如何设计高效的电气控制盘：分步指南

对于原始设备制造商 (OEM)、系统集成商 (SI) 和使用这些面板数年或数十年的最终用户来说，了解设计、制造和测试控制面板的基本原理至关重要。控制面板设计是一项专业技能，不仅仅是选择某些部件并将其安装到外壳上那么简单，但有几种解决方案和资源可以提供帮助。

电气控制盘是工业生产中精密机械系统的命脉。它们确保所有电气系统、设备和机械都得到适当的调节、监控和保护。没有它们，生产过程可能会变得混乱和不安全。

因此，设计、制造和组装电气控制盘可能是一项艰巨的工作，需要一丝不苟地关注细节、精心策划和掌握技能。

本文将介绍创建典型电气控制盘所涉及的一些流程。

1.规划和设计

在开始任何电气控制盘项目之前，您需要全面掌握生产流程和安全法规。有了这种了解，您就能绘制出一套电气原理图和面板布局图，其中包含所有相关信息，如电源需求、设备规格、信号类型和安全措施。设计应符合生产工艺要求。技术团队应对设计进行评估，以确保满足所有功能、等级和安全标准。在设计审查期间，必须确保控制面板符合所有适用的电气安全标准，如 NFPA 70 (NEC)、NFPA 79 和 UL508A。

虽然某些 EIC 组件在现场部署时可能不需要控制面板，但控制面板更常用来容纳这些设备。工业控制面板有多种用途：

• 保护内部安装的组件免受外部环境条件的影响，如高温、低温、潮湿、污染物和机械损伤。
• 防止工人接触元件和电。
• 电气和通信系统的配电、转换和电路保护。
• 集中 EIC 设备，如可编程逻辑控制器 (PLC)、输入/输出 (I/O) 设备、人机界面 (HMI)、变频驱动器 (VFD) 等电机控制器、网络设备和仪器仪表等。

2.组件布局和设计

在设计和组装电气柜时，元件排列和设计考虑至关重要。以下是全面的说明：

示意图设计

原理图包括物理布局和原理图。

有必要在设计阶段的早期制作精确的原理图。这些设计应包括对电气连接和电路的精确描述，以及对物理结构的全面描述。这一阶段可确保设计团队和安装人员对每个组件的正确定位有明确的参考。

组件分组

根据流量、热问题和功能进行分组。

组件根据电流、组件产生的热量和功能进行分类。变频器和电源装置等发热量大的组件应放置在机柜通风良好的地方，而交流和直流组件应分开放置，以避免电磁干扰。

内部空间管理

内部空间管理：确保有足够的空间进行安全操作和冷却

设计必须提供足够的内部空间，不仅要保证操作安全，还要保证适当的空气流通以散热。密集的组件会导致过热，因此必须根据组件的热特性调整其位置和间距。

外部外壳设计

尺寸和方向应有利于安全、维护和未来扩展

电气柜的外壳设计应为将来的维护和扩展提供足够的空间和简单的定位。机柜的尺寸和开孔设计应能方便地接触到内部组件，同时也为将来增加或更换现有组件留出足够的空间。

组件选择

选择正确的组件对可靠高效的控制面板至关重要。关键部件包括

• 输入设备:输入设备包括各种组件，如按钮、开关、传感器和触摸屏。
• 输出设备:输出设备包括指示灯、照明灯、显示器和警报器。
• 控制器： 可编程逻辑控制器 (PLC)、继电器和微控制器。
• 电源： 确保为所有组件提供充足、稳定的电力。
• 通信接口： 用于交换数据的网络接口和通信模块。

了解更多信息： 电气控制盘组件：您需要了解的信息

3. 组装组件

设计完成后，下一步就是组装所有控制面板组件。控制组件通常装在子面板上，然后再安装在外壳中。电气原理图设计包中的子面板布局指定了哪些组件是必要的，以及它们在子面板上的位置。许多控制组件都安装在通用的 DIN 导轨上，从而加快了安装速度。子面板上还建有导线管，以确保设备之间的布线顺畅。

为确保设备周围有足够的散热空间，请遵守制造商规定的间距标准。除子面板外，断开手柄、空调、按钮和堆叠灯均位于外壳上。

4. 安装和布线

安装好所有组件后，下一步就是使用电气原理图包为控制面板布线。原理图中的布线将指定每根导线在每个控制组件上的接线端子，以及必要的线规。导线的颜色也很重要，因为它表示所传输的电压，如 24VDC、120VAC 或 480VAC。电线的颜色必须符合相应的要求。此外，每根电缆都会有一个独特的标签。该标签将有助于验证电缆的正确接地，并在控制面板运行时出现问题时便于维护人员排除系统故障。

5. 测试和质量控制

组装完成后，车间应测试其工作并提供相关文件：

• 部件验证。
• 过流装置额定值。
• 整体布局/安排。
• 正确标记导线/组件。
• 接地/接合。
• 点对点布线测试。

在组件安装和布线之后，电气控制盘的测试和验证是最后一个阶段。这一阶段至关重要，因为它将检查面板的接线问题、安全功能和运行情况。该程序的第一步是对照电气原理图检查每根导线的点对点连续性（"哔声测试"），以确保接线正确。这是接通配电板之前的重要步骤。哔声测试完成后，可将配电板连接到电源上并打开，以检查所有组件是否正常工作。

6.文件编制和维护

在设计和制造电气柜时，必须制定广泛的文档和维护标准，以保持设备的长期可靠性和效率。下面将全面介绍各种出版物和维护指南的价值和作用：

1) 为今后的维护和故障排除创建大量文件。

操作手册： 包含所有必要的操作说明，以便用户学会如何安全有效地操作电气柜。

故障排除指南： 诊断并解决常见问题，使维护专业人员能够更快、更准确地发现并解决错误。

组件目录： 所有部件的详细清单，包括型号和供应商信息，使部件更换和升级变得简单。

2) 包括插图和持续运行的维护方案。

接线和安装图 提供有关电气连接和组件的详细信息，确保在整个维护和升级过程中实现最佳运行。

维护计划： 定期检查和维护对于保证电气柜的长期安全运行至关重要。维护计划应包括所有检查操作的时间表，以及清洁、验证连接和测试系统功能等特定工作。

安全协议： 确保所有活动都符合行业安全标准和监管要求，包括电气柜的安全操作和维护程序。

电气控制盘设计常见问题

设计控制面板时需要考虑的 5 个关键因素是什么？

1. 从一开始就考虑导线路由
2. 做好应对部件碰撞的准备
3. 尽早并经常预留空隙
4. 同步 2D 和 3D 工作
5. 拥抱数字化制造

如何规划配电盘？

重要的是要考虑到配电盘的位置、排列和进出的方便性，以及电缆和导管的排列、长度和尺寸。必须清晰准确地命名每个电路和断路器，并正确标识中性线和地线。

设计控制面板布局时的主要考虑因素是什么？

在构建电源控制面板时，高效的电线布线至关重要，这已超越了简单的二维布局概念。设计人员在确定布线时，必须仔细评估几个相互关联的要素，包括导线的尺寸、布线管道的容量以及逻辑连接的维护。

如何选择面板尺寸？

确定配电盘尺寸的重要考虑因素

• 目前和预计的电力需求。
• 配电盘容量和住宅耗电量。
• 地方一级的市政条例和政府法规。
• 专家评估和计算。
• 探索潜在的升级方案。
• 优化成本与效率之间的权衡。

如何绘制电气布局图？

步骤 1：了解你的布局。
步骤 2：提前计划。
第 3 步：以室内布局为起点。
第 4 步：详细了解你的计划

结论

某些控制面板设计人员希望控制面板内的所有组件都由一家制造商生产。欧洲公司有这种行为，少数美国公司也有这种行为。这种决定偶尔会有其合理性，但总的来说，它限制了你在每个产品类别中使用一流产品的能力。