低压PLC控制柜的设计分析

 随着当前我国科学技术的迅猛发展,低压PLC控制柜作为电气自动控制系统的一个重要部分,已经在生产中得到了广泛应用.PLC控制柜批发厂家介绍低压PLC控制柜,主要包含开关、保护元件、控制元件等.低压PLC控制柜为实现控制及保护功能,里面除了有隔离开关、断路器、接触器、热继电器之外,可能还有PLC、变频器、马达保护器、电流变送器、软启动器等保护类型的电器元件.根据不同的需要,低压PLC控制柜实现不一样的功能.低压PLC控制柜的设计首先要考虑控制对象的负荷大小,根据负荷大小才能正确地选用低压电器.下面沃森变频器厂家广州众腾电气就低压PLC控制柜的设计做一简要探讨.

1 低压PLC控制柜的电器元件选型
 
电器元件在选型时,首先要弄清楚被控设备是交流设备还是直流设备,并确认其功率大小,才能选择相应的交直流电器件.比如三相感应电动机的额定电压是380 V的交流电,则应选用380 V的交流接触器控制电机并与电机功率匹配.其次要考虑其安装方式和安装场所的环境条件,例如当接触器安装在箱柜内时,由于冷却条件较差,电流要降低10%~20%才能使用.一般情况下,选择额定电流的1.2倍的接触器保证正常使用.当接触器敞开安装时,电流允许提高10%～25%.选择断路器时,要考虑断路器的保护特性要与被保护对象的过载特性相匹配.最后对于保护类电器元件,选择时则应当充分考虑其所需的保护功能及类型,例如对电动机的控制一般要选择既有短路保护,又要有过载保护,还要有断相和欠压保护功能的电动机起动器[2].
 
2 低压PLC控制柜的电气原理图设计
 
2.1 一般要求
 
低压PLC控制柜的设计就是为满足机械或者其他生产设备的工艺要求而进行的电气控制系统的设计.PLC控制柜设计水平的高低决定了被控设备的可用性、先进性以及设备的自动化程度.
 
设计低压PLC控制柜的基本思路是通过按钮、断路器、接触器、继电器、PLC等电器元件实现对电气设备的控制.例如控制电机,按下启动按钮后,接触器、热继电器通过线圈吸合,电机带电启动.在一般情况下,如果使用普通电器元件能满足电气设备所需的控制功能,可不选用PLC,这样能大大节省成本.
 
设计低压PLC控制柜前还要搞清楚进线电源的线制,即使用三相五线制 （有时为四线制）还是单相三线制.一般工业和民用设备采用三相五线制,如三相异步电机的电源.家用电器或者照明系统采用单相三线制,即地线、零线、火线.
 
2.2 一次系统图设计
 
低压PLC控制柜的设计分为一次系统图设计和二次原理图设计.以电机类一次系统图为例,设计内容.一次系统图可以显示出柜内需要摆放的电器元件以及电器元件的型号、数量、尺寸,还可以显示出电器元件的回路数量,进出线的电缆型号、规格、尺寸.
 
2.3 二次原理图设计
 
二次原理图设计是低压PLC控制柜设计的核心部分,是对一次系统图的进一步细化.例如电机类设备二次原理图包括：电机启动控制原理图 （含保护）,PLC控制柜接线图.
 
控制原理图是用来表明设备的工作原理及各电器元件间的作用,一般由主电路、控制电路组成.控制电路又由控制执行电路、检测与保护电路组成.控制原理图设计思路如下.
 
1）主电路应依规定的电气图形符号用粗实线画出主要控制、保护等用电设备,如断路器、熔断器、变频器、热继电器、电动机等,并依次标明相关的文字符号.
 
2）控制电路是由开关、按钮、信号指示、接触器、继电器的线圈和各种辅助触点按各种典型电路 （如顺控电路、联锁电路、延时电路等）组合而成,实现对主电路中受控设备的 “启动” “停止”,使主电路中的设备按设计工艺的要求正常工作.对于简单的控制电路,依据主电路要实现的功能,结合生产工艺要求及设备动作的先后顺序依次分析,进行设计.对于复杂的控制电路,需按各部分所实现的功能 （如控制、保护、检测等）分割成若干个局部控制电路,然后与典型电路相对照结合,逐个设计分析环节,再找到各环节之间的相互关系,最终完成受控设备的控制电路设计.

PLC控制柜接线图是电气二次接线的根本依据,接线图设计思路如下.
 
1）接线图的设计应符合 《控制系统功能表图的绘制》等相关规定.
 
2）与控制原理图略有不同,设计接线图时同一电器元件的各个部分 (触头、线圈等)必须画在一起.
 
3）接线图一律采用细线条绘制.走线方式分为板前走线及板后走线两种.对于简单电气控制部件,电器元件数量较少,接线关系又不复杂的,可直接画出元件间的连线；对于复杂部件,电器元件数量多,接线较复杂的情况,一般是采用走线槽,只要在各电器元件上标出接线号,不必画出各元件间连线.
 
4）接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色等.
 
3 低压PLC控制柜的工艺设计
 
3.1 电器元件的布置
 
同一组件中电器元件的布置应注意,将体积大且较重的电器元件安装在电器板的下面,而发热元件应安装在低压PLC控制柜的上部或后部.例如热继电器宜放在PLC控制柜的下部,因为热继电器的出线端直接与电动机相连,这样便于出线.而其进线端与接触器直接相连接,便于接线并使走线最短,且宜于散热.
 
3.2 低压PLC控制柜的防护
 
低压PLC控制柜的工艺设计还要考虑PLC控制柜的使用环境.例如防护等级要求至少为IP20,一般为IP65；食品行业要求材质为不锈钢,相应的配线管和桥架至少为热浸锌材质[3].此外还要考虑柜体上仪表 （如电流表、电压表、变频器控制面板）、指示灯、操作按钮等的安装位置,要符合基本操作规范.总电源一般设紧急停止控制按钮,且要放在明显和方便操作的位置.
 
3.3 其他注意事项
 
强电、弱电分开并注意屏蔽,防止外界干扰.需要经常维护、检修、调整,电器元件的安装位置不宜过高或过低,人力操作开关及监视仪表的安装位置应符合人体工程学原理.
 
电器元件的布置应考虑安全间隙,并做到整齐、美观、对称.外形尺寸与结构类似的电器可安放在一起,以利加工、安装和配线.若采用行线槽配线方式,应适当加大各排电器间距,以利布线、接线和维护.

低压PLC控制柜的设计任务是根据受控设备的多少和负荷大小来选择一些不同的电器元件,并将它们有机地组合到一个PLC控制柜中,从而实现受控设备所需的控制功能.PLC控制柜批发厂家通过正确的电器元件选型、最优的电气图设计、合理的元件布置,低压PLC控制柜的设计才可能用最小的成本实现最大的功能.