电控系统设计制造暂行规范

电控系统设计制造暂行规范2011年7月目录1. 总述.32. 电控方案.53. 硬件设计方案.74. 电气元件选型暂行范135. 电气图纸绘制暂行规范176. 软件/程序设计暂行规范.247. 电控系统制造暂行规范.268. 电控系统验收暂行规范411. 总述电控作为一个设备的中枢系统，对整体设备运行稳定性、可靠性、精度、生产节拍尤为重要。如果将控制器比作人的大脑，则传感器件即相当于人的触觉、视觉等感官系统；人机面板（HMI）即相当于外界对人的指挥、命令系统，动力输出部分（电机、液压/气缸等）即相当于人的双手，一个人能否完成圆满完成领导交付他的任务，主要取决于该人的眼、耳、鼻、脑、手、脚、嘴的密切配合。设备也是如此，设备能够圆满完成生产任务也是靠控制器、传感器、人机面板、动力输出各方面的有序配合。本规范即从方案规划、硬件设计（选型）、软件（程序）设计、加工制造、调试及验收等方面提出要求，要求供应商能够从源头上打造一个聪明又灵气的大脑，灵敏又精致的五官(传感、检测系统)，无比优越的接受能力（人机面板），强壮有力的四肢（电机、液压/气缸）、美丽动人的身材（设备外型布局要美观）和超强的工作能力（生产节拍/利用率）的设备。本规范主要包含下面几个方面，详见下表：2. 电控方案2.1总用电量的预算，2.11总电量预算应将所有设备用电量累加后加上生产用电量并考虑以后添加新设备、及设备老化后改造及新增功能，然后再此基础上增加30%。2.12 单个控制系统的总用电量预算应将系统内的所有电机、隔离变压器、开关电源的用电量累加后加上生产用电量并考虑以后添加新设备、及设备老化后改造及新增功能，然后再此基础上增加30%。2.2控制精度的确认控制精度的要求应具体明确，对位置控制按精度从低到高排列依次是传感器（含数字、模拟）、编码器、步进系统、伺服系统。2.3生产节拍/运行效率对生产节拍的要求应充分考虑生产工位数量、加工（装配）难易程度、辅助设备的占用时间、控制器及传感器的响应时间、执行机构的反应时间。2.4环境因素应充分考虑环境对电控系统造成的影响，比如油漆、振动、温度、湿度对各类传感器的影响，在易燃、易爆的现场应考虑隔爆设计，注意将电气元件的IP等级与现场对应起来。2.5设备安装设备具体安装位置的布局、规划应考虑全面。电控柜、操作箱、分线盒的置放，桥架电缆的布局走向，现场传感器的安装应安全、实用、美观、可拆卸、可维护。3、硬件设计规范设备经过逻辑调试结束以后，产生的所有故障均是由硬件故障引起。硬件设计如果存在问题将会对人构成安全隐患、对设备造成停机隐患、对生产构成停产隐患，硬件设计注意以下细则。3.1电气元件在负载选型基础上放大一级。3.1.1接触器动力回路的控制接触器应考虑在负载的级别上放大一级，尤其是重载及频繁点动场合。3.1.2电机/液压缸/气缸电机/液压缸/气缸选型应充分考虑负载情况设备长期运行后产生的摩擦力导致负载增大，应考虑在负载的级别上放大一级。3.2电气元件在现有设计基础上放大一级。3.2.1考虑设备后期改造及新增功能，隔离变压器、开关电源、控制器（内存/存储卡，I/O数量，响应时间）、电控柜、操作面板、端子盒、控制电缆、桥架等应在数量和容量上放大15%-30%原则。 3.3 柜内部元件布局应满足动力回路元件和控制回路元件分开，可能带有干扰源的元器件含变频器、软起、变压器、接触器、电源等要与控制元件含PLC、功能模块、驱动器等分开。3.4 柜内所有的AC380V应用彩色/黑色电缆，AC220V需用红色电缆，DC24V/5V需用蓝色电缆，地线需用黄绿色螺旋线，动力线与控制线走线需分开，柜内所有的出线须经过柜内端子排，电缆的接头须有号码管标识，动力线标识应与控制线标识区分开，动力电缆需用红色或黄色，控制电缆需用白色，与电缆连接的O型、U型、插针接头不得错用，柜内严禁电缆裸接，严禁使用绝缘胶布，如两根电缆短接则需用快速接头（压线帽）压接，柜内/外动力电缆和控制电缆需用软电缆。3.5 柜外操作面板及按钮、指示灯、仪表需加装标牌，柜内元器件需加装标签，标签的内容要与其编号、其逻辑地址、其连接电缆编号在电气图纸上对应。3.6操作面板/控制柜面板按钮、指示灯及仪表安装均符合人机工程学原理，按钮、指示灯及仪表控制电压不超过DC24V。3.7传感器需选用组合式（可拆卸更换），并且需加装标签，标签的内容其编号、其逻辑地址、其连接电缆的编号在电气图纸上对应。3.8控制柜与现场走线需通过桥架或者线管，严禁现场有裸露电缆，如需考虑设备搬迁或者电缆需经常拔插还需加装重载连接器。桥架/线管的布局原则是安全、实用、美观。并且需预留15%-30%空间。3.9对L>1200，W>800且布置紧凑的电控柜需加装空调。3.10电控柜及操作箱顶部严禁开孔，应充分考虑其防尘、防水、防油、防震，在易燃易爆场合需考虑隔爆。3.11工作电压380V，功率15kw以上以下的电机须设置Y-或软起动装置。3.12交流控制回路共用线为S相。3.13对于动作复杂及常用的机械设备，需设计人机界面（HMI）,并且HMI应安装于操纵者容易观察的位置。3.14机械部件比较分散，且距离较远的需用采用分布式I/0的控制方式，即由一个主站通过总线来控制子站方式。3.15控制电源的断开、闭合需用钥匙开关，如果设备在开启状态，则钥匙不能拔出。3.16起动按钮头部不能超出防护罩。3.17异常停止,异常复位开关应选用大而凸出的蘑菇形,并有按下锁定功能。3.18运转准备回路使用有液压,空压及燃气源的机械设备, 特别是起动后对设备和操作者有安全影响的情况下,运转准备回路包括有液压,空压供给正常。液压,空压和燃气的压力,流量等与设定值相符。3.19起动回路必须满足以下条件的自动回路才能运转;不允许2处及以上起动的起动回路存在。所有装置均应确认原位.但是,必须要连续运行的设备可不回原位置。共同作业的设备,必须确认作业者的安全。3.20异常停止回路异常停止应使主电源断路器附近的动力和控制回路断开;若因此对机械设备和操纵者安全有影响的,可以不考虑此设计。异常停止和安全栓等接点应为常闭接点。异常停止按钮复位后,若未按运转准备和起动按钮,设备不能起动。异常停止应包含控制系统包含控制器输出电源停机，控制器电源断电，控制器通过程序来停机。3.21 有可能将作业者夹住等动作的机械设备,每个作业者必须设置两个起动按钮及安全光幕，双手必须在危险的机械动作完成后方可放开，在动作进行过程中，光幕检测到任何异物进入设备必须向与刚才相反的放向运动。3.22不希望进行连续自动运行的机械设备,即使启动按钮保持起动状态, 连续运行也不能开始。3.23即使传感器或执行元件短路,也不应出现危险动作。3.24由于停电,电压低等原因造成电压异常,重新来电电压恢复正常时都不会对设备和人员造成不良影响。3.25对人体可能造成危险和灾害的设备,须设置检测和报警装置,且能使装置停止运行。3.26对作业者有危险的机械设备,确保只有作业者在能够保证安全的位置上才能将钥匙开关取出。3.27控制柜/操作箱需满足下述要求控制柜高度在2000mm以下，且作业面离控制柜顶部不得超过2000mm。控制柜应具有防水,防尘结构,门上的密封应耐油. 符合IP54标准。控制柜应设置接地端子。控制柜内的控制元件应安装在易于维护的地方,并设置中板,在控制柜直放时,底板应保留距柜脚150mm以上距离。控制柜上应设置资料放置盒,使资料取用方便,且放置盒内不易集纳灰尘。维持保证控制柜内元器件正常工作的温度，关键设备考虑使用空调。控制柜门的开关应容易,锁紧机构耐久性好。控制柜的上部尽量不开孔,以免水和灰尘进入,不得已需要开孔时,应找出相应的对策; 从控制柜牵出的配线出口应加装防尘盖。操作面板设置位置要从作业性,安全性进行考虑,一般尽量在操作者的右侧。操作箱应具有防水,防尘结构,门上的密封应耐油.操作箱控制柜门的开关应容易,锁紧机构耐久性好。3.28在需用双手按钮时，双手按钮应与控制柜分开设置,两个按钮之间的距离应在300mm以上,并在中间设置异常停止按钮。3.29对于距离超过100米应考虑使用总线，对于能够独立操作的控制系统为了迅速排除故障应考虑将硬件独立设计。与其他设备进行软元件对接。3.30对于距离超过100米，需考虑独立供电，否则DC24V会产生衰减。3.31对于含有变频器、软起、会产生干扰的设备应考虑使用屏蔽电缆及独立走线。3.32动力电缆由电控柜直接连至现场维修开关上级，再由维修开关下级连接到电机，传感器、按钮、指示灯其控制线数量超过5（根），需在现场设置分线盒/端子盒，以便于出现故障时能及时排除。4.电气元件选型暂行规范 电气元件要选择被认可的国内外品牌的元器件，其功能、采购渠道及应用已被设计、工艺、采购部门所悉知，且是常用的配件。下表是常用的清单。类别品牌系列备注组态软件西门子WINCC亚控科技组态王控制器西门子S7200/300/400三菱FX/Q欧姆龙CP/CJ/C200HEA-BControllogix 5000现场总线西门子ProfibusRockwellDevicenetHMI西门子TP177A/MP277三菱GOT1000欧姆龙NSHETECHPWS变频器西门子V10/M420/430/440三菱D700丹佛斯VLT2900软起动器西门子3RW丹佛斯MCD201/202接近开关图尔克NI/BI巴鲁夫Balluff倍加福P+F欧姆龙omron光电开关图尔克TURCK基恩士PZ欧姆龙E3JK位移传感器欧姆龙omron温控传感器欧姆龙omron压力传感器WIKAWIKA差压传感器江森自控P233A-10-AKC流量计布鲁克斯Brooks丹佛斯Danfoss接触器西门子3TF施耐德LCD继电器omronomron施耐德Schneider菲尼克斯Phoenix按钮指示灯施耐德XB2西门子Siemens小型空开西门子5SJ施耐德C65N断路器西门子3VU施耐德GV编码器倍加福图尔克隔离变压器朝阳电源JBK开关电源西