電磁兼容技術在電控施工中應用

石立軍，石金可

（1.一汽—大眾青島分公司，山東青島 266200；2.電子科技大學，四川成都 611731）

0 引言

規范適用于總裝車間輸送線及各類工藝設備電控施工。所有安全事故的發生，都是違章作業，對于處理故障同樣適用。一定要先掌握規范和標準，才會杜絕違章施工。一些頻發的通信故障，基本歸納于對電磁兼容技術（EMC，Electro Magnetic Comptibility）掌握不到位，通過總裝現場大量故障案例學習標準。

1 電氣柜和操作臺接線箱安裝注意事項

①落地控制臺。操作臺根據項目要求標識，包括IP 地址，計算機名稱和PROFINET 設備名稱；②操作臺或顯示器采用吊裝或落地安裝，減少因振動導致的接觸不良；③控制箱的安裝高度至少超過符合安裝條件位置400 mm，模塊箱安裝有觀察窗。

2 線槽子和拖鏈安裝注意事項

2.1 線槽鋪設要求

①封閉且無縫隙設計；②防腐蝕，抗壓性和防滑性，所用材料為非塑料；③在電纜線槽易遭受損壞的行走區域（機器人），防滑抗踏設計（5 mm 的網紋鋼板）；④所有的線槽通過電導體機械式導電連接，實現電位均衡；⑤線槽一直鋪設到組件位置（最多40 cm 無線槽鋪設）；⑥非鍍鋅電纜線槽子連接板的兩端跨接銅軟導線或編織銅接地線，黃綠接地線最小允許截面積≥4 m2，電纜線槽子使用連接板連接時，兩槽體間的連接電阻≥0.1 Ω；⑦地面安裝要求做支架，距離地面50 mm，防止地面積水；⑧腐蝕性液體不要安裝在配電箱和線槽子上方；⑨在不影響消防高度前提下，把線槽走在平臺下面，不要占通道。

2.2 普通線槽內電纜分布

①光纜導線，數據線，現場總線和信號線；②24 V 直流導線，等電位線；③230 V/400 V 交流導線，機器人系統線纜；④高壓氣管占用一個獨立線槽；⑤要求線槽有合適的預留空間，最大占用空間不能超過60%；⑥電纜出口不允許通過側邊打獨立孔引出；⑦線槽開口處的棱角保護；⑧插接件需固定安裝在安裝板上；不允許將連接器或用電器放在線槽內，線槽中不存在線束扎帶和無用導線，導線不繞環。注意導線彎曲回轉半徑。

2.3 電纜拖鏈安裝規則

①電纜平行鋪設，不許有絞合,扭曲,交叉架線。電纜松弛安裝且不固定。垂直方向導線用線夾固定；②采用拖鏈專用柔性電纜（Lapp，HELUKABEL）橫截面規格至少為5×2.5 mm2；③電纜拖鏈的蓋板/斜加固件能很容易地打開；④在拖曳導線中最多允許放置3 根規格差異小于20%的導線在1 個獨立導槽中；⑤導線平均分布在拖曳電纜中，不集中在一端，直徑差異很大的電纜用隔板隔離，格層高度不能超過線徑1.5 倍；⑥拖鏈出口使用尼龍扎帶固定；⑦電纜之間有隔板；⑧電纜拖鏈前后的導線必須設計成插接式的；⑨如果拖鏈中有腐蝕性液體管路，需要將拖鏈懸空；⑩最小彎曲半徑 固定應用：8D（D=電纜直徑）移動應用：15D；11 不允許在線槽子內用扎帶。在電纜溝外面，允許用收緊式綁帶成組捆綁，以達到良好的視覺效果。建議使用毛扎條。

3 等電位線安裝注意事項

3.1 等電位線安裝原則

（1）EMC 是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。電磁干擾的原因如圖1 所示。

（2）干擾源：這些干擾的產生或者是因為導線之間的耦合現象，或者是因為電容效應或電感效應。其主要來源是超高電壓，大功率輻射電磁場，自然雷擊和靜電放電。干擾源包括以下4種。①電源干擾：如大型設備啟停產生的諧波；②負載干擾：控制觸點切斷時產生高于電源電壓數倍甚至數十倍的反電動勢；③信號干擾：高電壓大電流線路與信號線、通信線相距很近（圖2a）；④接地干擾：PLC 控制盤柜與大地之間存在著電位差（圖2b）。

圖1 電磁干擾產生的原因

圖2 信號干擾和接地干擾圖形

（3）安裝錯誤產生的故障。①在連接系統總線的設備之間不可出現電位差，如果兩個站點的“地”之間不等電勢，此時電流會流過通信電纜的屏蔽層，從而對通信產生影響，導致總線部件損壞，報“總線中斷故障”，具體措施是設備之間使用單獨的導線（PE）連接；②變頻器等干擾源電纜安裝不規范等因素，會在電纜之間的產生高電磁感應電壓，報“電機內TF 和制動器故障”，具體措施變頻器輸出電纜和制動電阻電纜屏蔽層接地。

（4）干擾的產生是因為導線之間的耦合現象，或者是因為電容效應或電感效應。其主要來源是超高電壓，大功率輻射電磁場，自然雷擊和靜電放電。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳保護方法。可將設備外殼與PE 線連接；導線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE 線可靠連接；室內屏蔽也應多點與PE 線可靠連接。防靜電干擾也很重要。在潔凈、干燥的房間內，人的走步、移動設備，各自磨擦均會產生大量靜電。例如在相對濕度10～20%的環境中人的走步可以積聚3.5 萬伏的靜電電壓、如果沒有良好的接地，不僅會產生對電子設備的干擾，甚至會將設備芯片擊壞。所有設備外殼及室內（包括地坪）設施必須均與PE線多點可靠連接。

3.2 等電位安裝方案

（1）敷設模擬信號管線時，必須屏蔽，并按4～20 mA 的電流接口實施。在外殼導管上，應將屏蔽的管線敷設到屏蔽母線/EMV 螺栓接件上。

（2）所有元器件（包括設備，電器柜，輸送單元，線槽和設備鋼結構）需要按照電磁兼容原則接地接地方案如圖3 所示。

圖3 接地方案

（3）現場分立元件MOVIPRO 的等電位線。①MOVIFIT 設備和安裝板之間導電連接；②MOVIFIT 供電電源線中的PE 線；③MOVIFIT 外殼的PE 線，多數施工廠家沒有敷設這根線；④采用符合EMC 等電位連接的編織帶。

（4）混合電纜的連接要求。①帶有電機電纜，制動器電纜和熱保護電纜的混合電纜：連接混合電纜兩側的屏蔽層，必須用1個EMC 電纜固定頭將混合電纜的外側屏蔽與設備金屬外殼連接；②必須在MOVIFIT-ABOX 內用1 塊屏蔽版安裝混合電纜的內屏蔽。

4 變頻器安裝規范和注意事項

MOVIFIT 只允許安裝在平穩、抗振、抗扭曲變形的底座上，底座未涂過漆。底座至少4 個M6 螺絲固定，注意最小安裝距離；②在變頻器（>11 kW）需要直接在電柜支架導軌的變頻器下方附加安裝屏蔽夾軌。被屏蔽的電機電纜，傳感器導線和PROFINET 導線通過屏蔽夾安裝在屏蔽夾軌。導線應松弛的安裝在電纜導軌。變頻器輸出電纜采用帶屏蔽電纜，并接地；③變頻器輸出帶扼流圈接法；對未屏蔽的電機電纜，在變頻器下方直接安裝一個輸出節流閥（鐵氧體磁芯）或輸出濾波器；未屏蔽的電纜正確纏繞在鐵氧體磁芯（5 相電纜束圍繞在節流閥）；④變頻器編碼器電纜屏蔽線接法；⑤電機電纜的安裝，混合電纜的兩端都要作屏蔽處理，采用金屬鎖緊頭；⑥制動電阻的安裝為雙絞線或雙芯屏蔽電纜。

5 通信電纜安裝規范和注意事項

5.1 專用工具

①現場使用的PROFINET 線纜必須使用西門子公司出品的電纜出口和絕緣層拔線工具；②PROFINET 接線PROFINET接線電纜長度≤85 m。

5.2 布線規范

①動力電纜與通信電纜分線槽，無法分線槽，需用隔板隔開，線槽接地；②PROFINET 導線的鋪設符合項目規定。注意保持導線彎曲回轉半徑。彎曲導線包有電纜護套；③PROFINET 電纜進出電柜和操作站，PROFINET 通信電纜通過金屬鎖緊頭進入控制箱，屏蔽層通過鎖緊頭內套管接地；④通信電纜在進/出電柜時，都應該將電纜的屏蔽層進行接地處理。一般在PN 銅導線兩端安裝屏蔽（如:電柜、操作臺）；⑤在有振動和移動設備上網線接口要用螺紋或螺釘連接，防止松動。

6 結束語

通過在一汽—大眾工作30 年的工作積累，利用大量的現場故障案例，在此基礎上加以歸納總結，通過對優化設計和標準化施工，提高設備可靠性，借此機會推動國內機械制造水平提高。