜的组装，并对布线施工过程中降低电磁干扰的解决措施进行了研究。

1 仪表电气控制柜元件和部件的安装布局设计

目前，仪表电气控制柜的布线基本上都利用塑料走线槽的内部线形式。通常是机柜内部设置一张和正视平面一样大的钢板设计成安装板，并在安装板的四周设置一圈走线槽，依据板上元件的大小和多少不同，利用水平放置的走线槽分为几个格子，各个格子之间安置元件与部件[1]。这样仪表电气控制柜的连线能够四周在线槽内部自由绕行布局。仪表电气控制柜元件与部件在安装板上怎样布置，关系到许多因素，比如对应用人员来讲操作是否便捷，散热效果是否良好，控制柜的中心稳定情况如何等。仪表电气控制元件和部件在柜内的布局如下所述。首先，大体积、大质量的变压器和驱动器类型的部件应该优先放置，而且位置尽可能降低高度，让柜子的总体保持较低重心。其要尽可能远离容易遭受干扰的可编程逻辑控制器与各项专用的放大器。另外大变压器通常不要放在安装板上，可以安置在柜低部的架设角钢支架上。其安放位置必须尽可能位于柜内的通风流动线路上，提升散热效果。其次，可编程逻辑控制器通常要放置在最上部，这样可以使其的三面没有其他元件，在很大程度上减低干扰。开关类型的低压电器要从操作与维护便利方面考虑，通常分类集中安置。比如空气开关作为手动操作的元件，安放的位置不可以过高或是过低，操作起来要方便。再次，接线端子和柜外的引出电缆插座应该安置在最下部，方便从柜低部的活动盖位置向外引线。对于专用的放大器与接口模块应该尽可能远离相对较强的干扰源。各个种类滤波器应该尽可能靠近负载。最后，所有的元件和部件应该尽可能依照接线最短的规则，从而降低干扰。

2 布线的设计和抗干扰防护措施

走线槽的布线形式经管走线比较方便，可是应用不合理也会造成一些干扰隐患。经常应用的线槽高度已经达到了100毫米，该高度已经接近或是超过了可编程逻辑控制器和很多部件的现实高度。这样走线槽的布线工艺的平面布线已经变得很复杂，演变成为一定高的立体布线，然而可编程逻辑控制器和所有的弱信号处理元件和部件是要埋藏于由导线组成的渗沟中进行工作的，这样导致抗干扰问题变得更为严重。要想降低布线的干扰，可以从以下几个方面做起。

2.1 容易遭受干扰的弱电线与发射干扰的强电线的分开布线

比如可编程逻辑控制器的弱信号线与驱动器的强电线应该尽可能分别安置在板的左右两侧的竖向走线槽中，将它们远离。要想保证该点，一定要先明确各个元件的布局，同时细化到接线端子与接插件位置，必须实现合理设计好弱点和强电的左右分区。

2.2 减小回路的布线网孔

电路中电源与负载之间要组成回路才可以传递电能，该回路是利用导线连接成为一个闭环网孔[2]。如果导线环中存在交变电流，那么环面积就会形成交变磁通。一旦弱电部件位于环面积网孔的包围中，这样干扰磁通必然在弱电部件电路里形成干扰电动势。比如220V的交流电，峰值是311V，而峰峰值是622V。380V的交流电，峰值是537V，而峰峰值是1074V。通常情况下，交流电源的电流能够达到几安培甚至是上百安培，从而产生相对较强的干扰流过环路，如果毫伏的放大器或是可编程逻辑控制器刚好位于被包围的网孔力面，造成的干扰可以说是灭顶之灾。除此之外，张开的网孔不但可以形成干扰，还可以接受外界的干扰输入到自身回路。因此，强电回路的布线一定要使布线导致的网孔最小，最有效、简单的措施就是利用绞合线完成布线。比如在单相220V交流电源中L、N线应用双胶合线完成电源和负载之间的连接，而三相380V的交流电源也可以应用三角线完成布线设置。根据作者多年来的实践经验，许多设计人员和施工单位都极少注重布线网孔造成的干扰，因此埋下系统抗干扰能力相对较差的隐患[3]。比如，交流220V电源中L、N线，通常为了节省资源，仅仅在L线上配以一个空开完成控制，然而空开在盘上必须集中安放，这样从电源的L线开始利用一根线的直上空开，然后由空开出来之后到负载，此时负载位置的N线就会从其它相关途径返回到电源N。因为L线与N线的途径不相同，造成两线之间存在比较大的网孔，进而形成干扰。因此利用的措施就是从电源的开始为L和N线利用双绞形式引出，一直到空开的上方时再将L线接空开，这时N线经过紧贴此空开建立的一片接线的端子至格子的下方。此种方式能够和空开下方的L线接着双线绞合走线，完成相对严密的双绞线的布线工艺。

2.3 接线尽量短、直，不可迂回绕弯

迂回绕弯式的布线会形成一匝线圈，比较容易形成与接收电磁干扰。比如原理图中往往会存在此种电路结构，其中空开在最上面，而下边为接触器，再下面就是接线的端子外接电动机。在现实施工过程中，如果把空开与接触器布局在同一个格子上，而且采用横向排列，这样会比较容易形成干扰[4]。因此，元件、部件在布局过程中要将空开安置于上边格子中，而接触器要安置于下边的格子中，此种接线就比较短，而且直，不易产生干扰。

3 结束语

总而言之，电磁干扰常常具有复杂性、隐蔽性和随机性及不可重复性等多种特点，直接影响着系统的安全、稳定运行，必须引起足够重视。因此，在系统的设计时期与施工阶段一定要加大人力、物力、财力的投入，严格落实抗干扰要求，只有这样才可以从根本上解决干扰问题。

参考文献

[1]关根志，袁聪波，胡世雄.工频短路电流在接地网上的分布及寻二次回路影响的研究[J].高电压技术，2010（6）.

[2]陈浩.案例解说PLC、触摸屏及變频器综合应用[J].北京：中国电力出版社，2012（15）.

[3]Ralph Morrison[美].接地与屏蔽技术[M].北京：机械工业出版社，2013（29）.

[4]董天光.电磁干扰检测与控制1000问[M].北京：人民邮电出版社，2011（8）.