详解控制柜设计

无论电气控制系统多么复杂，都必须有控制柜。控制柜多种多样，然而，一个设计精美实用的柜子，会让使用者客户对设备厂家赞赏不已。设计、配置控制柜可能没有太多的专业知识，但它往往是一个技术人员专业技能以及工作态度的最好的展现。下面让我们一起全面的了解一下这方面的知识。

一、控制柜的分类

控制柜的分类有很多，我们一般耳熟能详的有电气控制柜、变频控制柜、低压控制柜、高压控制柜、水泵控制柜、电源控制柜、防爆控制柜、电梯控制柜、PLC控制柜、消防控制柜、砖机控制柜等等。

二、设计基本思路

电气控制柜设计的基本思路是一种逻辑思维，只要符合逻辑控制规律、能保证电气安全及满足生产工艺的要求，就可以说是一种好的的设计。

但为了满足电气控制设备的制造和使用要求，必须进行合理的电气控制工艺设计。这些设计包括电气控制柜的结构设计、电气控制柜总体配置图、总接线图设计及各部分的电器装配图与接线图设计，同时还要有部分的元件目录、进出线号及主要材料清单等技术资料。

三、总体配置设计

电气控制柜总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制系统划分为几个组成部分(这些组成部分均称作部件)，再根据电气控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。

总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用的行线槽、管线等。

电气控制柜总装配图、接线图(根据需要可以分开，也可并在一起)是进行分部设计和协调各部分组成为一个完整系统的依据。总体设计要使整个电气控制系统集中、紧凑，并兼顾以下要求：

(1) 同时在空间允许条件下，把发热元件，噪声振动大的电气部件，尽量放在离其它元件较远的地方或隔离起来。

(2) 对于多工位的大型设备，还应考虑两地操作的方便性。

(3) 控制柜的总电源开关、紧急停止控制开关应安放在方便而明显的位置。

总体配置设计得合理与否关系到电气控制系统的制造、装配质量，更将影响到电气控制系统性能的实现及其工作的可靠性、操作、调试、维护等工作的方便及质量。

2.1控制柜组件的划分

由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。划分组件的原则如下： (1) 把功能类似的元件组合在一起。

(2) 尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中。

(3) 让强弱电控制器分离，以减少干扰。(4) 为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起。

(5) 为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。

另外，与传统的装配控制柜相比，现在又推出了一种多快好省的“快速接线模块”的元件集合单元。国外代表品牌有MTL、P+F等，国内的新大新科技自主研发设计了如下图所示的全系列品牌。

2.2连线方式的原则

在划分电气控制柜组件的同时，要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线方式，一般应遵循以下原则：

(1)开关电器、控制板的进出线一般采用接线端头或接线鼻子连接，这可按电流大小及进出线数选用不同规格的接线端头或接线鼻子。(2)电气柜、控制柜、柜(台)之间以及它们与被控制设备之间，采用接线端子排或工业联接器连接。

(3)弱电控制组件、印制电路板组件之间应采用各种类型的标准接插件连接。(4)电气柜、控制柜、柜(台)内的元件之间的连接，可以借用元件本身的接线端子直接连接；过渡连接线应采用端子排过渡连接，端头应采用相应规格的接线端子处理。

四、电气元件布置图的设计与绘制

电气元件布置图是某些电器元件按一定原则的组合。电气元件布置图的设计依据是部件原理图、组件的划分情况等。设计时应遵循以下原则：

(1) 同一组件中电气元件的布置应注意将体积大和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电气控制柜的上部或后部，但热继电器宜放在其下部，因为热继电器的出线端直接与电动机相连便于出线，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。

(2) 强电弱电分开并注意屏蔽，防止外界干扰。

(3) 需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低，人力操作开关及需经常监视的仪表的安装位置应符合人体工程学原理。

(4) 电气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，以利布线和维护。

(5) 各电气元件的位置确定以后，便可绘制电器布置图。电气布置图是根据电器元件的外形轮廓绘制的，即以其轴线为准，标出各元件的间距尺寸。每个电气元件的安装尺寸及其公差范围，应按产品说明书的标准标注，以保证安装板的加工质量和各电气的顺利安装。大型电气柜中的电器元件，宜安装在两个安装横梁之间，这样，可减轻柜体重量，节约材料，另外便于安装，所以设计时应计算纵向安装尺寸。

(6) 在电气布置图设计中，还要根据本部件进出线的数量、采用导线规格及出线位置等，选择进出线方式及接线端子排、连接器或接插件，并按一定顺序标上进出线的接线号。

五、电气部件接线图的绘制

电气部件接线图是根据部件电气原理及电器元件布置图绘制的，它表示成套装置的连接关系，是电气安装、维修、查线的依据。接线图应按以下原则绘制：

(1) 接线图相接线表的绘制应符合GB6988.6—1993中《控制系统功能表图的绘制》的规定。

(2) 所有电气元件及其引线应标注与电气原理图中相一致的文字符号及接线号。原理图中的项目代号、端子号及导线号的编制分别应符合GB5094-1985《电气技术中的项目代号》、GB4026-1992《电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则》及GB4884-1985《绝缘导线标记》等规定。

(3) 与电气原理图不同，在接线图中同一电器元件的各个部分(触头、线圈等)必须画在一起；

(4) 电气接线图一律采用细线条绘制。走线方式分板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线，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。

(5) 接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色要求等。

(6) 部件与外电路连接时，大截面导线进出线宜采用连接器连接，其它应经接线端于排连接。

六、控制柜及非标准零件图的设计

电气控制装置通常都需要制作单独的电气控制柜、箱，其设计需要考虑以下几方面：

(1)根据操作需要及控制面板、箱、柜内各种电气部件的尺寸确定电气箱、柜的总体尺寸及结构型式，非特殊情况下，应使电气控制柜总体尺寸符合结构基本尺寸与系列。

(3)根据现场安装位置、操作、维修方便等要求，设计电气控制柜的开门方式及型式。

结语

总之，根据以上要求，应先勾画出电气控制柜箱体的外形草图，估算出各部分尺寸，然后按比例画出外形图，再从对称、美观、使用方便等方面进一步考虑调整各尺寸比例。电气控制柜外表确定以后，再按上述要求进行控制柜各部分的结构设计，绘制箱体总装图及各面门、控制面板、底板、安装支架、装饰条等零件图，并注明加工要求，再视需要为电气控制柜选用适当的门锁。当然，电气柜的造形结构各异，在柜体设计中应注意吸取各种型式的优点。对非标准的电器安装零件，应根据机械零件设计要求，绘制其零件图，凡配合尺寸应注明公差要求，并说明加工要求。

最后，还要根据各种图纸，对电气控制柜需要的各种零件及材料进行综合统计，按类别列出外购成品件的汇总清单表、标准件清单表、主要材料消耗定额表及辅助材料定额表等，以便采购人员、生产管理部门按设备制造需要备料，做好生产准备工作，也便于成本核算。