工业自动化领域现场电气器件DIN导轨安装改进方法调查与研究

毕洲武+++戴正文

摘 要：电气器件在工业自动化领域现场有着广泛的应用，无论在工业自动化现场的交直流电源供应回路还是信号采集、控制回路中，其扮演的角色都十分重要。对于目前，工业现场中，现场电气器件诸如（电源或信号）浪涌保护器、安全栅、接线端子等普遍采用的DIN导轨安装。由于工业安装应用现场存在着空间有限、元器件及线路众多的特点，导致现场电气器件呈现安装密集度十分高，当出现维修、维护情况时，给现场作业人员带来诸多不便且存在一定的操作风险，文章旨在对该种现象进行调查，对改进方法进行相关研究讨论。

关键词：电气器件；工业自动化；DIN导轨；改进方法

引言

当今，工业自动化在我国乃至全世界正在呈现飞速发展。而对于企业，工业自动化程度更是体现企业智能化制造高度的重要表现。工业自动化现场电气器件更是工业自动化生产十分重要的组成部分，而它的安装方式关系到日常对于它的维护、维修、保养速度、质量，从而关系到企业能否正常进行生产。所以工业现场电气器件的安装方式就显得异常重要了。

1 相关定义介绍

1.1 工业自动化现场

工业自动化现场宏观上是指生产企业中工业自动化系统的硬件，具体包括工控机、工控网络设施（交换机、路由器等）、控制柜及相应电气控制柜的安装运行环境。微观上指具体某一工业控制设备安装运行所处的工业环境，如PLC控制柜、低压电气控制柜等。工业自动化现场通常环境比较复杂、恶劣，具体指环境温度较高（如钢铁、化工等行业）、电磁环境复杂（如电力、通信行业）、可能存在易燃易爆气体（如矿产、石油及炼化行业）等。

1.2 电气器件

电气器件在工业自动化应用领域是指在工业自动化现场承担着为工业设备电源供应、现场各种信号采集、传输、控制等具有电气特性的器件。通常它承担着感应、数据转换、保护、控制等作用，对其稳定性、测量性、电磁兼容性（EMC）、快速反应性、准确性、抗电性（具体指高电压、大电流）等有足够的要求。具体器件种类繁多，如浪涌保护器、传感器、控制器、接线端子、保险等。

1.3 DIN导轨

DIN导轨是德国工业标准中用于现场电气元器件的现场安装方式，目前已广泛用于电力、工业自动化等现场安装环境中。DIN导轨的尺寸通常用“宽度×深度×厚度”来标注，目前最常用的宽度尺寸为35mm（毫米），厚度尺寸为1mm（毫米），深度则根据现场安装要求来制定。现在，对于工业自动化领域，现场的安装设备采用DIN导轨普遍常见的有PLC（可编程逻辑控制器）、接触器、接线端子、浪涌保护器、断路器等。

2 DIN导轨发展及现状

2.1 DIN导轨发展

DIN导轨是根据德国工业标准DIN EN 60715标准[1]（对应GB/T 19334-2003 ）要求规定，主要针对低压开关和控制设备元器件的安装而制定的，通过DIN导轨实现了低压开关和控制设备元器件安装的标准化，使各种设备元器件安装实现了统一。从1981年DIN EN 60715-1981到2001年DIN EN 60175-2001以来，甚至到今天，经过了30多年的发展，目前DIN导轨已经成为工业自动化现场低压开关和控制设备元器件安装的最广发的标准，各种工业自动化生产设备厂商包括西门子、菲尼克斯、研华等纷纷也根据该标准生产了自己的导轨。

2.2 现状

DIN导轨在现在工业自动化领域应用已经非常广泛，从控制室的控制柜内的PLC安装（如西门子S7系列、罗克韦尔AB系列等）到各种控制电气器件如浪涌保护器（如英国MTL）、安全栅、接线端子模块等都是安装在DIN导轨上来使其固定，它已俨然成为各种工控电气器件机械支承的标准安装轨。常见的DIN导轨一般用宽度×深度×厚度来标注，一般标准是厚度为1mm，宽度为35mm，而常用的尺寸有：35×7.5×1、35×15×1、35×15×1.5、32×15×1.5、35×16×1.8等。由于只需要DIN导轨用少量螺钉打孔固定在控制柜或现场接线箱内的背板上，然后将各种电气器件通过器件上的导轨卡扣卡在导轨上，所以安装比较方便，且器件可以密度安装，所以DIN导轨得到了工业自动化领域电气器件厂商和运用商的青睐。

3 电气器件DIN导轨安装缺点

虽然工业自动化现场电气器件DIN导轨安装有着充分利用空间，安装方便等诸多优点，但是其也有不足之处。由于工业自动化现场控制系统复杂，涉及到的控制系统设备较多，且控制柜或现在控制接线箱空间有限，必然会带来设备密度大，维护、维修空间有限，如果其中涉及到部分电气器件损坏，需要更换。通常这类电气器件是通过卡扣来和DIN导轨机械固定，拆卸需要一定力度，且空间受限，经常会导致维护、维修人员无法直接拆卸需要更换的电气器件。再者，在用有些工具如旋具拆卸时容易碰触到其他电气器件，造成其他控制回路出现短路、断路的风险。如果无法拆除，在DIN导轨一段或两端有足够空间的情况下，方可沿着导轨方向依次移除电气器件，这会给维护、维修人员带来额外极大地工作量，甚至工作效率下降，无法在有效时间内完成既定工作，造成影响工业安全生产的后果。

4 电气器件DIN导轨安装改进

4.1 改进方法

为了解决上述DIN导轨安装产生的问题，文章提出了改进方法，避免新问题的出现。解决方法是采用中间加设电气器件卡座，该电气器件卡座的作用是通过卡座自身具有的DIN导轨卡扣与DIN导轨机械连接，电气器件安装在卡座上，而非安装在DIN轨道上，而电气器件以卡键的固定形式固定在电气器件卡座上（形如台式电脑主机内的内存安装在内存卡槽一样），由于三者连接部分具有金属导体连接，故从电气保护接地的角度而言，电气器件卡座连同电气器件是一个整体，故只需在导轨上做统一电气接地保护接于接地汇流排上，且满足接地连接电阻小于1Ω、接地电阻小于4Ω[2]。当需要更换电气器件时，只需扳开两侧扳座卡即可轻松取出，既安全又操作方便。

4.2 实现现状

目前，该方法已经开始进行研究试验验证，国内部分厂商已经实现。但目前还需要进一步开拓市场应用。其实现难度是由于DIN导轨与电气器件直接机械卡扣连接，各大电气器件厂商已生产的产品都采用该种形式，需要对电气安装底座进行统一标准化。

参考文献

[1]DIN EN 60715-2001.低压开关设备和控制设备的尺寸在成套开

关设备和控制设备中作电器机械支承的标准安装轨[S].

[2]HG/T 20513-2014.仪表系统接地设计规范[S].