工廠儀控系統配線：精確控制的基礎工程——新手必學！配線指南與注意事項

首先要確定需要傳輸的訊號類型，例如類比訊號 (4-20mA)、數位訊號 (HART、Modbus) 或電源。不同的訊號類型對電纜的特性有不同的要求。同時，必須確保電纜的電壓等級符合系統的需求，避免因電壓過高或過低而損壞設備或影響訊號傳輸。 儀控線纜通常會選用多芯電纜，方便訊號傳輸與控制。

工廠環境複雜多變，電纜需要能夠承受各種惡劣條件的影響。需要考慮的環境因素包括：

• 溫度：

  高溫或低溫環境會影響電纜的絕緣性能和使用壽命。選擇耐高溫或耐低溫的電纜至關重要。

• 濕度：

  潮濕環境容易導致電纜絕緣層受潮，影響訊號傳輸。應選擇具有防潮性能的電纜。

• 化學腐蝕：

  在化工廠等環境中，電纜可能會接觸到各種腐蝕性化學物質。應選擇耐腐蝕的電纜，例如具有耐油、耐酸鹼等特性的電纜。

• 電磁幹擾 (EMI)：

  工廠中存在大量的電氣設備，可能會產生電磁幹擾，影響訊號傳輸。應選擇具有屏蔽功能的電纜，例如屏蔽電纜，以減少電磁幹擾的影響。一般而言，對絞線纜有較

  電纜佈線：最佳實務

  正確的電纜佈線對於確保儀控系統的可靠性和減少故障至關重要。

• 電纜橋架的選擇與安裝：

  電纜橋架是支撐和保護電纜的重要設施。在選擇電纜橋架時，需要考慮電纜的數量、重量和佈線路徑等因素。橋架的材質應根據環境條件選擇，例如在腐蝕性環境中應選擇不銹鋼或鋁合金橋架。橋架的安裝應符合相關規範，確保其牢固可靠。 電纜橋架安裝規範可參考此處。

• 電纜分離：

  為了減少電磁幹擾，應將訊號電纜和電源電纜分開佈線。強電和弱電線纜避免在同一橋架中佈線，如果無法避免，需要使用金屬隔板進行隔離。訊號電纜也應盡量避免與變頻器、馬達等高幹擾源靠近。

• 電纜標識：

  清晰的電纜標識對於後期的維護和故障排除至關重要。應使用耐用的電纜標籤，標明電纜的編號、用途和起止位置等資訊。標籤的顏色和格式應統一，方便識別。

• 彎曲半徑：

  電纜在彎曲時，彎曲半徑不應小於製造商的規定值。過小的彎曲半徑會損壞電纜的絕緣層，影響訊號傳輸。一般來說，彎曲半徑應至少為電纜直徑的 6-10 倍。

• 電纜固定：

  電纜應使用電纜紮帶、電纜夾等固定裝置，牢固地固定在橋架或牆壁上。固定點的間距應適當，避免電纜下垂或晃動。在垂直佈線時，應增加固定點的密度，防止電纜因自身重量而拉伸。

• 預留長度：

  在電纜的端接處，應預留適當的長度，以便於後期的維護和調整。預留長度一般為 30-50 公分。

• 接地與屏蔽：

  對於屏蔽電纜，必須確保屏蔽層可靠接地，纔能有效地抑制電磁幹擾。接地點應選擇在控制櫃或儀器的接地端子上。

• 防護措施：

  在電纜可能受到機械損傷的區域，應採取必要的防護措施，例如加裝保護套管或護欄。在電纜穿越牆壁或地板時，應使用穿線管或防火封堵材料，防止火災蔓延。

• 定期檢查：

  應定期檢查電纜的狀況，包括絕緣層是否老化、接頭是否鬆動、標識是否清晰等。發現問題應及時處理，避免小問題演變成大故障。

遵循以上電纜選型和佈線的最佳實務，可以顯著提高工廠儀控系統的可靠性和穩定性，確保生產過程的精確控制和高效運行。

第三章：工廠儀控系統配線:精確控制的基礎工程：接線與端子處理

接線與端子處理是儀控配線中至關重要的一環，它直接影響到訊號傳輸的穩定性和可靠性。不規範的接線和端子處理，輕則導致訊號衰減、雜訊幹擾，重則引起短路、斷路等嚴重故障。身為工廠儀控配線專家，我將在此章節分享我多年來在現場累積的實務經驗，幫助大家掌握正確的接線方法和端子處理技巧，確保儀控系統的穩定運行。

接線的基本原則

在進行任何接線操作之前，務必切斷電源，確保安全。同時，要仔細閱讀儀器設備的接線圖，確認接線方式和端子定義，避免錯誤接線導致設備損壞。

• 使用適當的工具：選擇符合電線規格的剝線鉗、壓接鉗等工具，確保剝線長度一致、壓接牢固。
• 保持接線環境清潔：避免灰塵、油污等雜物進入接線盒，影響接觸性能。
• 檢查電線絕緣層：確保電線絕緣層完整無損，避免短路風險。

常見的接線方式

在工廠儀控系統配線中，常見的接線方式包括以下幾種：

• 螺絲壓接：將電線插入端子，用螺絲鎖緊。這種方式適用於較粗的電線，但要注意螺絲的鬆動問題，定期檢查並緊固。
• 彈簧壓接：利用彈簧的彈力將電線固定在端子上。這種方式接線速度快，操作簡單，但適用於較細的電線。
• 壓接端子：將電線插入壓接端子，用壓接鉗將端子壓緊。這種方式連接牢固，接觸電阻小，抗震動能力強，是工業控制系統中常用的接線方式。壓接端子又分為O型端子、Y型端子、U型端子等，應根據實際需求選擇。
• 快速接線器：快速接線器（也稱為快接端子）提供了一種簡化電線接線過程的方法，尤其是在需要頻繁更動或測試的場合。它們通常有撥桿式和按壓式兩種，允許快速連接和分離電線，同時提供良
  

  端子的選擇與處理

  端子是連接電線和設備的橋樑，其質量直接影響到訊號的傳輸效果。在選擇端子時，應考慮以下因素：

  • 電線規格：根據電線的粗細選擇相應規格的端子，確保電線能夠完全插入端子，並被牢固壓接。
  • 工作電流：根據迴路的工作電流選擇額定電流大於實際電流的端子，避免端子過熱。
  • 使用環境：根據使用環境的濕度、溫度、腐蝕性等選擇具有相應防護等級的端子，例如防潮端子、防腐蝕端子等。
  • 端子類型：根據接線方式選擇合適的端子類型，例如螺絲端子、彈簧端子、壓接端子等。

  端子處理的注意事項：

  • 剝線長度：剝線長度要適中，過長容易造成短路，過短則影響接觸面積。
  • 壓接力度：壓接力度要適當，過輕容易造成接觸不良，過重則可能損壞電線或端子。建議使用帶有力度調節功能的壓接鉗。
  • 檢查壓接質量：壓接後，應檢查電線是否被牢固壓接，端子有無鬆動、變形等現象。
  • 端子絕緣：壓接後，應使用熱縮套管或絕緣膠帶對端子進行絕緣處理，避免短路風險。

  端子壓接標準

  在線束製造過程中，對於線束端子的壓接工藝和質量有嚴格的規範要求。

  請注意，實際應用中應參考相關的行業標準和製造商提供的具體規格，以確保壓接的質量和可靠性。

  正確的接線和端子處理是保證儀控系統穩定運行的關鍵。希望通過本章節的講解，能夠幫助大家掌握相關的知識和技巧，在實際工作中避免常見的錯誤，提升配線質量。 實務上，可以參考如魏德米勒等專業廠商的產品目錄，瞭解更多關於端子的選型和應用資訊。

  

  工廠儀控系統配線:精確控制的基礎工程. Photos provided by unsplash

  第四章：工廠儀控系統配線：精確控制的基礎工程：接地與屏蔽

  在工廠儀控系統中，接地與屏蔽是確保訊號品質、系統穩定性以及人員安全至關重要的環節。正確的接地與屏蔽策略能有效降低電磁幹擾(EMI)，防止設備損壞，並保障操作人員的安全。本章將深入探討接地與屏蔽的原理、方法和實務考量，助您掌握精確控制的關鍵基礎。

  接地的基本概念與目的

  接地，簡單來說，就是將設備或系統的某個點與大地連接，使之與大地電位相等。在儀控系統中，接地主要有以下幾個目的：

  • 安全保護：當設備發生絕緣故障時，例如導線碰觸到金屬外殼，接地可以提供一個低阻抗路徑，使故障電流迅速流向大地，觸發過電流保護裝置（如斷路器）跳脫，避免人員觸電。參考文獻10 中提到，電氣設備及線路接地有效，可確保在任何時候均能即時釋放電能而不發生危險。
  • 訊號參考：接地可以提供一個穩定的訊號參考點，確保儀器儀錶能夠準確地測量和傳輸訊號。
  • 抑制幹擾：接地可以將電磁幹擾導入大地，降低幹擾對儀控系統的影響。

  常見的接地方式

  在工廠儀控系統中，常見的接地方式包括：

  • 單點接地：將所有設備的接地線都連接到一個共同的接地點。這種方式可以避免接地迴路的產生，適用於訊號頻率較低的系統。
  • 多點接地：在多個地點進行接地，以降低接地阻抗，提高接地效果。多點接地適用於訊號頻率較高的系統，但需要注意避免接地迴路的產生。參考文獻4 提到，對於大型機電儀控系統，可以選擇多點接地方式，有效減少接地電阻和接地電位差，提高系統的穩定性和可靠性。
  • 浮地：將設備與大地隔離，不直接接地。浮地可以降低共模幹擾，但需要注意靜電累積的問題，通常應用於訊號源浮地的場合。

  選擇何種接地方式，需要根據具體的應用環境、訊號特性和安全要求進行綜合考量。通常儀錶的保護接地和工作接地需要連接在一起，並與電氣專業共用接地裝置，不建議單獨設立接地極作為保護接地。

  屏蔽的原理與應用

  屏蔽是指使用導電材料將設備或訊號線包覆起來，以阻擋電磁幹擾的傳播。屏蔽的原理是利用導電材料對電磁波的反射和吸收作用，將幹擾能量限制在屏蔽體之外。

  • 電纜屏蔽：使用帶有屏蔽層的電纜，如雙絞屏蔽電纜，可以有效地抑制電磁幹擾。屏蔽層通常接地，以將幹擾電流導入大地。
  • 設備屏蔽：將設備安裝在金屬機殼內，機殼接地，可以有效地防止外部電磁幹擾進入設備內部。
  • 空間屏蔽：在特定的區域內設置屏蔽室，以隔離外部電磁幹擾。

  選擇屏蔽材料時，需要考慮其導電性、磁導率、厚度和頻率特性等因素。對於高頻幹擾，應選擇導電性

  接地與屏蔽的實務注意事項

  在實際工程中，接地與屏蔽的實施需要注意以下幾個方面：

  • 接地線的選擇：接地線應選用截面積足夠大的導線，以確保接地阻抗足夠低。
  • 接地連接的可靠性：接地連接點應牢固可靠，避免鬆動或腐蝕，以確保接地效果。
  • 屏蔽層的正確接地：電纜屏蔽層應單端接地，以避免接地迴路的產生。
  • 等電位連接：將不同設備的金屬外殼連接在一起，使之處於同一電位，可以降低電位差引起的幹擾。
  • 定期檢查與維護：定期檢查接地系統的接地阻抗和連接狀況，及時發現並處理問題。

  總之，接地與屏蔽是工廠儀控系統配線中不可或缺的重要組成部分。只有充分理解其原理，掌握正確的方法，並嚴格執行相關規範，才能確保系統的穩定可靠運行，實現精確控制的目標。瞭解 儀錶系統的抗幹擾技術，可以有效確保測量精度和系統穩定運行。

  工廠儀控系統配線：接地與屏蔽

  主題	描述	目的/應用	注意事項
  接地的基本概念	將設備或系統的某個點與大地連接，使之與大地電位相等。	安全保護：提供低阻抗路徑，避免觸電。 訊號參考：提供穩定的訊號參考點。 抑制幹擾：將電磁幹擾導入大地。	選擇何種接地方式，需要根據具體的應用環境、訊號特性和安全要求進行綜合考量。通常儀錶的保護接地和工作接地需要連接在一起，並與電氣專業共用接地裝置，不建議單獨設立接地極作為保護接地。
  常見的接地方式		單點接地：所有設備連接到一個共同接地點 (低頻系統適用，避免接地迴路)。 多點接地：在多個地點接地 (高頻系統適用，需注意避免接地迴路)。 浮地：設備與大地隔離 (降低共模幹擾，注意靜電累積)。
  屏蔽的原理	使用導電材料包覆設備或訊號線，阻擋電磁幹擾的傳播。利用導電材料對電磁波的反射和吸收作用。	電纜屏蔽：使用屏蔽電纜(如雙絞屏蔽電纜)。 設備屏蔽：設備安裝在金屬機殼內。 空間屏蔽：設置屏蔽室。	選擇屏蔽材料時，需要考慮其導電性、磁導率、厚度和頻率特性等因素。對於高頻幹擾，應選擇導電性
  接地與屏蔽的實務注意事項			接地線的選擇：選用截面積足夠大的導線。 接地連接的可靠性：連接點牢固可靠。 屏蔽層的正確接地：電纜屏蔽層應單端接地。 等電位連接：將不同設備的金屬外殼連接在一起。 定期檢查與維護：檢查接地阻抗和連接狀況。

  第五章：工廠儀控系統配線：精確控制的基礎工程：訊號隔離與抗幹擾

  在工廠儀控系統配線中，訊號隔離與抗幹擾是確保精確控制的關鍵環節。惡劣的工業環境中充斥著各種電磁幹擾，若不加以有效處理，將嚴重影響儀控系統的穩定性和準確性。這一章，我們將深入探討訊號隔離的重要性，並介紹各種實用的抗幹擾技術，助您打造穩定可靠的儀控系統。

  訊號隔離的重要性

  訊號隔離的主要目的在於切斷不同電路之間的直接電氣連接，以防止接地迴路、共模幹擾等問題。尤其是在大型工廠中，不同設備可能採用不同的供電系統和接地點，導致地電位差異。若訊號直接連接，這些地電位差會形成接地迴路電流，幹擾訊號傳輸，甚至損壞設備。訊號隔離可以有效避免這些問題，提高系統的整體穩定性。

  • 防止接地迴路：隔離不同接地點的電位差，避免形成幹擾電流。
  • 抑制共模幹擾：消除訊號線上的共模電壓，提高訊號的信噪比。
  • 保護設備：在高壓或雷擊等異常情況下，隔離可以保護敏感的儀控設備免受損壞。

  常見的訊號隔離技術

  目前工業上常用的訊號隔離技術包括以下幾種：

  • 光電隔離：利用光耦合器將輸入訊號轉換為光訊號，再由光敏元件轉換為輸出訊號。這種方式可以實現完全的電氣隔離，抗幹擾能力強。
  • 變壓器隔離：利用變壓器的電磁感應原理傳輸訊號，輸入側和輸出側沒有直接的電氣連接。
  • 電容隔離：利用電容器的隔直通交特性，阻斷直流成分，傳輸交流訊號。

  實用的抗幹擾措施

  除了訊號隔離，以下抗幹擾措施也能有效提高儀控系統的可靠性：

  • 使用屏蔽電纜：屏蔽電纜可以有效防止外部電磁幹擾進入訊號線，確保訊號的純淨度。建議將屏蔽層單端接地，避免形成接地迴路。
  • 雙絞線：對於差分訊號，使用雙絞線可以抵消共模幹擾。
  • 合理佈線：訊號線應遠離電源線、馬達等幹擾源，避免平行走線。控制電纜與動力電纜應分開佈設，減少互相干擾。
  • 濾波：在訊號輸入端加入濾波器，可以濾除高頻雜訊，提高訊號的信噪比。
  • 接地：良
    

    案例分析

    假設某工廠的溫度感測器訊號受到變頻器幹擾，導致溫度讀數不穩定。首先，檢查感測器訊號線是否使用了屏蔽電纜，屏蔽層是否良好接地。其次，確認訊號線是否遠離變頻器的電源線。若問題仍然存在，可以考慮在感測器訊號輸入端加入濾波器，濾除高頻雜訊。如果以上方法都無效，則可能需要使用訊號隔離器，徹底切斷幹擾源與感測器之間的電氣連接。

    通過上述措施，可以有效提高工廠儀控系統的抗幹擾能力，確保訊號的準確傳輸，從而實現精確控制，提高生產效率和產品質量。記住，精確控制的基礎，就建立在每一個細緻入微的配線環節之上，訊號隔離與抗幹擾更是重中之重。

    工廠儀控系統配線:精確控制的基礎工程結論

    各位朋友，經過這趟深入的工廠儀控系統配線之旅，相信您對工廠儀控系統配線:精確控制的基礎工程有了更全面的理解。從電纜的選型與佈線、精確的接線與端子處理、接地的重要性與屏蔽的應用，再到訊號隔離與抗幹擾技術，我們一步一腳印地探討了儀控配線的各個關鍵環節。

    儀控配線看似繁瑣，實則是確保工廠自動化系統穩定運行的基石。每一個細節的處理，都直接影響著控制訊號的準確性與可靠性，進而關乎整體生產效率和產品品質。希望透過這篇文章，您能掌握儀控配線的核心要點，並在實際工作中靈活運用，為工廠打造一個安全、穩定、高效的自動化控制系統。

    在日新月異的工業自動化領域，新的技術和材料不斷湧現。建議您持續關注行業發展趨勢，不斷學習和提升自身的專業技能。唯有如此，才能在這個充滿挑戰與機遇的領域中，不斷突破自我，實現更大的價值。記住，精確控制的基礎，就建立在每一個細緻入微的配線環節之上。

    工廠儀控系統配線:精確控制的基礎工程 常見問題快速FAQ

    Q1: 在工廠儀控系統配線中，電纜選型有哪些關鍵考量因素？

    電纜選型需要綜合考量多個因素，首先要確定傳輸的訊號類型與電壓等級。再者，必須考慮環境條件，包括溫度（高溫或低溫環境）、濕度（潮濕環境）、化學腐蝕（化工廠等環境）以及電磁幹擾 (EMI)。針對電磁幹擾，建議選用屏蔽電纜，以減少幹擾的影響。 儀控線纜通常會選用多芯電纜，方便訊號傳輸與控制。

    Q2: 儀控系統配線時，如何處理接地與屏蔽以確保系統穩定性？

    接地與屏蔽是確保訊號品質、系統穩定性以及人員安全至關重要的環節。常見的接地方式包括單點接地、多點接地和浮地。應根據具體應用環境選擇合適的接地方式。屏蔽則是使用導電材料包覆設備或訊號線，阻擋電磁幹擾的傳播，通常會使用帶有屏蔽層的屏蔽電纜。在實務上，接地線應選用截面積足夠大的導線，接地連接點應牢固可靠，屏蔽層應單端接地，並進行等電位連接和定期檢查維護。

    Q3: 訊號隔離在工廠儀控系統中為何重要？有哪些常見的訊號隔離技術？

    訊號隔離的主要目的在於切斷不同電路之間的直接電氣連接，以防止接地迴路、共模幹擾等問題，進而提高系統的整體穩定性。常見的訊號隔離技術包括光電隔離（利用光耦合器）、變壓器隔離（利用變壓器的電磁感應原理）和電容隔離（利用電容器的隔直通交特性）。在訊號輸入端加入濾波器，可以濾除高頻雜訊，提高訊號的信噪比。