PLC控制柜布置与结构设计分析

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。

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。

PLC控制柜的设置图解为确保系统的可靠性和安全性，有必要在系统设计前先充分把握设置场所的环境，然后再进行系统的构建。

从根本上讲，有必要将对PLC系统的应力（温度?湿度?振动?冲击?腐蚀性气体?过电流?噪声等）尽量减小。

但是，对策实行到什么程度，应该在考虑故障发生时的影响度和设置环境以及对策费用的基础上决定。

通过事先实施对策，可以提高系统的可靠性，并且可提高长期的运转率。

另外，各单元的规格，请参见相关资料。

PLC控制柜的安装环境以下就PLC控制柜（以下简称“柜”）安装时的环境条件及对策进行说明。

温度PLC的使用环境温度与元件的使用温度有关，通常应该在5℃～40℃的范围内。

另一方面，在非强制冷却的自然冷却的控制柜等中，由于设备及系统的节省空间及小型化，柜本身也小型化了，那么柜内温度与柜外温度比较，由经验可知有时会高出10℃～15℃以上。

因此，有必要针对设置的场所及柜内的发热问题，采取以下的对策，为确保柜内的温度不超过单元的使用温度范围，应尽量保留充足的温度余量，使之在有余量的温度范围内使用。

高温（图1. 参照）①自然风冷式（依靠柜上下的百叶窗自然通风）向柜内安装时，不使用风扇、空调等冷却设备是最好的方法。

此时，有关PLC的安装的注意点如下：1 不要设置在柜内热空气聚集的最上部2 为确保通风空间，上下部要和其他的设备、配线管等之间应维持充分的间隔距离3 不要在指定以外的方向进行安装（如纵向或上下颠倒），否则会造成PLC内部的异常发热4 不要安装在加热器、变压器、大容量电阻等发热量大的设备正上方5 避开阳光直射的地方②强制通风式（依靠柜上部的风扇进行强制通风）③强制循环式（依靠密闭结构的柜内的风扇进行强制循环通风）④房间整体冷却方式（用空调将放置控制柜的房间整体冷却）《注意事项》环境条件与冷却方式的关系如下。

将控制柜设置在粉尘少的房间内→①或②设置在有粉尘的地方→③或④使用风扇时的对策1 在外部空气的吸入口安装空气过滤器，采取防止灰尘进入的措施2 空气过滤器要定期用水清洗3 防备风扇及空调发生故障，可采取在PLC的附近安装温度感应器以发出报警的对策低温在寒冷地带等地方，早晨开机时温度低于0℃时，可在柜内安装小容量的空间加热器，将柜内空气预热到5℃左右。

PLC控制柜的5大常见参数及注意事项1. 耐用性PLC（可编程逻辑控制器）控制柜是工业自动化中的核心设备之一，承担着控制、保护和监控生产过程的重要任务。

因此，PLC控制柜的耐用性至关重要。

以下是几个与耐用性相关的重要参数和注意事项：•电气保护等级（IP等级）：PLC控制柜必须具有足够高的电气保护等级来抵抗灰尘、水和其他环境因素的侵害。

常见的IP等级包括IP54、IP65等，选择适合工作环境的等级可以最大程度地延长控制柜的使用寿命。

•材料质量：控制柜外壳和内部组件的材料质量直接影响其耐久性。

控制柜外壳通常采用优质的抗腐蚀材料，而内部组件如散热器、电源等则需具备高质量和稳定性，以确保长时间稳定运行且不易受损。

•温度范围：PLC控制柜通常在工业环境下使用，而工业环境的温度波动较大。

因此，控制柜必须能够在广泛的温度范围内正常工作，而不受温度变化的影响。

•震动和冲击耐受性：在工业生产现场，控制柜常常会受到震动和冲击，例如机械振动、设备移动等。

因此，控制柜的设计和制造必须具备足够的抗震和抗冲击能力，以保护内部电子组件的正常运行。

•防护等级：除了电气保护等级之外，还需要注意控制柜的防护等级。

例如，PLC控制柜可能需要防止电磁干扰（EMI）或防火防爆设计，以确保稳定的信号传输和安全的工作环境。

2. 安全性PLC控制柜涉及到的工业自动化系统通常被广泛用于关键行业和生产过程，因此安全性是不可忽视的因素。

以下是几个与安全性相关的重要参数和注意事项：•电气安全标准：PLC控制柜的设计和制造必须符合相关的电气安全标准，如IEC 60204-1等。

标准要求包括对电气隔离、接地、绝缘等方面的要求，以确保工作人员和设备的安全。

•紧急停止装置：PLC控制柜需要配备紧急停止装置，以便在紧急情况下快速切断电源，避免事故发生。

紧急停止装置可以是红色的急停按钮，放置在易于访问的位置，并能够正确工作。

•防护装置：控制柜应配备适当的防护装置，以防止人员误触和操作的危险。