工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)電氣器件DIN導(dǎo)軌安裝改進(jìn)方法調(diào)查與研究

畢洲武+++戴正文

摘 要：電氣器件在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)有著廣泛的應(yīng)用，無(wú)論在工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)的交直流電源供應(yīng)回路還是信號(hào)采集、控制回路中，其扮演的角色都十分重要。對(duì)于目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，現(xiàn)場(chǎng)電氣器件諸如（電源或信號(hào)）浪涌保護(hù)器、安全柵、接線端子等普遍采用的DIN導(dǎo)軌安裝。由于工業(yè)安裝應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)存在著空間有限、元器件及線路眾多的特點(diǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)電氣器件呈現(xiàn)安裝密集度十分高，當(dāng)出現(xiàn)維修、維護(hù)情況時(shí)，給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員帶來(lái)諸多不便且存在一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，文章旨在對(duì)該種現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查，對(duì)改進(jìn)方法進(jìn)行相關(guān)研究討論。

關(guān)鍵詞：電氣器件；工業(yè)自動(dòng)化；DIN導(dǎo)軌；改進(jìn)方法

引言

當(dāng)今，工業(yè)自動(dòng)化在我國(guó)乃至全世界正在呈現(xiàn)飛速發(fā)展。而對(duì)于企業(yè)，工業(yè)自動(dòng)化程度更是體現(xiàn)企業(yè)智能化制造高度的重要表現(xiàn)。工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)電氣器件更是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)十分重要的組成部分，而它的安裝方式關(guān)系到日常對(duì)于它的維護(hù)、維修、保養(yǎng)速度、質(zhì)量，從而關(guān)系到企業(yè)能否正常進(jìn)行生產(chǎn)。所以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電氣器件的安裝方式就顯得異常重要了。

1 相關(guān)定義介紹

1.1 工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)

工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)宏觀上是指生產(chǎn)企業(yè)中工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件，具體包括工控機(jī)、工控網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（交換機(jī)、路由器等）、控制柜及相應(yīng)電氣控制柜的安裝運(yùn)行環(huán)境。微觀上指具體某一工業(yè)控制設(shè)備安裝運(yùn)行所處的工業(yè)環(huán)境，如PLC控制柜、低壓電氣控制柜等。工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)通常環(huán)境比較復(fù)雜、惡劣，具體指環(huán)境溫度較高（如鋼鐵、化工等行業(yè)）、電磁環(huán)境復(fù)雜（如電力、通信行業(yè)）、可能存在易燃易爆氣體（如礦產(chǎn)、石油及煉化行業(yè)）等。

1.2 電氣器件

電氣器件在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域是指在工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)承擔(dān)著為工業(yè)設(shè)備電源供應(yīng)、現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)采集、傳輸、控制等具有電氣特性的器件。通常它承擔(dān)著感應(yīng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、控制等作用，對(duì)其穩(wěn)定性、測(cè)量性、電磁兼容性（EMC）、快速反應(yīng)性、準(zhǔn)確性、抗電性（具體指高電壓、大電流）等有足夠的要求。具體器件種類繁多，如浪涌保護(hù)器、傳感器、控制器、接線端子、保險(xiǎn)等。

1.3 DIN導(dǎo)軌

DIN導(dǎo)軌是德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中用于現(xiàn)場(chǎng)電氣元器件的現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，目前已廣泛用于電力、工業(yè)自動(dòng)化等現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境中。DIN導(dǎo)軌的尺寸通常用“寬度×深度×厚度”來(lái)標(biāo)注，目前最常用的寬度尺寸為35mm（毫米），厚度尺寸為1mm（毫米），深度則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝要求來(lái)制定。現(xiàn)在，對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，現(xiàn)場(chǎng)的安裝設(shè)備采用DIN導(dǎo)軌普遍常見(jiàn)的有PLC（可編程邏輯控制器）、接觸器、接線端子、浪涌保護(hù)器、斷路器等。

2 DIN導(dǎo)軌發(fā)展及現(xiàn)狀

2.1 DIN導(dǎo)軌發(fā)展

DIN導(dǎo)軌是根據(jù)德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 60715標(biāo)準(zhǔn)[1]（對(duì)應(yīng)GB/T 19334-2003 ）要求規(guī)定，主要針對(duì)低壓開(kāi)關(guān)和控制設(shè)備元器件的安裝而制定的，通過(guò)DIN導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)了低壓開(kāi)關(guān)和控制設(shè)備元器件安裝的標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備元器件安裝實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。從1981年DIN EN 60715-1981到2001年DIN EN 60175-2001以來(lái)，甚至到今天，經(jīng)過(guò)了30多年的發(fā)展，目前DIN導(dǎo)軌已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)低壓開(kāi)關(guān)和控制設(shè)備元器件安裝的最廣發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，各種工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備廠商包括西門子、菲尼克斯、研華等紛紛也根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)了自己的導(dǎo)軌。

2.2 現(xiàn)狀

DIN導(dǎo)軌在現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，從控制室的控制柜內(nèi)的PLC安裝（如西門子S7系列、羅克韋爾AB系列等）到各種控制電氣器件如浪涌保護(hù)器（如英國(guó)MTL）、安全柵、接線端子模塊等都是安裝在DIN導(dǎo)軌上來(lái)使其固定，它已儼然成為各種工控電氣器件機(jī)械支承的標(biāo)準(zhǔn)安裝軌。常見(jiàn)的DIN導(dǎo)軌一般用寬度×深度×厚度來(lái)標(biāo)注，一般標(biāo)準(zhǔn)是厚度為1mm，寬度為35mm，而常用的尺寸有：35×7.5×1、35×15×1、35×15×1.5、32×15×1.5、35×16×1.8等。由于只需要DIN導(dǎo)軌用少量螺釘打孔固定在控制柜或現(xiàn)場(chǎng)接線箱內(nèi)的背板上，然后將各種電氣器件通過(guò)器件上的導(dǎo)軌卡扣卡在導(dǎo)軌上，所以安裝比較方便，且器件可以密度安裝，所以DIN導(dǎo)軌得到了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域電氣器件廠商和運(yùn)用商的青睞。

3 電氣器件DIN導(dǎo)軌安裝缺點(diǎn)

雖然工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)電氣器件DIN導(dǎo)軌安裝有著充分利用空間，安裝方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其也有不足之處。由于工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)復(fù)雜，涉及到的控制系統(tǒng)設(shè)備較多，且控制柜或現(xiàn)在控制接線箱空間有限，必然會(huì)帶來(lái)設(shè)備密度大，維護(hù)、維修空間有限，如果其中涉及到部分電氣器件損壞，需要更換。通常這類電氣器件是通過(guò)卡扣來(lái)和DIN導(dǎo)軌機(jī)械固定，拆卸需要一定力度，且空間受限，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致維護(hù)、維修人員無(wú)法直接拆卸需要更換的電氣器件。再者，在用有些工具如旋具拆卸時(shí)容易碰觸到其他電氣器件，造成其他控制回路出現(xiàn)短路、斷路的風(fēng)險(xiǎn)。如果無(wú)法拆除，在DIN導(dǎo)軌一段或兩端有足夠空間的情況下，方可沿著導(dǎo)軌方向依次移除電氣器件，這會(huì)給維護(hù)、維修人員帶來(lái)額外極大地工作量，甚至工作效率下降，無(wú)法在有效時(shí)間內(nèi)完成既定工作，造成影響工業(yè)安全生產(chǎn)的后果。

4 電氣器件DIN導(dǎo)軌安裝改進(jìn)

4.1 改進(jìn)方法

為了解決上述DIN導(dǎo)軌安裝產(chǎn)生的問(wèn)題，文章提出了改進(jìn)方法，避免新問(wèn)題的出現(xiàn)。解決方法是采用中間加設(shè)電氣器件卡座，該電氣器件卡座的作用是通過(guò)卡座自身具有的DIN導(dǎo)軌卡扣與DIN導(dǎo)軌機(jī)械連接，電氣器件安裝在卡座上，而非安裝在DIN軌道上，而電氣器件以卡鍵的固定形式固定在電氣器件卡座上（形如臺(tái)式電腦主機(jī)內(nèi)的內(nèi)存安裝在內(nèi)存卡槽一樣），由于三者連接部分具有金屬導(dǎo)體連接，故從電氣保護(hù)接地的角度而言，電氣器件卡座連同電氣器件是一個(gè)整體，故只需在導(dǎo)軌上做統(tǒng)一電氣接地保護(hù)接于接地匯流排上，且滿足接地連接電阻小于1Ω、接地電阻小于4Ω[2]。當(dāng)需要更換電氣器件時(shí)，只需扳開(kāi)兩側(cè)扳座卡即可輕松取出，既安全又操作方便。

4.2 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀

目前，該方法已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行研究試驗(yàn)驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)部分廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但目前還需要進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)應(yīng)用。其實(shí)現(xiàn)難度是由于DIN導(dǎo)軌與電氣器件直接機(jī)械卡扣連接，各大電氣器件廠商已生產(chǎn)的產(chǎn)品都采用該種形式，需要對(duì)電氣安裝底座進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。

參考文獻(xiàn)

[1]DIN EN 60715-2001.低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的尺寸在成套開(kāi)

關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中作電器機(jī)械支承的標(biāo)準(zhǔn)安裝軌[S].

[2]HG/T 20513-2014.儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)范[S].