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关于PLC电气控制柜结构设计中电磁兼容性的探讨.pdf

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简介:
本文针对PLC电气控制柜的设计进行了深入研究,重点讨论了电磁兼容性问题及其解决方案,旨在提高设备的稳定性和可靠性。 PLC(可编程逻辑控制器)系统电气控制柜的电磁兼容性研究对于确保控制系统稳定运行与抗干扰能力至关重要。在复杂的工业环境中,电子设备常常受到各种电磁干扰的影响,而电磁兼容性(EMC)则是衡量设备能否在电磁环境下正常工作且不影响其他设备或自身性能的能力。 为了实现良好的电磁兼容性,首先需要控制各个功能单元的电磁发射,并确保这些单元能够相互适应共同的电磁环境。核心目标是在不降低任何性能指标的前提下,在复杂的电磁环境中保证设备稳定运行。 本段落结合具体项目需求提出了一系列针对PLC电气控制柜的设计方案,旨在满足电气设计要求的同时考虑电磁干扰和兼容性问题。设计方案注重提升抗干扰能力、确保电气原理正确以及施工维护便利,并同时兼顾节能与成本效益。 在结构设计中,需充分考虑机箱内部布置、元器件种类数量及尺寸限制等因素以优化参数设置,从而达到既满足EMC要求又便于操作的目的。具体而言,控制柜的内部布局包括条架式和抽屉式等不同方式,适用于不同的应用环境与功能需求。 文章还介绍了电磁干扰分析方法作为实现良好兼容性的关键步骤之一。通过识别干扰源、传播途径及受扰设备特性,并采用屏蔽技术、滤波器以及合理接地系统设计来有效抑制干扰信号的传播。 作者简介部分提到胡月和卢志航分别来自江西南昌与吉林长春,他们专注于电气自动化领域研究并具备本科及以上学历及相关工程师职称。这为本论文的研究成果提供了坚实的专业支持背景。 综上所述,在PLC电气控制柜结构设计中考虑电磁兼容性是一项复杂的工程技术任务。它不仅要求深入理解电磁干扰原理,还需结合具体工程实践提出切实可行的方案以确保系统在各种环境中的稳定运行,从而发挥重要作用于工业自动化领域。

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    本文针对PLC电气控制柜的设计进行了深入研究,重点讨论了电磁兼容性问题及其解决方案,旨在提高设备的稳定性和可靠性。 PLC(可编程逻辑控制器)系统电气控制柜的电磁兼容性研究对于确保控制系统稳定运行与抗干扰能力至关重要。在复杂的工业环境中,电子设备常常受到各种电磁干扰的影响,而电磁兼容性(EMC)则是衡量设备能否在电磁环境下正常工作且不影响其他设备或自身性能的能力。 为了实现良好的电磁兼容性,首先需要控制各个功能单元的电磁发射,并确保这些单元能够相互适应共同的电磁环境。核心目标是在不降低任何性能指标的前提下,在复杂的电磁环境中保证设备稳定运行。 本段落结合具体项目需求提出了一系列针对PLC电气控制柜的设计方案,旨在满足电气设计要求的同时考虑电磁干扰和兼容性问题。设计方案注重提升抗干扰能力、确保电气原理正确以及施工维护便利,并同时兼顾节能与成本效益。 在结构设计中,需充分考虑机箱内部布置、元器件种类数量及尺寸限制等因素以优化参数设置,从而达到既满足EMC要求又便于操作的目的。具体而言,控制柜的内部布局包括条架式和抽屉式等不同方式,适用于不同的应用环境与功能需求。 文章还介绍了电磁干扰分析方法作为实现良好兼容性的关键步骤之一。通过识别干扰源、传播途径及受扰设备特性,并采用屏蔽技术、滤波器以及合理接地系统设计来有效抑制干扰信号的传播。 作者简介部分提到胡月和卢志航分别来自江西南昌与吉林长春,他们专注于电气自动化领域研究并具备本科及以上学历及相关工程师职称。这为本论文的研究成果提供了坚实的专业支持背景。 综上所述,在PLC电气控制柜结构设计中考虑电磁兼容性是一项复杂的工程技术任务。它不仅要求深入理解电磁干扰原理,还需结合具体工程实践提出切实可行的方案以确保系统在各种环境中的稳定运行,从而发挥重要作用于工业自动化领域。
  • 华为规范版本2.0+.pdf
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    《华为电磁兼容性结构设计规范版本2.0+》提供了华为公司针对产品电磁兼容性的最新设计指导原则和要求,旨在提升产品的电磁性能与可靠性。 ### 华为电磁兼容性结构设计规范V2.0+ 关键知识点解析 #### 一、电磁兼容设计规范概述 **华为电磁兼容性结构设计规范V2.0+** 是由华为技术有限公司制定的企业内部技术标准,旨在指导产品在开发过程中如何实现良好的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)性能。该规范详细介绍了EMC的基本概念、屏蔽理论与实践、屏蔽设计原则及方法以及接地理论等内容。 #### 二、电磁兼容基础知识 1. **电磁兼容定义**:指设备或系统能够在其预期的电磁环境中正常运行,并且不会对其周围环境中的其他设备造成不可接受的干扰。 2. **电磁兼容三要素**:包括电磁源、传输途径和敏感设备。这三个因素共同构成了EMI的基本模型。 3. **实现电磁兼容的方法**:通过抑制发射强度、降低接收器的灵敏度以及阻断耦合路径等方式来减少或消除相互之间的干扰。 4. **产品电磁兼容性能具体要求**:根据产品的应用场景和技术特性,制定相应的电磁兼容性指标。这些指标通常包括辐射和传导发射限值、抗扰度等标准。 5. **解决电磁兼容问题的手段**:主要包括合理的结构设计、屏蔽材料的选择与应用以及良好的接地策略。 #### 三、电磁屏蔽基本理论 1. **电磁屏蔽概念**:利用金属或其它材质制成的屏障,阻挡外部电磁场的影响,以减少干扰信号对设备内部电路的工作影响。 2. **连续屏蔽体的屏蔽效果分析**: - 吸收损耗:指当电磁波进入材料时被吸收而产生的能量损失。 - 反射损耗:当电磁波遇到表面反射后向内传播的能量会减弱。 - 多次反射修正因子:考虑在屏蔽体内多次反射导致的能量衰减情况。 - 薄膜连续屏蔽体的分析和设计 - 使用双层或更多层次结构增强屏蔽效果 3. **不连续屏蔽体的设计**: - 缝隙屏蔽:研究缝隙对电磁波传播的影响,并采取措施减少其大小或者深度。 - 开孔处理方法,如穿孔金属板、截止波导通风窗等。 4. **电缆穿透问题的解决办法**:使用屏蔽电缆夹线或连接器转接来降低干扰风险。 5. **综合评估屏蔽效能**:结合各种因素对整体效果进行评价和优化设计。 #### 四、屏蔽设计 1. **选择合适的屏蔽指标**:根据产品需求确定适当的等级,并参考公司内部测试数据制定具体目标。 2. **设计方案的选择与实施**: - 根据环境特点选取最佳的方案 - 成本效益分析,确保既满足性能又具有经济性。 3. **缝隙处理技巧** 4. **通风孔设计策略** 5. **塑胶件的设计考虑** 6. **单板局部屏蔽方法** 7. **电缆对屏蔽的影响和对策** 8. **模块间的隔离措施以提高整体EMC水平** 9. **裕量设计**:为未来的变化预留一定的余地。 #### 五、接地理论 1. **接地概念**:通过将电气设备或系统的一些部分与大地连接来实现。 2. **接地目的**: - 提供一个零电位参考点 - 确保人员安全 - 减少电磁干扰等影响信号完整性的因素。 3. **搭接定义及作用** 4. **设计要求和方法** #### 六、搭接与接地设计 1. **基本原则**:确保所有导体之间有良好的电气连接,减少电阻。 2. **具体实施步骤**: - 规定结构件之间的电接触方式 - 明确搭接电阻范围以满足EMC需求。 3. **对屏蔽效果的影响** 4. **根据不同应用场景提供具体的方案** 《华为电磁兼容性结构设计规范V2.0+》提供了全面的指导,从基础理论到实际应用都进行了详细阐述。这有助于提高产品的电磁兼容性能并降低潜在的风险。
  • EMC规范
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    本著作详细阐述了EMC(电磁兼容)结构的设计标准和实践方法,旨在帮助工程师们解决电子设备在复杂环境中的干扰与兼容问题。 根据提供的信息,我们将围绕EMC结构电磁兼容设计规范进行详细阐述。以下内容涵盖了其中的电磁兼容(EMC)设计指标、原则和方法。 一、EMC结构电磁兼容设计概述 电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在电磁环境下能够正常工作,不会因为受到其他电子装置产生的干扰而降低性能,并且自身也不会对周围的设备造成不可接受的影响。在进行结构电磁兼容设计时,需要重点考虑屏蔽和接地两个方面。 二、设计指标 1. 屏蔽效能:衡量屏蔽材料阻隔电磁波能力的参数被称为“屏蔽效能”。根据不同的频率范围,通常会有具体的要求。例如,在30-230MHz频段内至少应达到20dB的屏蔽效果;而在230-1000MHz范围内则需要不低于10dB的标准。 2. 频率范围:不同应用场景下的EMC标准会针对特定频率区间设定不同的要求,比如工业、商业和军事设备在相应的使用环境中会有各自的规范规定。 3. 接地需求:良好的接地设计是实现电磁兼容性的关键。理想的接地系统应该提供一条低阻抗路径来引导干扰电流,并防止不必要的信号产生。 三、设计原则 1. 早期规划:从产品开发的初始阶段就应考虑EMC问题,将相关性融入整个产品的生命周期中。 2. 预测与分析:利用适当的工具对可能存在的电磁干扰进行预测和评估,在项目初期就能发现并解决潜在的问题。 3. 实施及验证:完成设计后需要通过实际测试来确认其是否达到了预期的EMC标准要求。 四、具体设计方法 1. 屏蔽技术:屏蔽设计通常包括使用金属材料或特殊涂层等物理措施,以及处理接缝和开口等问题以确保连续性。 2. 接地策略:单点接地或多点接地方式的选择是关键因素之一。此外,还需要考虑如何优化接地路径减少电磁环路影响。 3. 滤波与抑制技术:配置滤波器和其他元件(如电感、压敏电阻)来阻止高频噪声的传播,并保护敏感组件免受损害。 4. 布线布局规则:遵循特定规范进行布线和设备摆放,避免长信号回路并减少电磁干扰源对其他部分的影响。 5. 空间隔离措施:通过物理空间上的分离设计有效降低相互之间的耦合效应。 6. 材料选择标准:选用适当的屏蔽材料和其他导电材质确保整体结构的连续性和完整性要求得到满足。 五、相关标准与规范 多个国际和国家标准为EMC设计提供了指导,如GJB1046、MIL-HDBK-79等。这些文件规定了技术参数及测试流程以帮助工程师完成合格的设计任务。 六、额外信息处理 对于文档中出现的不完整或可能存在OCR识别错误的部分需进一步校验修正,确保提供的信息准确无误。实际操作时建议参考完整的规范文本保证所有设计要求被充分考虑和满足。 综上所述,EMC结构电磁兼容性设计是一个复杂而全面的过程,涉及到产品的每一个细节以保障其在特定的电磁环境中正常运作。设计师必须综合运用屏蔽效能、接地需求等方面的知识,并遵循相应的国际国内标准完成高质量的设计工作。
  • PCB——聚焦PCB
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    本课程专注于探讨PCB设计中至关重要的电磁兼容性问题,通过深入讲解和实例分析,帮助工程师掌握有效策略以减少电磁干扰,确保产品的稳定性和可靠性。 电磁兼容技术讲座专注于PCB设计中的电磁兼容问题,旨在帮助工程师理解和应用相关知识和技术,以确保电子设备在各种环境下的正常运行。讲座内容涵盖电磁干扰的产生、传播及抑制方法等关键方面,为参与者提供全面的技术指导和实用建议。
  • PCB
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    本文章探讨了在电子设备中实现有效电磁兼容性(EMC)所需的印制电路板(PCB)设计原则和技巧。 0 引言 PCB是英文“Printed Circuit Board”(印制线路板)的简称。通常在绝缘材料上按照预定设计制作出包含印制电路、印制元件或两者结合而成的导电图形,这种结构被称为印制电路。而在绝缘基材上为元器件之间的电气连接提供的导电路径,则称为印制线路。因此,将这样的成品板称作印制线路板,也即常说的印制板或印刷电路板(PCB)。几乎所有的电子设备都离不开PCB的应用范围从小型电子产品如手表和计算器到大型计算机、通信系统乃至航空与军事装备等各个领域中广泛应用。 随着现代电子技术的发展趋势,各类电子产品日益向着高速化及高灵敏度的方向发展,这使得对印制线路板(PCB)的要求也越来越严格。其性能的优劣直接决定了相关电子设备的整体质量水平和可靠性。
  • 高速
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    《高速电路电磁兼容性设计》一书聚焦于高速电子设备的设计原则与实践方法,深入解析电磁干扰问题及其解决方案。 电磁兼容性是指电气与电子系统及设备在特定的电磁环境中,在规定的安全界限内以设定的等级运行时,不会因外界电磁干扰而受损或性能恶化到不可挽回的程度;同时它们产生的电磁辐射不超过检测标准,不影响其他电子设备或系统的正常工作。其目标是确保不同设备和系统之间互不干扰、共同可靠地运作。 高速电路设计中的电磁兼容性至关重要。它旨在保证设备在复杂的电磁环境中稳定高效运行,并防止自身产生的电磁辐射影响其它系统。这涉及到电阻、电容、电感、导线、静电放电(ESD)、电源以及雷击等多个因素的影响: 1. 高频下,电阻的寄生电容和引脚电感可能引起信号失真与干扰; 2. 作为滤波器使用的高频条件下,电容器性能变化可能导致其滤波效果降低; 3. 在高频率环境中,电感等效阻抗增大可能会使电路工作不稳定或效率下降; 4. 导线的寄生效应在高频下容易引发谐振现象,增加干扰发射的风险。因此需要限制导线长度来减少此类影响。 5. 静电放电可能损坏设备,应采取防静电措施如使用防静电材料和建立良好的屏蔽与泄放系统; 6. 高频开关电源的使用增加了电磁干扰的可能性;直流供电可以提高系统的稳定性; 7. 为了防止雷击造成的损害,需要安装避雷针、避雷器等防护装置。 影响电磁兼容性的因素主要包括:干扰源(如器件噪声和高频信号噪声)、耦合通道以及响应对象。其中: 1. 器件噪声包括数字电路工作时产生的噪音及电压电流变化引起的电磁场; 2. 高频信号的串扰会降低信号质量,回波损耗影响传输性能; 3. 电源固有的阻抗会产生共模和差模干扰、线间干扰以及通过耦合路径引入的其他形式噪声。 4. 地线电阻导致压降及地环路与公共阻抗引起的干扰。 为了优化电磁兼容性设计可采取以下策略: - 使用低辐射元器件; - 合理布局布线,减少信号间的相互作用; - 进行电源和接地线路的滤波处理以降低噪声输入; - 改善地连接质量来减小环路与公共阻抗的影响; - 应用屏蔽技术(如设备外壳及内部电路); - 设计高效地系统区分强电、弱电以及数字模拟信号的地线。 通过以上方法,可以有效提高高速电路的电磁兼容性能,在各种环境下确保其稳定运行并减少对周围环境的影响。
  • 家用
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    本课程专注于讲解家用电器在设计过程中如何满足电磁兼容性的要求,旨在帮助学生掌握相关测试方法及技术手段,确保产品安全、可靠地运行。 《家用电器电磁兼容性设计》一文探讨了家用电器在复杂电磁环境中的影响及电磁兼容性设计的重要性。随着科技的进步,家电种类日益增加且电子化程度加深,导致电磁骚扰问题愈发突出,不仅干扰其他设备正常运行,还可能对人体健康产生直接影响。电磁兼容性是指设备能在电磁环境中正常工作,并避免对周围环境造成过度骚扰,已成为现代家用电器设计不可或缺的一部分。 文章指出,多种因素可能导致电磁骚扰问题的出现,包括带有换向器的电动机、频繁开关动作的电器、启动电流大的设备、可控硅器件、气体放电灯以及微处理器驱动的电器等。这些家电在工作过程中产生的电磁辐射可能超出国家标准,从而污染环境并影响其他设备性能,甚至危害人体健康。 为解决这些问题,家用电器的设计需要从源头控制、传播途径和敏感电路三个方面入手。设计者应考虑采取接地、屏蔽及滤波等防护措施,并选择合适的有源器件以优化印刷电路板设计,在确保功能实现的同时减少电磁骚扰的产生。在产品开发初期就充分考虑电磁兼容性至关重要,因为后期改动将耗费大量资源且技术难度较大。 电磁兼容性能是衡量家用电器质量的重要指标之一,也是保障其正常运行的关键因素。文章通过具体例子说明了数字电路的选择时应关注上升/下降时间以减少高频骚扰的产生等前瞻性设计理念可以避免产品在后期测试或使用中出现问题,降低风险并提高产品的市场竞争力。 综上所述,《家用电器电磁兼容性设计》强调了电磁兼容性在家用电器设计中的核心地位,并阐述了电磁骚扰问题产生的原因、影响及其解决策略。文章提醒设计师必须从早期阶段就充分考虑电磁兼容性的要求,以确保家电在复杂环境中稳定运行并减少对环境和人体健康的潜在危害。
  • STM32矩阵开.pdf
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    本文档深入探讨了基于STM32微控制器的矩阵开关控制电路的设计方法和实现细节,为智能硬件开发提供了一个实用案例。 STM32微控制器基于ARM Cortex-M3内核设计,是一款高性能、低功耗的32位芯片,由意法半导体公司生产并广泛应用于嵌入式系统中。本段落介绍了一种使用STM32F103作为核心控制单元的矩阵开关控制电路设计方案,该方案主要用于自动测试设备中的信号切换和资源分配。 设计所用到的核心控制器——STM32F103具有三种省电模式(睡眠、停止及待机),最高工作频率可达72MHz,并支持单周期乘法与硬件除法。其内置512KB Flash存储器及64KB SRAM,兼容从2.0V至3.6V的电源电压范围和高达5V的IO电平标准,具备多达80个GPIO引脚接口。这些特性使得STM32F103成为矩阵开关控制系统中的理想选择。 此外,电路设计中还集成了W5100网络接口芯片以支持与外部设备的数据交换。此款芯片内置了全硬件TCPIP协议栈,并提供直接并行总线、间接并行总线和SPI三种访问方式。借助于W5100的特性,开发者可以通过简单的寄存器操作及Socket函数调用实现TCP/IP通信而无需依赖操作系统环境。 在数据存储方面,AT24C32 EEPROM负责保存控制参数信息,其容量为32Kbits,并通过I²C总线进行读写。该EEPROM采用两线串行接口方式工作,在使用时可通过I²C总线上实现高效的数据访问操作。 硬件功能上,此电路设计提供了用于矩阵开关控制的25个TTL电平输出端口,并能够利用UDP协议与计算机建立通信链路;同时具备记录和恢复断电前开关状态的功能以及预留了液晶显示屏接口或其他扩展接口的选择。软件层面,则开发有针对STM32F103的程序代码,以实现对矩阵切换操作指令的解析及执行。 在硬件连接方面,采用SPI模式将STM32与W5100相连,涉及SS(片选)、SCLK(串行时钟)、MOSI(主出从入)和MISO(主入从出)四个引脚。其中,通过一个10K欧姆电阻使W5100的SPI_EN端口连接至高电平以启用SPI通信模式。 综上所述,本段落所描述的设计方案不仅涵盖了STM32F103与W5100硬件配置的关键点,还涉及软件开发和协议处理。经过实际测试表明,在包括军事及民用在内的多个领域中该电路均表现出良好的稳定性和可靠性。