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 (3)

2.电控方案 (5)

3.硬件设计方案 (7)

4.电气元件选型暂行范 (13)

5.电气图纸绘制暂行规范 (17)

6.软件/程序设计暂行规范 (24)

7.电控系统制造暂行规范 (26)

8.电控系统验收暂行规范 (41)

1.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

总用电量的预算,

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%; 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%;

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;

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; 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;

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;

电气元件在负载选型基础上放大一级;

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;

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;

电气元件在现有设计基础上放大一级;

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;

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;

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;

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;

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;

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;

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;

对L>1200,W>800且布置紧凑的电控柜需加装空调;

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;

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;交流控制回路共用线为S相;

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;

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;

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;

起动按钮头部不能超出防护罩;

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;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

⑴液压,空压供给正常;

⑵液压,空压和燃气的压力,流量等与设定值相符;

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;

⑴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;

⑵共同作业的设备,必须确认作业者的安全;

异常停止回路

⑴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;

⑵异常停止和安全栓等接点应为常闭接点;

⑶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;

⑷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;

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;

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;

即使传感器或执行元件短路,也不应出现危险动作;

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;

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;

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;

控制柜/操作箱需满足下述要求

⑴控制柜高度在2000mm以下,且作业面离控制柜顶部不得超过2000mm;

⑵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;

⑶控制柜应设置接地端子;

⑷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;

⑸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;

⑹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;

⑺控制柜门的开关应容易,锁紧机构耐久性好;

⑻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;

⑼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;

⑽操作箱应具有防水,防尘结构,门上的密封应耐油.

⑾操作箱控制柜门的开关应容易,锁紧机构耐久性好;

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;

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;

对于距离超过100米,需考虑独立供电,否则DC24V会产生衰减;

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;

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;

5.电气图纸绘制暂行规范需提供的电气资料图纸有

⑴平面布置图

⑵控制流程图

⑶电气原理图

⑷柜内布置图

⑸现场布置图

⑹桥架/线管布置图

⑺现场接线图

⑻PLC软件及程序

⑼HMI软件及程序

⑽组态软件及程序

⑾该设备使用说明及元件使用说明

⑿元件及易损件清单

以上资料需供应商提供2份纸质文件,2份电子文件刻盘;

电气图纸的绘制要求：

⑴绘图工具需专用电气绘图软件eplan\autocad,涉及电子电路

部分需用protel,且软件版本不得高于现有软件版本;

⑵对于平面布置图纸质不得低于A2版本;

⑶控制流程图需简洁直观,可适当插入文字说明;

⑷电气原理图需有元件的型号、参数、编号、功能描述等信息,

下表是部分元件需要提供的信息;

⑸柜内布置图需标出控制柜、元件的尺寸及柜内剩余空间尺寸;柜内元件布置需从安全、实用、美观、抗干扰等多方面考虑;对于柜内元件需有以下信息：

a\标签

b\编号

c\逻辑地址

d\功能描述

e\参数设置说明

⑹现场布置图需将现场元件安装位置、安装方式及元件的信息具体展现,现场元件主要有

a\传感器

b\电磁阀

c\电机

d\操作盒

e\分线盒

f\桥架/线管

g\电缆

共7种元件的布置图,每种元件需有编号、控制对象、逻辑地址,

功能说明、接线方式等信息;

⑺现场接线图需对动力电缆及控制电缆进行描述;动力电缆

是将编号、功能、所属区域及与该区域的控制柜、维修开关、电机对应;控制电缆即是将编号、功能描述、所属区域及与该区域的控制柜、逻辑地址、分线盒、元件对应;

⑻桥架/线管布置需符合安全、实用、美观要求;需具体标出其安装位置,包含与设备的相对位置、槽式桥架的尺寸、数量；变径接头尺寸、数量；各类弯通、三通、四通尺寸数量；终端封头尺寸、数量,线管需具体标出其材质和内/外径及接头的尺寸、数量、安装方式;动力电缆需要标出其耐受电流及线径,桥架要与其电缆及元件对应,应有相应的名称、编号及说明;

⑼元气件及易损件清单需有下述信息：

a\名称；

b\型号；

c\订货号；

d\产品说明如参数设置、接线方式等；

e\编号；

f\逻辑地址；

g\内部变量地址；

h\备件数量;

⑽PLC梯形图需有下述信息：

a\符号；

b\逻辑地址；

c\注释；

d\段落注释；

e\主程序及子程序注释；

⑾HMI程序需有下述信息：

a\元件的符号\编号、逻辑地址；b\元件的逻辑中间变量；

C\逻辑控制的中间变量；

d\参数设置、显示、选定；

e\实时报警显示；

f\历史报警数据查询；

g\报警的初步处理方法；

h\日期及时钟显示；

i\设备故障技术支持联系方式;⑿组态画面需有下述信息：

a\元件的符号\编号、逻辑地址；b\元件的逻辑中间变量；

c\逻辑控制的中间变量；

d\参数设置、显示、选定；

e\实时报警显示；

f\历史报警数据查询；

g\报警的初步处理方法；

h\日期及时钟显示；

i\产量统计及不合格品统计；

j\实时及历史报表查询；

k\实时及历史信息趋势、归档分析；

l\实时信息打印及LED液晶显示；

m\设备利用率、故障率、维修时间、OEE统计；n\设备虚拟画面动态显示；

o\梯形图画面状态监控；

p\设备故障技术支持联系方式;

⒀设备的使用说明需有以下信息：

a\开机流程及注意事项；

b\关机流程及注意事项；

c\故障维修、复位流程及注意事项；

d\软件修改流程及注意事项；

e\硬件更换、维修流程及注意事项；

f\设备紧急停机流程及注意事项；

g\设备意外情况处理流程及注意事项；

h\设备维保流程及注意事项;

i\设备控制流程图

J\参数更改流程及注意事项

元件的使用说明需有下述信息

a\功能说明；

b\参数设置说明；

c\接线方式说明;

⒁元气件及易损件清单需有以下信息；

a\厂家/品牌；

b\型号；

c\订货号；

d\货期；

e\安装说明；

f\安装位置；

g\功能描述；

h\对应图纸编号；

i\对应程序逻辑地址；

j\损耗周期；

k\参数设置;

⒂PLC软件、HMI软件及组态软件版本不得高于现有版本;

6.软件/程序设计暂行规范

软件主要包含PLC软件、伺服/变频系统参数设置软件、HMI软件、组态软件;软件设计需参考以下几点

程序需按工序/工位分段编写,

如涂装设备可将整个生产工艺分为1上线工位；2抛丸工位；3清丸工位；4准备工位；5底漆工位；6流平工位；7；8烘干工位；9补腻子工位10打磨工位；11准备2工位；12面漆工位；13流平2工位；14烘干2工位；15强冷工位；16下线工位；PLC的逻辑程序可按照上述工位分段/子程序编写;

程序需分各功能段编写,程序需有以下功能段：

⑴起停程序,起停程序需有：

a\开机程序；

b\关机程序；

c\紧急停机程序；

d\手/自/调模式选择程序；

e\起停状态显示程序；

⑵手动程序；

⑶自动程序；

⑷调试/维修程序；

⑸数据处理程序；

⑹伺服/步进系统参数设置程序；

⑺报警程序

⑻HMI/组态监控软件接口程序；

⑼上电/重启/模式复位程序；

下述两种情况时,设备需立即停机并通过程序切断硬件电源;

⑴消防报警信号输入；

⑵紧急停机按钮被触发;

对于区域报警,不影响整机设备功能及人机安全仅需局部停机；对于自动运行逻辑程序需参照现有顺序控制模板;

逻辑程序不得使用多次调用模式;

7.电控系统制造暂行规范

控制柜内安装细则

⑴元件应牢固地安装在控制柜内,使用标准的螺栓,易于点检,调整和更换;

⑶控制柜内安装的元器件的易于观察和更换

⑶为了保证已安装插入式器件不会因震动而脱落,应采取防止脱落的对策.

⑷控制柜内不应安装发热量大的元器件.

⑸控制柜内在安装器件的安装面,应考虑留出备用空间,以便追加

器件.

⑹不应将元器件安装在控制柜内侧面.

⑺操作铭牌标识语句应简单明了,铭牌应不易脱落

⑻选择开关原则上应将原始位置配置在左侧;如「自动」、「开」等在右侧,「手动」、「关」等在左侧.

⑻柜内器件铭牌将标识标在配线槽或底板上,标识的语句应与

图纸上相同,标识用压印或胶带,且字迹不易被油,水消掉;

⑼控制柜外器件铭牌

a\标识的位置应在控制柜外器件上适当的位置.

b\标识的语句应与图纸上相同.

c\铭牌材料使用金属板或白色丙烯塑料板,字体大而清晰,且不易脱落.

d\用铆钉或小螺栓牢固地安装在本体上.

机械设备标识铭牌

⑴设备名称,编号及工程相关内容等表示在铭牌上.

⑵在控制柜正面右下方标示出以下项目:

a\制造商名称

b\制造编号

c\制造年月

d\额定电压

e\电气功率

配线编号

在各电线末端必须有与图纸对应的线号编号.

线号用聚氯乙烯胶管,选择与电线合适的型号,在电线上不易滑动,且字迹牢固清晰.

与其他设备之间进行通讯的联锁信号应在配线上明确的标出.

线号管的方向应统一一致.

较复杂的控制柜内应对控制电缆的去向在电缆表面作好标示.

按钮,选择开关、指示灯的颜色区分

按钮的颜色按以下进行区分