应对紧凑型工业控制面板中的 EMI 控制和安全方面的挑战

作者：Jeff Shepard

投稿人：DigiKey 北美编辑

2025-12-02

在管理电磁干扰 (EMI) 并确保在日益紧凑的装置中操作人员的安全方面，工业网络控制面板设计人员面临着巨大挑战。因此，需要精心规划和选择组件，在占地面积小与运行需求、监管要求之间取得平衡。

安全是关键要求。然而，工业网络中不同地点对控制面板的安全要求可能会有所不同。与环境较好的地方相比，危险环境对安全的要求更为严格。这就要求网络设计人员部署各种不同的安全解决方案。

同样，为了保证环境耐受性和 EMI 控制，在指定和选择设备时必须依据其机械、防护、气候/化学和电磁 (M.I.C.E.) 属性等级，同时充分考虑具体装置的特定需求。这包括控制面板布线方案，例如线槽。此类线槽能保护敏感线路，屏蔽噪声发射干扰，实现高达 20 dB 的降噪效果以及将噪声电压降低 90%。

此外，不同的装置还需要不同等级的防护（IP 等级）。紧凑型 LED 灯通常用于一般照明，并清晰地指示机器和控制面板的状态。

本文将探讨 Panduit 和 Banner Engineering 针对控制面板内外提供的各种控制面板产品，设计人员可利用这些产品优化控制面板配置、最小化面板尺寸并简化集成，且丝毫不会影响性能。

网络设计人员需要一系列安全解决方案。Banner Engineering 的 SC10 和 XS26-2 安全控制器凭借对可编程工业系统安全功能的支持，全面满足 ISO 13849-1 及 IEC 61508 标准要求。这两款控制器均针对不同的应用进行了优化。

SC10 和 XS26-2 安全控制器之间的重要差别在于可扩展性、I/O 点数和通信选项。SC10 结构紧凑、性价比高，是小型应用的理想选择，而 XS26-2 是一个可扩展系统，可为操作人员和更复杂的机器提供保护。

SC10 系列安全控制器结构紧凑，可取代狭小空间中的两个或多个安全继电器模块。该系系列外形虽小，但功能强大。串联诊断功能 (ISD) 可提供多达 70 个级联安全设备的详细状态及性能数据。这些数据可通过人机界面 (HMI)、可编程逻辑控制器 (PLC) 和其他类似设备访问，也可发送到云端。

SC10 控制器非常灵活，支持多种安全设备。使用个人电脑 (PC)，可在基于图标的编程界面进行拖放配置，加快设置和持续管理的速度。此外，还可以使用外置存储卡，在没有电脑的情况下对它们进行配置和编程。

这些控制器具有数量充足的 I/O，包括两个额定电流为 6 A 的安全继电器输出，以及三组独立控制的常开 (N.O.) 触点。在其十个输入中，有四个可配置为非安全输出。使用 Banner 的自动终端优化 (ATO) 功能，用户能够将标准输入转换为非安全输出，反之亦然，从而将可用输入从 10 个增加到 14 个。

连接功能是 SC10 控制器的另一大优势。工业以太网接口可支持 256 个虚拟非安全状态输出和 80 个虚拟非安全输入。这些安全控制器还提供以太网/IP、PROFINET 和 Modbus/TCP 协议，可连接各种设备。

Banner Engineering 的 SC10 系列安全控制器图 1：SC10-2ROE 安全控制器具有 10 个可配置的安全输入、两个 6 A、3 通道安全继电器输出，并可支持 ISD 实现实时状态与错误数据监测。(图片来源：DigiKey）

对于需要更多输入/输出的复杂装置，设计人员可以借助 Banner 的 SX26-2 系列可扩展安全控制器。这些控制器具有许多与 SC10 系列相同的基本功能，并支持更广泛的工业以太网通信协议，具体包括 EtherCAT、EtherNet/IP、Modbus/TCP、可编程控制器通信命令 (PCCC) 和 PROFINET。

基本型 SX26-2 控制器最多可连接 8 个 I/O 扩展模块，随着机械或自动化需求的持续增加，可适应更大、更复杂的应用。除了支持与 PC 连接外，这些控制器还配备了一个集成显示屏，用于实时监控 I/O 状态，这是复杂控制网络的一项重要功能。

进入控制机柜内

工业控制网络启动运行后，有时需要在控制柜内执行一些设备维护作业。Panduit 为工业网络提供了两种选择：1. 支持从外部连接机柜内设备的数据访问端口；2. VeriSafe 无电压测试（AVT 和 AVT2）设备，可在打开机柜在机柜内设备上直接进行作业之前，自动执行并简化无电压验证测试过程（图 2）。

图 2：Panduit VeriSafe ATV2 适用于 1 类/2 分区危险场所，因为该设备不含电压测试仪。(图片来源：DigiKey）

通过数据访问端口，维修技术人员能够从外部连接控制柜内的设备。灵活的模块化设计，可随时更换 RJ45 插座、断路器、USB 端口和其他连接器。这些端口符合 UL、CSA 和 NEMA 等多项标准，并符合 IEC 60529 规定的 IP65 标准。

当需要维修控制柜内的设备时，VeriSafe 无电压测试仪可确保技术人员的安全。发光式按钮可直观显示打开控制柜是否安全。该系统符合 ISA 12.12.01 和 CSA C22.2 No. 213 标准，以及 IEC 61508 规定的 SIL 3 可靠性要求。

网络中的 M.I.C.E. 和 EMI

Panduit 提供一系列符合 TIA-1005-A M.I.C.E. 指导原则要求的工业网络组件，包括不同地点的不同 IP 等级。Panduit M.I.C.E. 级产品示例，包括 M12 Cat 5e 和 Cat 6A 电缆组件、带有各种以太网、光纤、电源和冷却选项的预配置网络区域机柜、额定功率高达 100 W 的工业不间断电源，以及模块化连接器插头和适配器。

控制面板中针对 EMI 控制的布线解决方案是工业控制柜设计和安装过程中的一个重要环节。Panduit 提供各种布线槽和屏蔽解决方案：

Panduct PanelMax DIN 导轨配线槽兼容 35 mm 或 15 mm 标准导轨。
Panduct PanelMax 转角配线槽可利用机柜中闲置的垂直角落空间，减少整体布线占地面积。
Panduct PanelMax 屏蔽配线槽有 2"、3 "和 4 "三种高度可供选择，以满足各种配线需求。铰链式盖板在维护和升级时始终与箱体连接，既可避免盖板丢失，又能形成操作支点辅助接线安装。DRD22LG6 型线槽高 2”（图 3）。
Panduct PanelMax 隔音罩（如 2" 高的 SD2EMI 型线槽）可单独使用，也可安装在线槽内，最高可降低 20 dB 噪音和 90% 噪音电压（最多 6" 空气间距）。

Panduct PanelMax 屏蔽式线槽 图 3：Panduct PanelMax 屏蔽线槽可为敏感性应用提供有效的 EMI 屏蔽。(图片来源：DigiKey）

监测内部温度和湿度

在控制柜或机器狭小的内部空间内监控温度和湿度并非易事。然而，保持高可靠性仍是第一要务。Banner Engineering 的紧凑型 S15S IO-Link 传感器恰好能满足这一需求，并在温度和湿度监测的基础上增加了露点监测。

S15S 使用来自温度和湿度传感器的信息来计算露点。该器件设计紧凑，具有 IO-Link 连接功能，适合安装在拥挤的控制柜或机器内部。

用户可选择由传感器发送的温度、湿度和露点的特定数据点。这些设备参数可以随时调整，以支持不同的产品或运行条件。集成诊断功能包括设备状态、警告和错误。

照明 + 指示

照明可能是工业机器设计中一个未得到充分重视和利用的方面。通过正确集成，LED 可以提供任务照明、多色性能指示和警告。

一体式多功能照明设备可节省空间，优化视觉网络管理。部分多色 LED 灯具有物理柔性，可贴合曲面安装。Banner 提供数千种照明方案，为设计人员定制和提升设备外观和视觉效果赋予了极大设计空间。

在如此众多的选项中，部分产品包括多色塔式灯、灯钮一体式按钮开关灯（可用不同的颜色指示系统状态）、集成分段式显示屏指示灯（用于量化重要的性能参数）。其他选项还包括既可用作白色工作照明，又有多色状态指示功能的 WLS27 系列 LED 条形工作灯、可贴合曲面安装的 WLF12 Pro 柔性多色灯带（图 4）。

Banner Engineering 工业照明和指示灯解决方案 图 4：Banner Engineering 提供的数千种工业照明和指示灯解决方案样品。(图片来源：Banner Engineering）

结语

通过融合 Banner 与 Panduit 的全线产品及解决方案，工业网络设计人员可打造紧凑的高性能控制面板、工业网络及机器系统。无论需要的是操作员或机器安全、EMI 控制、可视化网络管理、环境监测，还是其他功能，工业网络设计人员都可以在 DigiKey 获取来自 Banner Engineering 和 Panduit 的解决方案。