第11回制御盤設計雑学講座

皆さんこんにちは！

株式会社ツバサオートメーション、更新担当の中西です。

 

～“止まらない盤”～

 

制御盤は現場の“心臓”。設計の段取りと部材・配線・熱・ノイズの4本柱を押さえるだけで、トラブルは激減します。この記事では要件定義→筐体設計→電源/保護→I/O→EMC→熱設計→検査まで、明日から使える実務の型をまとめました。

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1｜要件定義：図面を描く前に決める3つ

• 電源と負荷：一次電源（相・電圧・短絡容量）、非常電源の要否、VFD/サーボの台数。

• 安全レベル：非常停止・安全扉・ライトカーテン等。PL/SILの目標値と安全リレー/安全PLCの採用可否。️

• 環境条件：周囲温度/湿度/粉じん/油ミスト、屋内外、IP/IK等級、腐食雰囲気（食品・化学・海辺）。️

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2｜筐体・レイアウト設計

• 筐体選定：屋外や塩害はSUS/塗装鋼板＋ガスケット、食品向けはR面・水切り形状。

• ゾーニング：電源・動力・制御・通信を水平/垂直で分離。VFDはノイズ源ゾーンに。

• 余裕率：盤サイズは20〜30%の空きを目標（将来拡張・放熱）。

• 端子台：電源/アース/制御/フィールドを色別・列別で。保守は手前=現場、奥=装置内が鉄板。

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3｜電源・保護回路の勘所

• 主幹保護：遮断器は短絡容量・トリップ曲線を適合。二次側に漏電保護（用途に応じて）。

• 制御電源：DC24Vは二重化 or 冗長モジュール検討。サージ/雷保護も忘れず。⚡

• セーフティ：E-STOPは自己保持回路＋カテゴリ適合、双手操作/ガードは安全リレーで監視。

• アース：一点接地の母線バーを用意。**保護接地(PE)と機能接地(FE)**は目的別に分ける。

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4｜I/Oとフィールド配線

• 入出力設計：DI/DO/AI/AOの点数＋予備10〜20%。ノイズ源は絶縁型I/Oで距離を取る。

• フィールド端子：端子台→フェルール端子で抜け防止。24V/0V/PEを3点セットで並べると現場が早い。

• 配線色（例）：AC=黒/赤、DC+=赤、DC−=青、PE=緑黄、通信=灰/紫など、社内標準で統一。

• 通信：Ethernet/Fieldbusは金属ダクトから離して配線、曲げRを守り終端抵抗を適正に。

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5｜EMC/ノイズ対策

• VFD/サーボ：RFIフィルタ・リアクトル、シールドケーブル360°接地。モータ側はアースクランプでがっちり。

• ケーブル分離：電力＞制御＞通信の順に離す（最低でもダクト分離）。

• 避雷・サージ：SPD（クラス選定）を主幹→分岐→制御の順に多段。

• グランドループ：一点接地＋シールド片側接地を基本、必要に応じ両端接地＋ドレインで高周波対策。

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6｜熱設計・放熱 ♨️

• 発熱計算：機器の損失合計→許容温度差から必要風量/クーラの能力を算出。

• 冷却手段：ファン/フィルタ→熱交換器→盤クーラの順で検討。フィルタ目詰まりの差圧監視が効く。

• 配置：上=発熱大、下=発熱小はNG。上=クーラ/ファン、下=吸気で流れを作る。

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7｜配線品質＝“再現性”

• トルク管理：端子・ブレーカは規定トルクで。

• 結束：間隔＝配線径の1.5〜2倍、熱源の近くは耐熱結束。

• 表示：機器ラベル・端子番号・ケーブルマーキングは同一書式で。QRで図面リンクも便利。

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8｜検査（FAT/SAT）の型 ✅

• FAT（工場）：回路絶縁・耐圧・I/Oシミュレーション・非常停止/インタロック。

• SAT（現地）：実機負荷・フィールドI/O・通信遅延・VFDの回転方向・安全機能の実動作。

• 記録：写真台帳＋試験成績＋設定バックアップを一式で納品。️

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9｜よくあるNGと回避策 ⚠️

• 通信が不安定：電力線と同ダクト→ダクト分離・片側接地

• 盤内が熱い：クーラ容量不足→発熱再計算＆風路見直し

• E-STOPで止まらない：ロジック化→ハード有接点の安全回路へ

• 端子焼損：ゆるみ→定期トルク点検＋ばね端子検討

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10｜印刷OK：現場チェックリスト ️

• ☐ 主幹遮断器容量/短絡容量

• ☐ DC24V冗長/監視

• ☐ グランド母線/シールド処理

• ☐ VFDのEMC対策/シールド360°

• ☐ 放熱計算/差圧監視

• ☐ E-STOP/安全扉/カテゴリ試験

• ☐ I/Oマップ/予備点

• ☐ FAT/SAT記録・バックアップ

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まとめ
ゾーニング×EMC×放熱×安全で“止まらない盤”に。まずはケーブル分離と放熱計算から手を付けるのが近道です。⚡

 

 

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