تولیدکننده بلوک ترمینال با چگالی بالا: چیدمان سه طبقه و اتصال متقاطع برای تابلوهای توزیع PLC

خلاصه نکات کلیدی:

• بلوک‌های ترمینال با چگالی بالا فعال می‌شوند تراکم سیم کشی ۴۹-۹۰ قطعه در فوت مربع برای پنل‌های توزیع PLC، که برای کابینت‌های کنترل با فضای محدود بسیار مهم است.
• چیدمان سه طبقه (۳ طبقه در هر واحد) فضای اشغال شده توسط پنل‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. تا ۶۵٪ در مقابل تک سطحی بلوک‌های ترمینال در کاربردهای توزیع سیگنال.
• ترمینال پیچی PCB مدل 301-5.0 (گام ۵.۰ میلی‌متر، ۱۶ آمپر، ۳۰۰ ولت) به عنوان استاندارد مرجع برای اتصالات سیگنال سطح PCB با چگالی بالا عمل می‌کند.
• میله‌های باس اتصال متقاطع در بلوک‌های سه طبقه، امکان بهره‌وری را فراهم می‌کنند. مالتی‌پلکس کردن سیگنال PLC بدون مسیریابی نقطه به نقطه سیم‌کشی مجزا.
• کمیسیون مستقل انتخابات ۶۰۹۴۷-۷-۴ مشخصات بلوک ترمینال PCB شامل مقاومت دی‌الکتریک AC 2000V/min و محدوده سیم 0.34-1.5mm² را تعیین می‌کند.

چرا بلوک‌های ترمینال با چگالی بالا برای تابلوهای توزیع PLC مدرن ضروری هستند؟

هر پنل توزیع PLC که در دهه گذشته ممیزی کرده‌ام، مشکل مشابهی دارد: تعداد بلوک‌های ترمینال همچنان در حال افزایش است اما حجم کابینت افزایش نمی‌یابددر سال ۲۰۱۶، یک کابینت کنترل استاندارد ۴۰۰×۶۰۰×۲۵۰ میلی‌متری ممکن بود برای یک کلاستر ورودی/خروجی آنالوگ PLC با اندازه متوسط ​​به ۸۰ نقطه ترمینال نیاز داشته باشد. تا سال ۲۰۲۶، همان کابینت به طور معمول به بیش از ۲۰۰ نقطه ترمینال نیاز دارد، زیرا PLCها پیچیده‌تر شده‌اند، تشخیص‌های فیلدباس کانال‌های سیگنال را چند برابر کرده‌اند و مدارهای ایمنی الزامات افزونگی را اضافه کرده‌اند.

من دیده‌ام که سازندگان پنل به اضافه کردن کابینت‌های الحاقی، نصب ریل‌های DIN دوم روی هم و کاهش شعاع خمیدگی سیم متوسل می‌شوند - همه اینها به این دلیل است که استراتژی تراکم بلوک ترمینال یک فکر ثانویه بوده است. زیرا بلوک‌های ترمینال با چگالی بالا با معماری چیدمان سه‌طبقه می‌توانند سه سطح اتصال را در یک واحد عرضی جای دهند، که مؤثرترین پاسخ مهندسی به این محدودیت فضا هستند.

این مقاله، مکانیک، معیارهای انتخاب و تکنیک‌های اتصال متقابل را که یک پنل PLC تمیز را از یک کابوس سیم‌کشی متمایز می‌کند، توضیح می‌دهد. ما از بلوک ترمینال پیچی PCB مدل J-Guang 301-5.0 به عنوان مرجع مشخصات فنی در سراسر.

محدودیت فضا در کابینت‌های کنترل یک مسئله‌ی تئوری نیست - این یک بده‌بستان مهندسی روزمره است. زیرا از آنجایی که هر سیم ورودی به بلوک ترمینال به حداقل شعاع خمش ۴ برابر قطر سیم (طبق IEC 60446) نیاز دارد، فضای فیزیکی مدیریت سیم مستقیماً تعداد نقاط انتهایی قابل قرارگیری در یک حجم مشخص محفظه را محدود می‌کند.

پر مشخصات بلوک ترمینال شرکت Rockwell Automation (1492-TD015)، محدوده چگالی قابل توجه است:

• بلوک‌های تک‌طبقه استاندارد (1492-WG10S): ۲۷ عدد در فوت (۹۰ عدد در متر مربع) با عرض ۱۰ میلی‌متر
• بلوک‌های دو طبقه (1492-JKD3): 29 عدد در فوت (98 عدد در متر مربع) با تراکم اتصال دو برابر
• کشتی سه طبقه WAGO با چگالی بالا: تا 90 عدد در متر مربع برای کاربردهای توزیع سیگنال قابل دستیابی است

یک طراح پنل که به جای بلوک‌های تک‌طبقه استاندارد، بلوک‌های سه‌طبقه با چگالی بالا را انتخاب می‌کند، می‌تواند نیاز به ریل DIN خطی را برای کاربردهای PLC با سیگنال فشرده، 50 تا 65 درصد کاهش دهد.

قانع‌کننده‌ترین مدرک: یک پروژه نوسازی در سال ۲۰۲۴ که در آن کابینت PLC یک تصفیه‌خانه آب نیاز به گسترش از ۱۲۰ به ۲۱۵ نقطه ترمینال داشت. ما پیشنهاد دادیم که برای منطقه سیگنال آنالوگ، بلوک‌های تک‌طبقه استاندارد ۱۰ میلی‌متری به بلوک‌های سه‌طبقه تغییر داده شوند، که محفظه اصلی ۴۰۰×۶۰۰×۲۵۰ میلی‌متری را حفظ می‌کند. مشتری تخمین زد که این راهکار تقریباً ۳۲۰۰ دلار در هزینه‌های ارتقاء کابینت، نصب سخت‌افزار و سیم‌کشی مجدد میدانی صرفه‌جویی کرده است.

چگونه معماری چیدمان سه طبقه مشکل محدودیت فضا را حل می‌کند؟

مکانیک الکتریکی چیدمان سه طبقه

یک بلوک ترمینال سه طبقه از نظر ساختاری شامل سه سطح ترمینال الکتریکی مستقل - بالا، وسط و پایین - است که در یک واحد محفظه که روی یک ریل استاندارد DIN (35 میلی‌متری EN 60715) نصب می‌شود، مونتاژ شده‌اند. هر طبقه از نظر الکتریکی ایزوله است اما یک محفظه مکانیکی مشترک دارد.

زیرا هر عرشه به عنوان نقطه پایانه هادی مستقل خود عمل می‌کند، معماری سه عرشه سه عملکرد الکتریکی مجزا را در فضایی به عرض یک واحد امکان‌پذیر می‌سازد:

• عرشه ۱ (بالا): ورودی سیگنال ورودی/خروجی میدانی - سیم حسگر یا محرک ورودی را متصل می‌کند
• عرشه ۲ (وسط): گذرگاه اتصال متقابل - سیگنال را به چندین مسیر خروجی در داخل بلوک توزیع می‌کند
• عرشه ۳ (پایین): کانال ورودی PLC یا زمین مرجع - به کانال مقصد متصل می‌شود

در یک کابینت معمولی که از بلوک‌های تک‌طبقه استفاده می‌کند، توزیع یک سیگنال آنالوگ به سه کانال ورودی PLC نیاز به سه بلوک جداگانه با جامپرهای سیم خارجی دارد. با یک بلوک سه‌طبقه، هر سه اتصال درون یک واحد فیزیکی قرار دارند.

طبق مستندات محصول بلوک ترمینال سه طبقه WAGOاین معماری انباشتگی داخلی در مقایسه با پیکربندی‌های بلوکی تک‌سطحی معادل، تا ۶۷٪ از سیم‌کشی‌های متقاطع خارجی را حذف می‌کند. برای پنلی با ۵۰ کانال سیگنال آنالوگ، این می‌تواند به معنای بیش از ۱۰۰ سیم کمتر باشد.

اشتراک‌گذاری جریان و افت حرارتی در پیکربندی‌های پشته‌ای

زیرا سه نقطه اتصال در یک محفظه واحد متمرکز شده‌اند، اتلاف حرارتی در واحد حجم بیشتر از بلوک‌های تک‌طبقه است. طبق IEC 60947-7-1 و منحنی‌های افت ولتاژ سازنده:

• برای دمای محیط بالای ۴۰ درجه سانتیگراد، ضریب افت ولتاژ ۱۰ تا ۱۵ درصد اعمال شود.
• در نرخ‌های پر شدن ریل DIN بالای ۸۰٪، ضریب کاهش ظرفیت ۵ تا ۱۰ درصد اضافی اعمال می‌شود.

برای بلوک ترمینال PCB مدل J-Guang 301-5.0 (جریان نامی ۱۶ آمپر، دمای عملیاتی ۴۰- تا ۱۲۰+ درجه سانتیگراد)، جریان کاری عملی در پیکربندی سه طبقه در دمای محیط ۴۵ درجه سانتیگراد و ۹۰٪ پر شدن ریل تقریباً ۱۱-۱۲ آمپر است. این هنوز برای اکثر کاربردهای سیگنال آنالوگ PLC کافی است (معمولاً ۴-۲۰ میلی‌آمپر یا ۰-۱۰ ولت)، اما این موضوع تأیید می‌کند که بلوک‌های سه‌طبقه باید با دقت برای جریان بار واقعی انتخاب شوند، نه برای جریان نامی کاتالوگ.

تکنیک‌های اتصال متقابل برای توزیع سیگنال PLC: یک راهنمای فنی

اتصال متقاطع، چندین قطب بلوک ترمینال را به صورت الکتریکی به هم متصل می‌کند تا یک باس مشترک برای توزیع سیگنال ایجاد کند. زیرا این روش، چندین مسیر سیم‌کشی مجزا را با یک مسیر اتصال داخلی واحد جایگزین می‌کند. اتصال متقاطع مکانیسم اصلی است که از طریق آن، بلوک‌های ترمینال با چگالی بالا، بهره‌وری فضایی خود را ارائه می‌دهند.

در سیستم‌های ورودی/خروجی آنالوگ PLC، اتصال متقابل معمولاً در سه پیکربندی ظاهر می‌شود:

1. معماری گذرگاه سیگنال: یک خروجی فرستنده تک فیلد به چندین کانال ورودی PLC برای منطق افزونگی یا رأی‌گیری متصل است.
2. توزیع زمین مشترک: یک ترمینال باس اتصال زمین واحد از طریق یک باس داخلی مشترک به تمام نقاط مرجع سیگنال متصل می‌شود و «حلقه اتصال زمین اسپاگتی» را از بین می‌برد.
3. باس ولتاژ مرجع: برای سیستم‌های سیگنال ۰-۱۰ ولت، یک منبع ولتاژ مرجع واحد از طریق عرشه میانی به چندین کانال ورودی متصل می‌شود.

از دیدگاه عیب‌یابی، تمیزترین معماری اتصال متقابل، معماری‌ای است که در آن هر نقطه اتصال قابل دسترسی و برچسب‌گذاری باشد. بلوک‌های سه‌طبقه با اتصال متقاطع داخلی، هر نقطه اتصال را در سطح بلوک ترمینال قابل مشاهده می‌کنند - یک مزیت قابل توجه در راه‌اندازی و نگهداری.

راستش را بخواهید، طراحی اتصال متقاطع جایی است که من بیشترین نیاز به قضاوت مهندسی را می‌بینم. یک اشتباه رایج، اتصال بیش از حد است - ایجاد باس‌هایی که از نظر الکتریکی سالم هستند اما از نظر فیزیکی برای تعمیر و نگهداری غیرقابل دسترس هستند. قانون کلی من: اگر نمی‌توانید بدون برداشتن یک بلوک مجاور به عرشه میانی برسید، طراحی باس اتصال متقاطع شما برای خدمات میدانی بسیار پیچیده است.

آشنایی با مشخصات بلوک ترمینال پیچی PCB مدل 301-5.0

بلوک ترمینال پیچی PCB مدل 301-5.0 به جای ریل DIN، مستقیماً روی PCB نصب می‌شود و رابط اتصال نهایی بین سیم‌کشی میدانی و سیستم‌های کنترل الکترونیکی را تشکیل می‌دهد. زیرا این یکی از پرکاربردترین اجزای اتصال سطح PCB در تجهیزات کنترل صنعتی است و به عنوان مشخصات مرجع ما برای طراحی بلوک ترمینال با چگالی بالا عمل می‌کند.

یکی از مشخصاتی که شایسته توجه ویژه است، گشتاور سفت کردن ۰.۴ نیوتن متر است. این مقدار به طور قابل توجهی کمتر از ترمینال‌های بزرگتر ریلی DIN (که معمولاً به 0.5-0.8 نیوتن متر نیاز دارند) است، زیرا نصب PCB همان پشتیبانی مکانیکی نصب ریلی DIN را ارائه نمی‌دهد. زیرا سفت کردن بیش از حد می‌تواند باعث ترک خوردن مسیر یا محفظه بلوک PCB شود، توصیه می‌کنم هنگام بستن سیم‌ها در بلوک‌های 301-5.0 از یک پیچ‌گوشتی گشتاور کالیبره شده روی 0.4 نیوتن متر استفاده کنید. در تولیدات خودمان، ابزارهای گشتاور 0.4±0.05 نیوتن متر را برای همه مجموعه‌های بلوک ترمینال PCB استاندارد کرده‌ایم.

گام ۵ میلی‌متری سیم‌های 301-5.0 همچنین چگالی سیم روی خود PCB را تعیین می‌کند. برای مجموعه‌های چند قطبی 301-5.0 شرکت J-Guangما توصیه می‌کنیم به جای قطب‌های تکی که در محل نصب می‌شوند، نسخه چند قطبی مونتاژ شده در کارخانه را انتخاب کنید تا از تلرانس گام ثابت در کل مجموعه اطمینان حاصل شود.

نحوه طراحی یک تابلو توزیع PLC با تراکم بالا: دستورالعمل‌های مهندسی

من این پروتکل طراحی پنل PLC را طی ۱۲ سال پشتیبانی از مشتریان OEM که پنل‌های کنترل در مقیاس متوسط ​​تا بزرگ می‌سازند، اصلاح کرده‌ام. این یک راهنمای سیم‌کشی عمومی نیست - این دقیقاً همان گردش کار مهندسی است که ما هنگام کمک به مشتریان برای بهینه‌سازی تراکم بلوک ترمینال در طرح‌های جدید پنل استفاده می‌کنیم.

مرحله 1: قبل از انتخاب انواع بلوک، کل الزامات نقطه پایانی را محاسبه کنید

توالی صحیح این است: فهرست کردن تمام سیگنال‌ها → دسته‌بندی بر اساس نوع سیگنال → محاسبه حداقل تعداد ترمینال در هر دسته → سپس انتخاب ردیف تراکم بلوک که با هندسه کابینت متناسب باشد.

برای هر کانال ورودی/خروجی PLC، تفکیک تعداد ترمینال‌ها:

• ورودی آنالوگ (4-20 میلی‌آمپر یا 0-10 ولت): 2 ترمینال در هر کانال (سیگنال + شیلد زمین)
• خروجی آنالوگ: ۲ ترمینال در هر کانال (خروجی + مرجع)
• ورودی دیجیتال: ۱-۲ ترمینال در هر کانال
• خروجی دیجیتال: ۲ ترمینال در هر کانال (بار + زمین)
• ارتباطات (فیلدباس): ۳-۴ ترمینال در هر پورت

مرحله ۲: انواع سیگنال را به سطوح تراکم بلوک ترمینال مناسب نگاشت کنید

زیرا بلوک‌های سه‌طبقه با چگالی بالا هزینه بیشتری دارند و نیاز به مدیریت حرارتی دقیق‌تری دارند، آنها را برای مناطق سیگنال که در واقع مالتی‌پلکسینگ سیگنال در آنها رخ می‌دهد، نگه دارید:

• بلوک‌های سه طبقه: باس‌های سیگنال آنالوگ، توزیع زمین شیلد، توزیع ولتاژ مرجع مشترک، اتصالات ورودی حسگر افزونه
• بلوک‌های دو طبقه: گروه‌های ورودی/خروجی دیجیتال که در آن‌ها فضا بسیار کم است اما مالتی‌پلکس کردن سیگنال مورد نیاز نیست
• بلوک‌های تک‌سطحی: ترمینال‌های توزیع برق، پورت‌های فیلدباس، اتصالات مدار ایمنی، هر اتصالی که نیاز به مداخله مکرر دستی دارد

مرحله ۳: قبل از نهایی کردن انتخاب بلوک، افت حرارتی را در تراکم کامل پنل بررسی کنید

رایج‌ترین اشتباه طراحی، تعیین جریان نامی کامل بلوک‌های ترمینال بدون اعمال ضریب کاهش دمای حرارتی برای دمای عملیاتی واقعی پنل است.

محاسبه: با جریان نامی شروع کنید (مثلاً ۱۶ آمپر برای ۳۰۱-۵.۰)، ضریب افت ولتاژ دمای محیط را اعمال کنید (مثلاً -۱۵٪ در ۴۵ درجه سانتیگراد)، ضریب افت ولتاژ چگالی نصب را اعمال کنید (مثلاً -۱۰٪ در ۹۰٪ پر کردن ریل DIN)، و از جریان نامی مؤثر حاصل به عنوان حد طراحی استفاده کنید. برای یک ۳۰۱-۵.۰ در ۴۵ درجه سانتیگراد در یک پنل با بارگذاری متراکم، جریان طراحی مؤثر تقریباً ۱۱-۱۲ آمپر است - نه ۱۶ آمپر.

اگر جریان بار به حد مجاز خود نزدیک شود، راه حل، توزیع مجدد بار در نقاط ترمینال اضافی یا اضافه کردن خنک‌کننده فعال است.

7 معیار برتر برای انتخاب یک تولیدکننده اصلی بلوک ترمینال با چگالی بالا

1. گواهی IEC 60947-7-4: شماره گواهینامه را در مقابل آن تأیید کنید پایگاه داده طرح IECEE CBنام دارنده گواهی باید با نام سازنده در فاکتور تجاری مطابقت داشته باشد.
2. گواهینامه UL 60947-7-1 یا ETL: برای دسترسی به بازار آمریکای شمالی، تولیدکننده باید گواهینامه UL یا ETL را داشته باشد.
3. قابلیت تولید با چگالی بالا: خطوط تولید اختصاصی برای بلوک‌های ترمینال چند طبقه (دو و سه طبقه) با ظرفیت بیش از ۵۰،۰۰۰ تیرک در ماه.
4. آزمایش دی‌الکتریک داخلی: آزمایش ۱۰۰٪ تولید برای مقاومت دی‌الکتریک (AC 2000V/min) و کالیبراسیون نیروی فنر.
5. لوازم جانبی باس بار متقاطع: طیف کاملی از باس بارهای اتصال متقاطع، صفحات جداکننده و لوازم جانبی علامت‌گذاری برای سری بلوک‌های ترمینال آنها.
6. مستندسازی و قابلیت ردیابی PPAP: قابلیت ردیابی در سطح بسته از مواد اولیه تا محصول نهایی، شامل PFMEA، طرح کنترل و نمودارهای جریان فرآیند.
7. پیکربندی سفارشی برای برنامه‌های OEM: قابلیت مهندسی برای رنگ‌ها، علامت‌گذاری‌ها، تعداد قطب‌ها و پیکربندی‌های اتصال متقابل سفارشی.

نتیجه‌گیری: مهندسی راه خروج از مشکل تراکم

چالش تراکم بلوک ترمینال در تابلوهای توزیع PLC اساساً یک مشکل طراحی مهندسی است، نه یک مشکل در دسترس بودن بلوک ترمینال. زیرا اگرچه معماری سه طبقه می‌تواند کاهش ۵۰ تا ۶۵ درصدی در فیلم خطی DIN rail برای کاربردهای سیگنال محور ایجاد کند، اما صرفه اقتصادی تعیین بلوک‌های چند طبقه با چگالی بالا تقریباً همیشه در مقایسه با هزینه کامل توسعه کابینت، سخت‌افزار نصب اضافی و کار سیم‌کشی مجدد میدانی مطلوب است.

توصیه من برای سازندگان پنل‌های OEM و یکپارچه‌سازان سیستم: بهینه‌سازی تراکم بلوک ترمینال سه طبقه را به چک لیست بررسی استاندارد طراحی خود اضافه کنید. تجزیه و تحلیل تعداد ترمینال‌ها را در اوایل مرحله طراحی انجام دهید، انواع سیگنال را به سطوح تراکم نگاشت کنید و قبل از نهایی کردن مشخصات بلوک، افت حرارتی را در دمای محیط طراحی بررسی کنید. این کار از قبل یک ساعت زمان مهندسی می‌برد و هزینه ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دلاری ارتقاء یا مقاوم‌سازی کابینت در آینده را از بین می‌برد.

برای مشاهده مشخصات فنی روی بلوک ترمینال پیچی PCB مدل 301-5.0 یا طیف کامل محصولات بلوک ترمینال J-Guang Electronics، با تیم فروش بین‌المللی ما تماس بگیرید برای بسته صلاحیت تأمین‌کننده.

درباره نویسنده

الکس وانگ مدیر بازرگانی بین‌المللی در شرکت الکترونیک نینگبو جی-گوانگ، با مسئولیت محدود، تولیدکننده بلوک ترمینال و کانکتور که در سال ۲۰۱۰ در سیکسی، نینگبو، چین تأسیس شد. الکس با ۱۲ سال سابقه در تأمین کابینت‌های کنترل برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و شرکت‌های اتوماسیون صنعتی در سطح جهان، بر رفع نیازهای مهندسی با راه‌حل‌های تولید مقیاس‌پذیر تمرکز دارد. ارتباط برقرار کنید لینکدین.

مراجع و استانداردهای ذکر شده

• EN IEC 60947-7-4:2019 — بلوک‌های ترمینال PCB برای هادی‌های مسی
• طرح IECEE CB — پایگاه داده رسمی صدور گواهینامه IEC
• مشخصات بلوک ترمینال اتوماسیون راکول (1492-TD015)
• مستندات محصول بلوک ترمینال سه طبقه WAGO

آخرین تاریخ تأیید: 2026-05-29 | بر اساس الگوهای به‌روزرسانی هسته گوگل (از سه‌ماهه اول 2026)