工業自動化領域現場電氣器件DIN導軌安裝改進方法調查與研究

畢洲武+++戴正文

摘 要：電氣器件在工業自動化領域現場有著廣泛的應用，無論在工業自動化現場的交直流電源供應回路還是信號采集、控制回路中，其扮演的角色都十分重要。對于目前，工業現場中，現場電氣器件諸如（電源或信號）浪涌保護器、安全柵、接線端子等普遍采用的DIN導軌安裝。由于工業安裝應用現場存在著空間有限、元器件及線路眾多的特點，導致現場電氣器件呈現安裝密集度十分高，當出現維修、維護情況時，給現場作業人員帶來諸多不便且存在一定的操作風險，文章旨在對該種現象進行調查，對改進方法進行相關研究討論。

關鍵詞：電氣器件；工業自動化；DIN導軌；改進方法

引言

當今，工業自動化在我國乃至全世界正在呈現飛速發展。而對于企業，工業自動化程度更是體現企業智能化制造高度的重要表現。工業自動化現場電氣器件更是工業自動化生產十分重要的組成部分，而它的安裝方式關系到日常對于它的維護、維修、保養速度、質量，從而關系到企業能否正常進行生產。所以工業現場電氣器件的安裝方式就顯得異常重要了。

1 相關定義介紹

1.1 工業自動化現場

工業自動化現場宏觀上是指生產企業中工業自動化系統的硬件，具體包括工控機、工控網絡設施（交換機、路由器等）、控制柜及相應電氣控制柜的安裝運行環境。微觀上指具體某一工業控制設備安裝運行所處的工業環境，如PLC控制柜、低壓電氣控制柜等。工業自動化現場通常環境比較復雜、惡劣，具體指環境溫度較高（如鋼鐵、化工等行業）、電磁環境復雜（如電力、通信行業）、可能存在易燃易爆氣體（如礦產、石油及煉化行業）等。

1.2 電氣器件

電氣器件在工業自動化應用領域是指在工業自動化現場承擔著為工業設備電源供應、現場各種信號采集、傳輸、控制等具有電氣特性的器件。通常它承擔著感應、數據轉換、保護、控制等作用，對其穩定性、測量性、電磁兼容性（EMC）、快速反應性、準確性、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，如浪涌保護器、傳感器、控制器、接線端子、保險等。

1.3 DIN導軌

DIN導軌是德國工業標準中用于現場電氣元器件的現場安裝方式，目前已廣泛用于電力、工業自動化等現場安裝環境中。DIN導軌的尺寸通常用“寬度×深度×厚度”來標注，目前最常用的寬度尺寸為35mm（毫米），厚度尺寸為1mm（毫米），深度則根據現場安裝要求來制定?，F在，對于工業自動化領域，現場的安裝設備采用DIN導軌普遍常見的有PLC（可編程邏輯控制器）、接觸器、接線端子、浪涌保護器、斷路器等。

2 DIN導軌發展及現狀

2.1 DIN導軌發展

DIN導軌是根據德國工業標準DIN EN 60715標準[1]（對應GB/T 19334-2003 ）要求規定，主要針對低壓開關和控制設備元器件的安裝而制定的，通過DIN導軌實現了低壓開關和控制設備元器件安裝的標準化，使各種設備元器件安裝實現了統一。從1981年DIN EN 60715-1981到2001年DIN EN 60175-2001以來，甚至到今天，經過了30多年的發展，目前DIN導軌已經成為工業自動化現場低壓開關和控制設備元器件安裝的最廣發的標準，各種工業自動化生產設備廠商包括西門子、菲尼克斯、研華等紛紛也根據該標準生產了自己的導軌。

2.2 現狀

DIN導軌在現在工業自動化領域應用已經非常廣泛，從控制室的控制柜內的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器（如英國MTL）、安全柵、接線端子模塊等都是安裝在DIN導軌上來使其固定，它已儼然成為各種工控電氣器件機械支承的標準安裝軌。常見的DIN導軌一般用寬度×深度×厚度來標注，一般標準是厚度為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導軌用少量螺釘打孔固定在控制柜或現場接線箱內的背板上，然后將各種電氣器件通過器件上的導軌卡扣卡在導軌上，所以安裝比較方便，且器件可以密度安裝，所以DIN導軌得到了工業自動化領域電氣器件廠商和運用商的青睞。

3 電氣器件DIN導軌安裝缺點

雖然工業自動化現場電氣器件DIN導軌安裝有著充分利用空間，安裝方便等諸多優點，但是其也有不足之處。由于工業自動化現場控制系統復雜，涉及到的控制系統設備較多，且控制柜或現在控制接線箱空間有限，必然會帶來設備密度大，維護、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卡扣來和DIN導軌機械固定，拆卸需要一定力度，且空間受限，經常會導致維護、維修人員無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容易碰觸到其他電氣器件，造成其他控制回路出現短路、斷路的風險。如果無法拆除，在DIN導軌一段或兩端有足夠空間的情況下，方可沿著導軌方向依次移除電氣器件，這會給維護、維修人員帶來額外極大地工作量，甚至工作效率下降，無法在有效時間內完成既定工作，造成影響工業安全生產的后果。

4 電氣器件DIN導軌安裝改進

4.1 改進方法

為了解決上述DIN導軌安裝產生的問題，文章提出了改進方法，避免新問題的出現。解決方法是采用中間加設電氣器件卡座，該電氣器件卡座的作用是通過卡座自身具有的DIN導軌卡扣與DIN導軌機械連接，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（形如臺式電腦主機內的內存安裝在內存卡槽一樣），由于三者連接部分具有金屬導體連接，故從電氣保護接地的角度而言，電氣器件卡座連同電氣器件是一個整體，故只需在導軌上做統一電氣接地保護接于接地匯流排上，且滿足接地連接電阻小于1Ω、接地電阻小于4Ω[2]。當需要更換電氣器件時，只需扳開兩側扳座卡即可輕松取出，既安全又操作方便。

4.2 實現現狀

目前，該方法已經開始進行研究試驗驗證，國內部分廠商已經實現。但目前還需要進一步開拓市場應用。其實現難度是由于DIN導軌與電氣器件直接機械卡扣連接，各大電氣器件廠商已生產的產品都采用該種形式，需要對電氣安裝底座進行統一標準化。

參考文獻

[1]DIN EN 60715-2001.低壓開關設備和控制設備的尺寸在成套開

關設備和控制設備中作電器機械支承的標準安裝軌[S].

[2]HG/T 20513-2014.儀表系統接地設計規范[S].