PLC控制柜布置与结构设计分析
PLC控制柜基础知识详解
PLC控制柜基础知识详解
什么是PLC控制柜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。
它具有结构紧凑、工作稳定、功能齐全。
可以根据实际控制规摸大小，进行组合，既可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过工业以太网或工业现场总线网络组成集散（DCS）控制系统。
PLC控制柜能适应各种大小规模的工业自动化控制场合。
广泛应用在电力、冶金、化工、造纸、环保污水处理等行业中。
PLC控制柜组成部分1、空开
一个总的空气开关，这是整个柜体的电源控制，是每个柜子都必须要有的东西。
2、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）。
3、24VDC的电源
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。
4、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220V AC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。
PLC控制柜布置与结构设计分析
PLC控制柜布置与结构设计分析适用于装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0．08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。
plc课程设计控制柜
plc课程设计控制柜一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）课程设计控制柜的基本原理、设计方法和实际应用。
通过本课程的学习，学生应能够：1.知识目标：理解PLC的基本工作原理、内部结构及其功能；掌握PLC编程软件的使用方法；了解PLC在工业自动化控制中的应用。
2.技能目标：能够运用PLC编程软件进行控制柜的程序设计；能够根据实际需求，设计并调试PLC控制柜；具备对PLC控制柜进行故障诊断和维修的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生的创新意识和团队协作精神，使学生认识到PLC技术在现代工业中的重要地位，增强学生对工业自动化技术的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PLC基本原理：介绍PLC的发展历程、基本工作原理、内部结构及其功能。
2.PLC编程软件：讲解PLC编程软件的使用方法，包括编程环境、编程语言、程序调试等。
3.PLC控制柜设计：教授PLC控制柜的设计方法，包括需求分析、I/O配置、电气原理图设计、程序编写等。
4.PLC应用案例：分析PLC在工业自动化控制中的应用案例，使学生了解PLC技术在实际工程中的作用。
5.故障诊断与维修：讲解PLC控制柜的故障诊断方法，培养学生的故障排查和维修能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解PLC基本原理、编程软件使用方法等基础知识。
2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解PLC技术在工业自动化控制中的应用。
3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的团队协作精神和创新能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
PLC控制系统的设计（经典）
PLC控制系统的设计一、PLC控制系统设计原则与步骤1.PLC控制系统设计的基本原则PLC控制系统主要是实现被控对象的要求提高生产效率和产品质量其设计应遵循以下原则1 最大限度地满足被控对象的控制要求。
设计前应深入现场进行调查研究搜集资料并拟定电气控制方案。
2 在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便。
3 保证控制系统安全、可靠。
4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC的容量时应适当留有欲量。
N 满足要求Y N 满足要求2 .PLC控制系统设计的步骤PLC控制系统的设计过程如图所示1. 根据生产工艺过程分析控制要求分析控制要求确定人机接口设备PLC硬件系统设置分配I/O点设计梯形图程序写入、检查程序模拟调试设计制作控制柜现场安装接线分析控制要求现场总调试交付使用这一步是系统设计的基础设计前应熟悉图样资料深入调查研究与工艺、机械方面的技术人员和现场操作人员密切配合共同讨论以解决设计中出现的问题。
应详细了解被控对象的全部功能例如机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护与联锁系统要求哪些工作方式例如手动、自动、半自动等设备内部机械、液压、气动、仪表、电气五大系统之间的关系PLC与其他智能设备例如别的PLC、计算机、变频器、工业电视、机器人之间的关系PLC是否需要通信联网需要显示哪些数据及显示的方式等等。
还应了解电源突然停电及紧急情况的处理以及安全电路的设计。
有时需要设置PLC之外的手动的或机电的联锁装置来防止危险的操作。
对于大型的复杂控制系统需要考虑将系统分解为几个独立的部分各部分分别单独的PLC或其他控制装置来控制并考虑它们之间的通信方式。
1. 选择和确定人机接口设备I/O设备用于操作人员与PLC之间的信息交换使用单台PLC的小型开关量控制系统一般用指示灯、报警器、按钮和操作开关来作人机接口。
PLC本身的数字输入和数字显示功能较差可以用PLC的开关量I/O点来实现数字的输入和显示但是占用的I/O点多甚至还需要用户自制硬件。
PLC控制系统设计
任务一 电梯PLC控制应用系统设计、接线与调试 任务二 离心机的PLC多段速控制系统的设计、接线与调试 任务三 X62W万能铣床的PLC控制系统的设计、接线与调试
项目六 PLC控制应用系统设计、接线与调试
知识目标
1. 了解PLC控制应用系统的规划内容与设计任务。 2. 掌握PL据设计任务设计较复杂的PLC控制应用系统。 4. 进一步熟悉GX-Developer V8编程软件编辑、调试和修改梯形图程序。
图6.5 分组输入
2. 节省输出点的方法
（1）分组输出
当两组输出设备或负载不会同时工作，可通过外部转换开关或通过受PLC控制的 电器触点进行切换，所以PLC的每个输出点可以控制两个不同时工作的负载。如 图6.6所示，KM1、KM3、KM5与KM2、KM4、KM6两组不会同时接通，用转换 开关SA进行切换。
三、 PLC软件设计与程序调试
1. PLC软件设计
程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的 程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
（1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作 必要的准备，避免系统发生误动作。
（2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基 本完成时再添加。
（a）梯形图
（b）时序图
图6.4 用一个按钮控制的启动、保持、停止电路
（5）合并输入
将某些功能相同的开关量输入设备合并输入。如果是几个常闭触点，则串联输入； 如果是几个常开触点，则并联输入。因此，几个输入设备就可共用PLC的一个输 入点。
（6） 某些输入设备可不进PLC
系统中有些输入信号功能简单、涉及面很窄，某些手动按钮、电动机过载保护的 热继电器触点等，有时就没有必要作为PLC的输入，将它们放在外部电路中同样 可以满足要求，如图6.5所示，输入信号设在PLC外部。
PLC应用系统设计及实例- 自动化学院
第7章 PLC应用系统设计及实例本章要点● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法●应用举例● PLC的装配、检测和维护7.1 应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是：1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。
2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。
3. 保证控制系统安全可靠。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
7.2 PLC应用系统的设计7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤1. PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。
（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。
（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。
（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。
（5）编写程序并调试。
（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
（7）编写设计说明书和使用说明书。
2. 设计步骤（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：1功能的选择。
对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。
2I/O点数的确定。
统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
PLC柜选型与布局
PLC第一章布局1.1.总则1.1.1.元器件布局原则上按照布局图进行布局，但需满足以下标准。
特殊情况，另行沟通。
1.1.2.元器件组装顺序应从板前视，由左至右，由上至下。
所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。
1.1.3.PLC 控制单元、中间继电器、信号隔离器、端子，靠左、靠上对齐，左边预留5mm，上端预留10mm，右边空余、下边空余保留。
1.1.4.控制柜的风道要设计合理，排风通畅，避免在柜内形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积。
风扇一般安装在靠近出风口处，进风风扇安装在下部，出风风扇安装在柜体的上部。
1.1.5.根据控制柜内设备的防护等级，需要考虑控制柜防尘以及防潮功能防止粉尘大量进入变频器内部。
1.1.6.对于发热元件(例如管形电阻、散热片等)的安装应考虑其散热情况和安装距离应符合规定。
说明，机柜选择在投标报价时确定，以上点数为参考点数，两要考虑以下影响因(1)开关量信号DI/DO、模拟量信号全部按照加装隔离器或安全棚，即全隔离系统，800mm宽机柜点位不超过180 点；1000mm宽机柜点位不超过200点。
I0模块数量不超过11块，选型时尽量选用16点D/DO,8点AI/AO；出线端子可以选用单层端子。
(2)仅对开关量输出进行隔离、模拟量信号进行隔离或者只对模拟量输出进行隔离,即半隔离系统,这种配置比较常见。
800mm宽机柜点位不超过200点；1000mm宽机柜点位不超过220点；IO 模块数量不超过18块，此种配置情况下，可以选择使用32点DI/DO模块，16点A/AO 模块。
如果单台柜内配置双机架，这种情况下，隔离器数量建议不超过100 块。
开关量选用单层端子，模拟量采用双层端子。
(3)开关量输出进行隔离，其他信号不隔离，即不隔离系统，800mm 宽机柜点位不超过220点；1000 宽机柜不超过250点；I0 模块点数数量累计不超过220点，可以选样使用32点DI/DO模块，16点AI/AO 模块。
电气控制柜设计制作——结构与工艺篇
1.3.1电气布置图的绘制原则 1.3.2电气布置图的绘制 1.3.3计算机模拟装配
2.2机柜设计的要 求
2.1影响机柜结构 设计的因素
2.3机柜的结构设 计
2.4机柜钣金加 工的工艺设计
2.5连接与表面 处理的工艺设 计
2.1.1机柜的结构及基本类型 2.1.2标准机柜与非标准机柜 2.1.3机柜材料对柜体结构设计的影响 2.1.4机械加工工艺水平对柜体结构设计的影响 2.1.5电气系统对结构设计的影响 2.1.6影响机柜设计的其他因素 2.1.7机柜结构图的绘制
电气控制柜设计制作——结构与工艺 篇
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
电气
பைடு நூலகம்设计
电气控制
制作
结构设计
电气
加工
工艺
工艺
设计 工艺
导线
结构
机柜
结构设计
要求
图
安装
方法
内容摘要
“电气控制柜设计制作维修技能丛书”一共3册，全面介绍了电气控制柜电路设计、制作工艺及维护维修的全 过程。本书是丛书的第二分册，重点讲解电气控制柜的结构设计、工艺设计与制作工艺。首先介绍电气结构设计 规范、电气布置图绘制；接着讲解机柜设计的要求、影响机柜结构设计的因素，机柜的结构设计、工艺设计和机 柜的加工工艺；然后讲解机柜的装配与安装、零部件的安装、印制板上元器件的安装；最后讲解接线图、导线和 电缆选择、配线工艺设计、导线加工及连接工艺。
2.5.1机柜零部件连接工艺设计 2.5.2表面处理的工艺设计
3.2机柜的加工工 艺
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PLC控制柜布置与结构设计分析
发表时间：2019-07-18T11:00:30.340Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：王广华
[导读] 在工业生产中，PLC控制柜应用广泛，从柜型的选择，柜体通风系统设计，行线槽规格的选择，元器件布置的原则，柜内布置及结构设计几方面，对PLC控制柜的布置与结构设计进行了规范指导。
南京天普电气系统工程有限公司
如今工业生产中，只要涉及控制的地方，都离不开PLC，PLC柜的布置与设计，是制作PLC的基础与关键。
l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0．08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。
4.1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。
4.2PLC基板布置
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。
4.3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。
4.4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，便于外部线接人，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些，否则盖不上线槽盖。
器件边缘与线槽的净距在35mm左右。
4.5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人。
4.6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。
4.7接地系统
4.7.1接地母排
在PLC系统内，所有装有PI￡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。
4.7.2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。
4.7.3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，如图3所示。
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。
6结语
电气控制柜在设计的过程中，必须结合实际使用需求，在进行电气控制柜设计时，技术操作必须严格规范，为了让电气实现自动控制，提高电气控制柜的制造和设计具有重要意义。
参考文献
[1]唐亦敏.电气控制柜设计与施工探讨[J].电源技术应用,2014,(02)．
[2]梁延立.浅谈电气控制柜的装配工艺[J].科学中国人,2014,(08)．
[3]王熙雏,张淑红.浅谈电气控制柜的装配工艺[J].价值工程,2012,(22)．。