Didelio tankio gnybtų blokų gamintojas: trijų aukštų krovimas ir kryžminis sujungimas PLC paskirstymo skydams

TL;DR — Svarbiausios išvados:

• Didelio tankio gnybtų blokai leidžia 49–90 vnt./pėd. laidų tankis PLC paskirstymo skydams, itin svarbiems erdvės ribotose valdymo spintose.
• Trijų aukštų krovimas (3 lygiai vienam vienetui) sumažina plokščių užimamą plotą iki 65 %, palyginti su vieno lygio gnybtų blokai signalų paskirstymo programose.
• The 301-5.0 PCB varžtinis gnybtas (5,0 mm žingsnis, 16 A, 300 V) naudojamas kaip etaloninis standartas didelio tankio PCB lygio signalų jungtims.
• Trijų aukštų blokuose esančios kryžminės jungimo šynos leidžia efektyviai PLC signalo multipleksavimas be atskiro laidų išvedžiojimo „nuo taško iki taško“.
• IEC 60947-7-4 reglamentuoja PCB gnybtų blokų specifikacijas, įskaitant 2000 V/min. AC dielektrinį stiprumą ir laidų skerspjūvį 0,34–1,5 mm².

Kodėl didelio tankio gnybtų blokai yra būtini šiuolaikiniams PLC paskirstymo skydams

Kiekvienas PLC paskirstymo skydas, kurį auditavau per pastarąjį dešimtmetį, turi tą pačią problemą: Gnybtų blokų skaičius nuolat auga, bet spintelių tūris ne.2016 m. standartinei 400 × 600 × 250 mm valdymo spintelei vidutinio dydžio PLC analoginių įvesties / išvesties klasteriui galėjo reikėti 80 gnybtų taškų. Iki 2026 m. tai pačiai spintelei įprastai reikės daugiau nei 200 gnybtų taškų, nes PLC tapo sudėtingesni, lauko magistralių diagnostika padaugino signalų kanalų, o saugos grandinėms atsirado papildomų perteklinių reikalavimų.

Stebėjau, kaip elektros skydų gamintojai griebėsi prailginimo spintelių, antrų DIN bėgelių klojimo ir kompromisų dėl laidų lenkimo spindulio – visa tai todėl, kad gnybtų blokų tankio strategija buvo antraeilė. Nes Didelio tankio gnybtų blokai su trijų aukštų krovimo architektūra gali sutalpinti tris jungčių lygius į vieno pločio bloką, todėl jie yra efektyviausias inžinerinis atsakas į šį erdvės apribojimą.

Šiame straipsnyje paaiškinama mechanika, atrankos kriterijai ir kryžminio sujungimo metodai, kurie skiria švarią PLC skydo konstrukciją nuo košmariško laidų sujungimo. Mes naudosime J-Guang 301-5.0 PCB sraigtinių gnybtų blokas kaip etaloninis specifikacijos pagrindas visame dokumente.

Erdvės apribojimas valdymo spintose nėra teorinis – tai kasdienis inžinerinis kompromisas. Nes Kiekvienam į gnybtų bloką įeinančiam laidui reikalingas minimalus lenkimo spindulys, lygus 4 × laido skersmeniui (pagal IEC 60446), tačiau laidų valdymo fizinis plotas tiesiogiai riboja, kiek prijungimo taškų gali tilpti tam tikrame korpuso tūryje.

Už „Rockwell Automation“ gnybtų blokų specifikacijos (1492-TD015), tankio diapazonas yra ryškus:

• Standartiniai vieno lygio blokeliai (1492-WG10S): 27 vnt./pėdoje (90 vnt./m) esant 10 mm pločiui
• Dviejų aukštų blokai (1492-JKD3): 29 vnt./pėdoje (98 vnt./m) esant dvigubam jungčių tankiui
• Didelio tankio WAGO trijų aukštų: Signalų paskirstymo taikymuose galima pasiekti iki 90 vnt./m

Panelių projektuotojas, kuris nurodo didelio tankio trijų aukštų blokus vietoj standartinių vieno lygio blokų, gali sumažinti linijinio DIN bėgelio poreikį 50–65 % signalų reikalaujančiose PLC programose.

Įtikinamiausias įrodymas: 2024 m. modernizavimo projektas, kurio metu vandens valymo įrenginio PLC spintelę reikėjo išplėsti nuo 120 iki 215 gnybtų taškų. Analoginio signalo zonai siūlėme pereiti nuo standartinių 10 mm vieno lygio blokų prie trijų aukštų blokų, išlaikant originalų 400 × 600 × 250 mm korpusą. Klientas apskaičiavo, kad šis sprendimas sutaupė maždaug 3 200 USD spintelių atnaujinimui, tvirtinimo detalėms ir lauko instaliacijos perjungimo darbams.

Kaip trijų aukštų pastatų architektūra išsprendžia erdvės apribojimų problemą

Trijų aukštų krovimo elektros mechanika

Trijų aukštų gnybtų bloką sudaro trys nepriklausomi elektrinių jungčių lygiai – viršutinis, vidurinis ir apatinis – surinkti viename korpuse, kuris tvirtinamas ant standartinio DIN bėgelio (35 mm EN 60715). Kiekvienas blokas yra elektriškai izoliuotas, tačiau turi bendrą mechaninį korpusą.

Nes Kiekviena danga veikia kaip atskiras laidininko prijungimo taškas, o trijų denių architektūra leidžia atlikti tris skirtingas elektros funkcijas vieno pločio vienete:

• 1 denis (viršuje): Lauko įvesties/išvesties signalo įvestis – jungia įeinantį jutiklio arba pavaros laidą
• 2-oji kaladė (vidurinė): Kryžminė magistralė – paskirsto signalą keliems išvesties keliams bloke
• 3 denis (apačia): PLC įvesties kanalas arba atskaitos įžeminimas – jungiamas prie paskirties kanalo

Įprastoje spintelėje, kurioje naudojami vieno lygio blokai, vieno analoginio signalo paskirstymas trims PLC įvesties kanalams reikalauja trijų atskirų blokų su išoriniais laidų trumpikliais. Trijų aukštų bloke visos trys jungtys yra tame pačiame fiziniame bloke.

Pagal WAGO trijų aukštų gnybtų blokų gaminio dokumentacijaŠi vidinė elementų sujungimo architektūra panaikina iki 67 % išorinių kryžminių laidų, palyginti su atitinkamomis vieno lygio blokų konfigūracijomis. Skydui su 50 analoginių signalų kanalų tai gali reikšti daugiau nei 100 laidų mažiau.

Srovės dalijimasis ir šiluminis galios mažinimas sudėtinėse konfigūracijose

Nes Jei viename korpuse sutelkti trys prijungimo taškai, šilumos išsklaidymas tūrio vienetui yra didesnis nei vieno lygio blokuose. Pagal IEC 60947-7-1 ir gamintojų galios mažinimo kreives:

• Jei aplinkos temperatūra aukštesnė nei 40 °C, taikomas 10–15 % mažinimo koeficientas.
• Jei DIN bėgelio užpildymo rodiklis viršija 80 %, taikomas papildomas 5–10 % mažinimo koeficientas.

J-Guang 301-5.0 PCB gnybtų bloko (vardinė srovė 16 A, darbinė temperatūra nuo -40 °C iki +120 °C) praktinė darbinė srovė trijų aukštų konfigūracijoje, esant 45 °C aplinkos temperatūrai ir 90 % bėgio užpildymo, yra maždaug 11–12 A. To vis dar pakanka daugumai PLC analoginių signalų taikymų (paprastai 4–20 mA arba 0–10 V), tačiau tai patvirtina, kad trijų denių blokus reikia kruopščiai pasirinkti atsižvelgiant į faktinę apkrovos srovę, o ne į kataloge nurodytą vardinę srovę.

Kryžminio sujungimo metodai PLC signalo paskirstymui: techninis vadovas

Kryžminis sujungimas elektriškai sujungia kelis gnybtų bloko polius, kad būtų sukurta bendra magistralė signalų paskirstymui. Nes Jis pakeičia kelis atskirus laidų takus vienu vidiniu jungties keliu, o kryžminis sujungimas yra pagrindinis mechanizmas, kuriuo didelio tankio gnybtų blokai užtikrina erdvės efektyvumą.

PLC analoginėse įvesties/išvesties sistemose kryžminis sujungimas dažniausiai pasireiškia trimis konfigūracijomis:

1. Signalinės magistralės architektūra: Vieno lauko siųstuvo išėjimas yra kryžmiškai sujungtas su keliais PLC įvesties kanalais, kad būtų galima naudoti dubliavimo arba balsavimo logiką.
2. Bendras žemės pasiskirstymas: Vienas įžeminimo magistralės terminalas per bendrą vidinę magistralę sujungia visus signalo atskaitos taškus, taip pašalindamas „įžeminimo kilpos spagečius“.
3. Etaloninės įtampos magistralė: 0–10 V signalų sistemose vienas etaloninės įtampos šaltinis per vidurinį denį jungiamas prie kelių įvesties kanalų.

Trikčių šalinimo požiūriu, švariausia kryžminių jungčių architektūra yra ta, kurioje kiekvienas sujungimo taškas yra prieinamas ir pažymėtas. Trijų aukštų blokai su vidiniu kryžminiu sujungimu leidžia matyti kiekvieną sujungimo tašką gnybtų bloko lygmenyje – tai didelis pranašumas pradedant eksploatuoti ir prižiūrint.

Sąžiningai, Kryžminių jungčių projekte matau daugiausiai inžinerinių sprendimų. Dažna klaida – per didelis jungimų skaičius – sukuriamos elektriškai tvarkingos, bet fiziškai nepasiekiamos magistralės. Mano nykščio taisyklė: jei negalite pasiekti vidurinio aukšto nepašalinę gretimo bloko, jūsų kryžminių jungčių magistralės projektas yra per sudėtingas aptarnavimui lauke.

301-5.0 PCB varžtinių gnybtų blokų specifikacijų supratimas

301-5.0 PCB varžtinis gnybtų blokas tvirtinamas tiesiai ant PCB, o ne ant DIN bėgelio, ir yra galutinė jungties sąsaja tarp lauko laidų ir elektroninių valdymo sistemų. Nes Tai vienas iš plačiausiai naudojamų PCB lygio jungčių komponentų pramoninėje valdymo įrangoje, jis tarnauja kaip mūsų etaloninė specifikacija didelio tankio gnybtų blokų projektavimui.

Viena specifikacija, į kurią reikia atkreipti ypatingą dėmesį, yra 0,4 Nm priveržimo sukimo momentas. Tai gerokai mažiau nei didesnių DIN bėgelio gnybtų blokų (kuriems paprastai reikia 0,5–0,8 Nm), nes PCB montavimas nesuteikia tokios pačios mechaninės atramos kaip montavimas ant DIN bėgelio. Nes Per stiprus priveržimas gali įtrūkti spausdintinės plokštės bėgeliais arba bloko korpusu, todėl rekomenduoju naudoti sukimo momento atsuktuvą, sukalibruotą iki 0,4 Nm, kai reikia užbaigti laidus 301-5.0 blokuose. Savo gamyboje visiems spausdintinės plokštės gnybtų blokams standartizuojame 0,4 ± 0,05 Nm sukimo momento įrankius.

301-5.0 5,0 mm žingsnis taip pat apibrėžia vielos tankį pačioje spausdintinėje plokštėje. J-Guang daugiapoliams 301-5.0 mazgamsrekomenduojame rinktis gamykloje surinktą daugiapolię versiją, o ne fiksuoti atskirus polius vietoje, kad būtų užtikrintas vienodas žingsnio tolerancija visame mazge.

Kaip suprojektuoti didelio tankio PLC paskirstymo skydą: inžinerinės gairės

Šį PLC skydų projektavimo protokolą tobulinau per 12 metų, teikdamas paslaugas originalios įrangos gamintojų (OEM) klientams, kurie gamina vidutinio ir didelio masto valdymo skydus. Tai nėra bendras laidų sujungimo vadovas – tai tikslus inžinerinis darbo eigos aprašymas, kurį naudojame padėdami klientams optimizuoti gnybtų blokų tankį naujuose skydų projektuose.

1 veiksmas: prieš pasirinkdami blokų tipus, apskaičiuokite bendrą galinių taškų poreikį

Teisinga seka yra tokia: išvardyti visus signalus → suskirstyti pagal signalo tipą → apskaičiuoti minimalų gnybtų skaičių kiekvienoje kategorijoje → tada pasirinkti bloko tankio pakopą, atitinkančią spintelės geometriją.

Kiekvieno PLC įvesties/išvesties kanalo gnybtų skaičiaus suskirstymas:

• Analoginė įvestis (4–20 mA arba 0–10 V): 2 gnybtai vienam kanalui (signalas + ekrano įžeminimas)
• Analoginis išėjimas: 2 gnybtai vienam kanalui (išėjimas + etalonas)
• Skaitmeninė įvestis: 1–2 gnybtai vienam kanalui
• Skaitmeninė išvestis: 2 gnybtai vienam kanalui (apkrova + įžeminimas)
• Ryšys (lauko magistralė): 3–4 gnybtai vienam prievadui

2 veiksmas: susiekite signalų tipus su atitinkamais gnybtų blokų tankio lygiais

Nes Didelio tankio trijų aukštų blokai yra brangesni ir reikalauja kruopštesnio šilumos valdymo, todėl juos reikia skirti signalų zonoms, kuriose iš tikrųjų vyksta signalų multipleksavimas:

• Trijų aukštų blokai: Analoginių signalų magistralės, ekranuoto įžeminimo paskirstymai, bendros etaloninės įtampos paskirstymas, perteklinės jutiklių įvesties jungtys
• Dviejų aukštų blokai: Skaitmeninės įvesties / išvesties grupės, kuriose trūksta vietos, bet nereikia signalo multipleksavimo
• Vieno lygio blokai: Maitinimo paskirstymo gnybtai, lauko magistralės prievadai, saugos grandinės jungtys, bet kokia jungtis, kuriai reikalingas dažnas rankinis įsikišimas

3 veiksmas: prieš galutinai parinkdami bloką, patikrinkite šiluminio našumo sumažėjimą esant pilnam skydo tankiui

Dažniausia projektavimo klaida – nurodyti gnybtų blokus pagal visą jų kataloge nurodytą vardinę srovę, netaikant šiluminio sumažinimo koeficiento, atitinkančio faktinę skydo darbinę temperatūrą.

Skaičiavimas: pradėkite nuo vardinės srovės (pvz., 16 A, jei tai 301-5.0), pritaikykite aplinkos temperatūros mažinimo koeficientą (pvz., -15 % esant 45 °C), pritaikykite montavimo tankio mažinimo koeficientą (pvz., -10 % esant 90 % DIN bėgelio užpildymo) ir gautą efektyviosios srovės vertę naudokite kaip projektinę ribą. 301-5.0, esant 45 °C temperatūrai tankiai apkrautoje skydinėje, efektyvioji projektinė srovė yra maždaug 11–12 A, o ne 16 A.

Jei apkrovos srovė artėja prie sumažintos vardinės ribos, sprendimas yra paskirstyti apkrovą papildomuose gnybtų taškuose arba pridėti aktyvų aušinimą.

7 svarbiausi didelio tankio gnybtų blokų originalios įrangos gamintojo pasirinkimo kriterijai

1. IEC 60947-7-4 sertifikatas: Patikrinkite sertifikato numerį su IECEE CB schemos duomenų bazėSertifikato turėtojo vardas ir pavardė turi sutapti su gamintojo pavadinimu, nurodytu komercinėje sąskaitoje faktūroje.
2. UL 60947-7-1 arba ETL sertifikatas: Norėdamas patekti į Šiaurės Amerikos rinką, gamintojas privalo turėti UL arba ETL sertifikatą.
3. Didelio tankio gamybos pajėgumai: Specialios gamybos linijos daugiaaukščiams (dvigubiems ir trigubiems) gnybtų blokams, kurių našumas viršija 50 000 polių per mėnesį.
4. Vidinis dielektrinių medžiagų bandymas: 100 % gamybos bandymas, siekiant nustatyti dielektrinį stiprumą (AC 2000 V/min.) ir spyruoklės jėgos kalibravimą.
5. Kryžminių jungčių šynų priedai: Platus kryžminių jungčių šynų, pertvarų plokščių ir žymėjimo priedų asortimentas jų gnybtų blokų serijoms.
6. PPAP dokumentacija ir atsekamumas: Atsekamumas partijos lygmeniu nuo žaliavos iki gatavo produkto, įskaitant PFMEA, kontrolės planą ir proceso srautų diagramas.
7. Pasirinktinė OEM programų konfigūracija: Inžinerinės galimybės pritaikyti spalvas, žymėjimus, polių skaičių ir kryžminių jungčių konfigūracijas.

Išvada: kaip išspręsti tankio problemą

Gnybtų blokų tankio problema PLC paskirstymo skyduose iš esmės yra inžinerinio projektavimo problema, o ne gnybtų blokų prieinamumo problema. Nes Trijų aukštų blokų architektūra gali sumažinti DIN bėgelio ilgį 50–65 % signalams imliose srityse, tačiau didelio tankio daugiapakopių blokų specifikacijos ekonomiškumas beveik visada yra palankus, palyginti su visomis spintelės išplėtimo, papildomos tvirtinimo detalės ir lauko perjungimo darbo sąnaudomis.

Mano rekomendacija originalios įrangos gamintojų (OEM) skydų gamintojams ir sistemų integratoriams: į standartinį projektavimo peržiūros kontrolinį sąrašą įtraukite trijų aukštų gnybtų blokų tankio optimizavimą. Projektavimo etapo pradžioje atlikite gnybtų skaičiaus analizę, susiekite signalų tipus su tankio lygiais ir patikrinkite šiluminį sumažinimą esant projektinei aplinkos temperatūrai, prieš galutinai nustatydami blokų specifikacijas. Tai iš anksto užtrunka valandą inžinerijos ir panaikina 3 000–5 000 USD spintelės atnaujinimo ar modifikavimo išlaidas vėliau.

Dėl techninių specifikacijų, pateiktų 301-5.0 PCB sraigtinių gnybtų blokas arba Visas „J-Guang Electronics“ gnybtų blokų asortimentas, susisiekite su mūsų tarptautine pardavimų komanda tiekėjo kvalifikaciniam paketui.

Apie autorių

Aleksas Vangas yra tarptautinio verslo direktorius įmonėje NINGBO J-GUANG ELECTRONICS CO., LTD– gnybtų blokų ir jungčių gamintoja, įkurta 2010 m. Cixi mieste, Ningbo provincijoje, Kinijoje. Turėdamas 12 metų patirtį tiekiant valdymo spintų originalios įrangos gamintojams (OEM) ir pramoninės automatikos įmonėms visame pasaulyje, Alex daugiausia dėmesio skiria inžinerinių reikalavimų sujungimui keičiamo dydžio gamybos sprendimais. Susisiekite LinkedIn.

Nuorodos ir cituoti standartai

• EN IEC 60947-7-4:2019 — Varinių laidininkų spausdintinės plokštės gnybtų blokai
• IECEE CB schema – oficiali IEC sertifikavimo duomenų bazė
• „Rockwell Automation“ gnybtų blokų specifikacijos (1492-TD015)
• WAGO trijų aukštų gnybtų bloko gaminio dokumentacija

Paskutinio patvirtinimo data: 2026-05-29 | Remiantis „Google Core Update“ modeliais (nuo 2026 m. I ketv.)