电磁兼容技术在电控施工中应用

石立军，石金可

（1.一汽—大众青岛分公司，山东青岛 266200；2.电子科技大学，四川成都 611731）

0 引言

规范适用于总装车间输送线及各类工艺设备电控施工。所有安全事故的发生，都是违章作业，对于处理故障同样适用。一定要先掌握规范和标准，才会杜绝违章施工。一些频发的通信故障，基本归纳于对电磁兼容技术（EMC，Electro Magnetic Comptibility）掌握不到位，通过总装现场大量故障案例学习标准。

1 电气柜和操作台接线箱安装注意事项

①落地控制台。操作台根据项目要求标识，包括IP 地址，计算机名称和PROFINET 设备名称；②操作台或显示器采用吊装或落地安装，减少因振动导致的接触不良；③控制箱的安装高度至少超过符合安装条件位置400 mm，模块箱安装有观察窗。

2 线槽子和拖链安装注意事项

2.1 线槽铺设要求

①封闭且无缝隙设计；②防腐蚀，抗压性和防滑性，所用材料为非塑料；③在电缆线槽易遭受损坏的行走区域（机器人），防滑抗踏设计（5 mm 的网纹钢板）；④所有的线槽通过电导体机械式导电连接，实现电位均衡；⑤线槽一直铺设到组件位置（最多40 cm 无线槽铺设）；⑥非镀锌电缆线槽子连接板的两端跨接铜软导线或编织铜接地线，黄绿接地线最小允许截面积≥4 m2，电缆线槽子使用连接板连接时，两槽体间的连接电阻≥0.1 Ω；⑦地面安装要求做支架，距离地面50 mm，防止地面积水；⑧腐蚀性液体不要安装在配电箱和线槽子上方；⑨在不影响消防高度前提下，把线槽走在平台下面，不要占通道。

2.2 普通线槽内电缆分布

①光缆导线，数据线，现场总线和信号线；②24 V 直流导线，等电位线；③230 V/400 V 交流导线，机器人系统线缆；④高压气管占用一个独立线槽；⑤要求线槽有合适的预留空间，最大占用空间不能超过60%；⑥电缆出口不允许通过侧边打独立孔引出；⑦线槽开口处的棱角保护；⑧插接件需固定安装在安装板上；不允许将连接器或用电器放在线槽内，线槽中不存在线束扎带和无用导线，导线不绕环。注意导线弯曲回转半径。

2.3 电缆拖链安装规则

①电缆平行铺设，不许有绞合,扭曲,交叉架线。电缆松弛安装且不固定。垂直方向导线用线夹固定；②采用拖链专用柔性电缆（Lapp，HELUKABEL）横截面规格至少为5×2.5 mm2；③电缆拖链的盖板/斜加固件能很容易地打开；④在拖曳导线中最多允许放置3 根规格差异小于20%的导线在1 个独立导槽中；⑤导线平均分布在拖曳电缆中，不集中在一端，直径差异很大的电缆用隔板隔离，格层高度不能超过线径1.5 倍；⑥拖链出口使用尼龙扎带固定；⑦电缆之间有隔板；⑧电缆拖链前后的导线必须设计成插接式的；⑨如果拖链中有腐蚀性液体管路，需要将拖链悬空；⑩最小弯曲半径 固定应用：8D（D=电缆直径）移动应用：15D；11 不允许在线槽子内用扎带。在电缆沟外面，允许用收紧式绑带成组捆绑，以达到良好的视觉效果。建议使用毛扎条。

3 等电位线安装注意事项

3.1 等电位线安装原则

（1）EMC 是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。电磁干扰的原因如图1 所示。

（2）干扰源：这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压，大功率辐射电磁场，自然雷击和静电放电。干扰源包括以下4种。①电源干扰：如大型设备启停产生的谐波；②负载干扰：控制触点切断时产生高于电源电压数倍甚至数十倍的反电动势；③信号干扰：高电压大电流线路与信号线、通信线相距很近（图2a）；④接地干扰：PLC 控制盘柜与大地之间存在着电位差（图2b）。

图1 电磁干扰产生的原因

图2 信号干扰和接地干扰图形

（3）安装错误产生的故障。①在连接系统总线的设备之间不可出现电位差，如果两个站点的“地”之间不等电势，此时电流会流过通信电缆的屏蔽层，从而对通信产生影响，导致总线部件损坏，报“总线中断故障”，具体措施是设备之间使用单独的导线（PE）连接；②变频器等干扰源电缆安装不规范等因素，会在电缆之间的产生高电磁感应电压，报“电机内TF 和制动器故障”，具体措施变频器输出电缆和制动电阻电缆屏蔽层接地。

（4）干扰的产生是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压，大功率辐射电磁场，自然雷击和静电放电。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与PE 线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE 线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE 线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内，人的走步、移动设备，各自磨擦均会产生大量静电。例如在相对湿度10～20%的环境中人的走步可以积聚3.5 万伏的静电电压、如果没有良好的接地，不仅会产生对电子设备的干扰，甚至会将设备芯片击坏。所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与PE线多点可靠连接。

3.2 等电位安装方案

（1）敷设模拟信号管线时，必须屏蔽，并按4～20 mA 的电流接口实施。在外壳导管上，应将屏蔽的管线敷设到屏蔽母线/EMV 螺栓接件上。

（2）所有元器件（包括设备，电器柜，输送单元，线槽和设备钢结构）需要按照电磁兼容原则接地接地方案如图3 所示。

图3 接地方案

（3）现场分立元件MOVIPRO 的等电位线。①MOVIFIT 设备和安装板之间导电连接；②MOVIFIT 供电电源线中的PE 线；③MOVIFIT 外壳的PE 线，多数施工厂家没有敷设这根线；④采用符合EMC 等电位连接的编织带。

（4）混合电缆的连接要求。①带有电机电缆，制动器电缆和热保护电缆的混合电缆：连接混合电缆两侧的屏蔽层，必须用1个EMC 电缆固定头将混合电缆的外侧屏蔽与设备金属外壳连接；②必须在MOVIFIT-ABOX 内用1 块屏蔽版安装混合电缆的内屏蔽。

4 变频器安装规范和注意事项

MOVIFIT 只允许安装在平稳、抗振、抗扭曲变形的底座上，底座未涂过漆。底座至少4 个M6 螺丝固定，注意最小安装距离；②在变频器（>11 kW）需要直接在电柜支架导轨的变频器下方附加安装屏蔽夹轨。被屏蔽的电机电缆，传感器导线和PROFINET 导线通过屏蔽夹安装在屏蔽夹轨。导线应松弛的安装在电缆导轨。变频器输出电缆采用带屏蔽电缆，并接地；③变频器输出带扼流圈接法；对未屏蔽的电机电缆，在变频器下方直接安装一个输出节流阀（铁氧体磁芯）或输出滤波器；未屏蔽的电缆正确缠绕在铁氧体磁芯（5 相电缆束围绕在节流阀）；④变频器编码器电缆屏蔽线接法；⑤电机电缆的安装，混合电缆的两端都要作屏蔽处理，采用金属锁紧头；⑥制动电阻的安装为双绞线或双芯屏蔽电缆。

5 通信电缆安装规范和注意事项

5.1 专用工具

①现场使用的PROFINET 线缆必须使用西门子公司出品的电缆出口和绝缘层拔线工具；②PROFINET 接线PROFINET接线电缆长度≤85 m。

5.2 布线规范

①动力电缆与通信电缆分线槽，无法分线槽，需用隔板隔开，线槽接地；②PROFINET 导线的铺设符合项目规定。注意保持导线弯曲回转半径。弯曲导线包有电缆护套；③PROFINET 电缆进出电柜和操作站，PROFINET 通信电缆通过金属锁紧头进入控制箱，屏蔽层通过锁紧头内套管接地；④通信电缆在进/出电柜时，都应该将电缆的屏蔽层进行接地处理。一般在PN 铜导线两端安装屏蔽（如:电柜、操作台）；⑤在有振动和移动设备上网线接口要用螺纹或螺钉连接，防止松动。

6 结束语

通过在一汽—大众工作30 年的工作积累，利用大量的现场故障案例，在此基础上加以归纳总结，通过对优化设计和标准化施工，提高设备可靠性，借此机会推动国内机械制造水平提高。