工业电气设计

工业自动化设计高级参考

吴向阳 2009年11月于武汉

索引

1、标准化概述

2、可用于标准规划的对象

2.1使用Microsoft Visio制定设计流程和结构规划

2.2功能分配表

2.3器件选型的标准化

2.4电线的选择

3、图纸中的标准化

3.1图纸结构介绍

3.2 功能组的命名

3.3 电柜的命名

3.4 器件符号图形的标准化

3.5 器件的命名

3.6 电缆的命名

3.7 线路走向、线号和端子的命名

3.8 绘图时考虑图纸的易观察性，减少看图时人为的疏忽

3.9 图纸资料的种类

4、电气设计结构的标准化

4.1 设计层次规划

4.2控制线路配送的设计模式

4.3主进线电路

5、电气的安全与可靠性性设计

5.1接地设计

5.2 防护罩

5.3 急停电路设计

5.4总线与屏蔽

6、电柜冷却系统的设计

7、 器件的安装位置

1、概述 作为自动化设计人员，自身掌握的知识，个人爱好，工作风格都会体现在他的设计中，

这样，对于一个公司而言，不同的设计人员会设计出不同的图纸，没有一个统一的标准，对

于电气安装，用户看图纸和公司后期的维护都不方便。而制定设计的标准化，却有很多好处：

<1>、经验的保存，好的设计思想可以通过文件的形式保存起来，而不会因为一个优秀的

设计人员离开时，其经验也带走了，另外，对于新来的设计人员，根据这些标准文档也可以

很快适应新的设计工作。

<2>、知识的积累，标准化总是在不断的完善的，总是用更好的规范取代不太完善的规范，

这样设计知识可以随着公司的发展而不断提高，该公司的设计水平也会不断提高。

<3>、提高设计制造速度，有了标准化的设计图纸，有了标准化的器件选型等等，速度会

提高很快，而错误会越来越少，这对于当今的工程公司而言是很重要的。

2、可用于标准规划的对象

下面将以Microsoft Visio,Microsoft Excel 和Eplan电气绘图软件为主，介绍设计中哪些地

方可以实现标准化。

关于Eplan软件的说明:其前后依次有三个版本：Eplan5,Eplan21和Eplan P8,其中Eplan5

是最早推出来的，是电气设计领域的经典，至今仍被大部分设计厂家使用，遗憾的是其不支

持双字节语言（包括中国语言），后推出Eplan21，其支持全球语言，但结构体系迥异于Eplan5，

绘图过于灵活而不高效，更为遗憾的是其舍弃了Eplan5的功能组结构体系，欧洲公司几乎

不使用它。最后推出的是Eplan P8,其宣传是统一了Eplan5和Eplan21体系，但使用过Eplan5

的人都知道，其结构体系以Eplan5为主，并支持全球化语言。这是一个专业的电气绘图软

件，其相当复杂，它提供了标准化的图形符号库，以及可以维护的器件库，各种宏，窗体；

可以自动产生：材料清单、订货单、电缆清单、端子表、端子连接表、接线图，页面预览表，

面板布局清单表等，可以导出PLC符号表（该表可以导入Step7）,器件命名标签，电缆标签、

订货单等；器件索引，线路索引自动产生，还可以根据设定查错。

2.1使用Microsoft Visio制定设计流程和结构规划，下面是用Visio随意画的工作中的六

步，主要用于讲解，实际制定时应更加详细和细分。

注意，第一步里面的信息相当重要，如果是全新的机床，可以从机械设计人员或是系统设计人员那里获取（当然有些器件的选型可能是双方共同讨论的结果），如果是机床改造，一定要客户提供这些信息或是实际察看、共同探讨。

但无论如何，至少可以指定一个标准化的Excel格式用于存储现场器件的规格，以便于机械和电气双方的交互，同时建立一个标准化的图片库，对现场的电机、传感器等各种器件拍照，并储存其尺寸信息、电气规格，以及接线图，这样当设计人员根据Excel提供的现场器件列表设计图纸时，若不清楚该器件的接线方式，则可以查该器件的图片库。

而使用功能组划分现场区域和图纸是异常重要的，在后面图纸设计部分会讲到。

工程预算也是以设计方案和器件选型为依据的，这也应该制定一个标准化的分析方式，其不属于设计范畴，这里不讨论。

2.2功能分配表

当由多个人设计一条或者多条大的自动线时，这时需要把工程细分成相互比较独立的小工程，工程之间可能通过总线通讯，一个工程可能给另一个工程提供电源，这样工程之间除了总线和动力电源外，相互间就比较独立，从而可以让不同的人来完成，这时就需要制订一个Excel表，对工程的电柜、电源、I/O点等进行分配，然后设计人员则在此表的规定下进行设计。

2.3器件选型的标准化

这可能是对设计人员最为重要的部分，以电机驱动设为例，我们可以制定一系列Excel表对应不同种类的电机（如：普通电机、风机、泵、司服电机等等），然后在每个表中以电机功率（或是电流）为区分，针对每一种电机制定其可以使用的保险、接触器、电缆、端子、保护开关等一系列设计规范（如果可能设计一个选型软件会更好）。而多大的电机使用什么样的断路器、保险、星三角启动、软启动器等都可以以设计依据的形势存档，与上面的选型Excel表的差别是它没有细化到具体的型号，但具体的器件品牌可能因客户的要求而差别比较大，这样我们还可以器件品牌为依据制定另一套选型方

案，从而在设计中快速适应新的客户要求。

电柜的主进线电路以电流为依据可以制定选型规范，可以包含进线电缆、主开关、母排规范等，控制变压器依据电流制定标准化。

不同行业的控制对象可能差别比较大，但以电气实现的功能为主制定选型的标准是比较好的方式。

2.4 电线的选择

电缆的选择在制定器件的选型时已经列进去了，这里不需要单独制定，而电线主要针对的是电柜里面的接线，颜色是可以标准化的，譬如动力线、230VAC控制线、24VDC 线等等可以指定加以区分的颜色。而线径则根据保护开关设计，所以先计算电路的电流，然后选择相应规格的保护开关，再根据保护开关确定线径，并规定线径只能由保护开关来改变，即要求在两保护开关之间的线路应该有一至的线径（不论两者之间是否有其他器件），即使由保护开关分出若干过子线路，这些线路的线径都要由之前的保护开关确定，譬如之前的保护开关为35A,选择线路为10mm2 , 则到各子保护开关的线路都为10mm2，这种设计是基于当某一个分支电路过流时不会因为线径选择过小，其前面的保护开关不跳闸，而导致引起火灾的情况发生。

通过保护开关来选择多大的线径是可以制定标准化的，在选择线径时还须考虑电压特性和输送距离，由于24VDC的电压降比230VAC大得多，所以其线径应该选择粗的一些，若某线路输送的比较远，线径也应该粗一些。

另外说明的一定是，保护开关的选择一定要适当，尤其是电机保护开关，其设定范围必须包含电机的额定电流，而在使用时即设定为电机的额定电流。

3图纸中的标准化

设计直接在图纸上体现，故很多标准化可以从图纸上看出来，它包括器件的命名，电缆的命名，图纸结构、功能组的命名，电柜的命名，器件符号样式等很多方面，这里以德国电气专业绘图软件Eplan来讲解。

3.1图纸结构介绍

功能组是图纸设计的核心，顾名思义，即是把图纸按照功能划分到不同的部分，其优点就是把控制电路分块，并与现场控制区域对应起来，便于看图和后期的维护，其次是便于图纸的结构化设计和器件的命名，这点在下面对Eplan图纸的结构介绍中可以看到，功能组在Eplan中称为”Higher‐level assignment”(翻译为“高级别分配”)，功能组包括标准功能组和现场控制功能组两部分。

以"ST"开头的部分为标准功能组，这种功能组在不同类型的机床、或者项目中所代表的功能不变，电路图在不同项目中改动很小，或是只做局部的调整，以"EX"开头的部分为现场控制功能组,根据不同的现场控制工艺流程，可能调整名称或者改动电路。

例如一般标准功能组可以描述如下：

=ST01 :标准规范，目录，元器件布局等

=ST11:主电源供应，电路配送，辅助电路

=ST21:NC系统

=ST31:PLC系统

=ST41:急停电路及各按钮、灯操作元素

而现场功能组根据不同的应用场合是不一样的，说一个简单的例子：

=EX01: 送料控制

=EX11: 加工控制

=EX21：出料控制

当然实际的工艺比这个应该复杂！所以需要规划得更详细一些。

图纸结构由两大类的规划实现：页结构和器件命名结构，而器件命名结构又包括通用器件、端子、接插件、电缆、PLC模块等的命名结构。

<1>、页结构

A、=功能组+安装位置‐页名

这是Eplan软件默认的页结构，也是最严格的结构，页名由功能组+安装位置限定，用这种方式绘制的图纸，基本上采用的是试探性查图方式，试探性查图就是先随意翻到某页，然后再根据该页的功能组号和位置号确定朝前翻还是朝后翻，当电柜数量不超过三个时，建议采用这种方式，因为试探性查图有它的好处，就是你在查图时，使用的交互参照索引可以提供给你详细的信息，譬如通过一个中断点的交互参照，你可以了解这个断点将会连到哪个功能组，会连到哪个电柜，即使此时你还没有翻到那个位置。

以下使用的是“=功能组+安装位置‐页名”结构生成的图纸预览：

看上图可知，在每一个“=功能组+安装位置”的限定下，页名都从1开始逐步增加。

下面是标准的Eplan绘图区右下角的一个截图，从这里也看到了图纸的设计框架：

第一行”=U31”表示功能组”=U31”，第二行”+F03”表示安装位置，第三行表

示当前页号，第四行表示在=U31+F03下的总页数，故此图纸页是

以”=U31+F03”为标志的总页数为8页的第4页图纸。

在使用此结构的图纸中，有时一个完整的电路贯穿若干个安装位置，譬如急停电路，如果在相应的安装位置中画出相应的电路部分，会把一个完整的功能电路给拆分成很多不同的部分，看图极不方便，此时可以定义一个通用的安装位置”GEN”，它不是指电柜，而表示一个通用部分（General的简称），一些流程式的电路可以画在该图中，如下图的急停电路：

用几个连续页把这急停电路给画完，用户看图时一气呵成。总线布局图，一些连续的以现场驱动模块为主的电路均可以采用这种流程式的画法。

B、=功能组‐页名

该结构的页名仅由功能组限定，当电柜数量比较多时，尤其是自动线，使用第一种方式将会使查图变得非常复杂，而此方式则不考虑电柜对页名的限定，该方式既兼顾了试探性查图的优点，又避免了电柜过多时，查图的困难，此结构特别适合于大型自动线项目。

以下使用的是“=功能组‐页名”结构生成的图纸预览：

从上图可以看出，在每一个“=功能组”的限定下，页名都从1开始逐步增加。

下面是标准的Eplan绘图区右下角的一个截图：

第一行”=E11”表示此页的图纸属于功能组”=E11”，第三行表示

当前页是以”=E11”为标志的总页数为3页的第1页图纸(请注意

这里的限定仅是”=E11”，而不是”=E11+F01”)。图纸中位置的索

引也将会类似于”=E21/2.3”,而不会出现“=E21+F01/2.3”的情况（这是因为页面不再由安装位置区分的缘故）。

C、‐页名

全局页名结构，页名在整个图纸中都是唯一的，其查图是绝对确定性的，交互参照明确指定了位置，非常容易找到对应的位置（特别适合于刚入行的电气人员使用，国内传统的

图纸以及很多日系图纸都是这样使用的），国内很多朋友可能喜欢这种方式，但我觉得它缺少了试探性查图的优点（无法从交互参照上看出含义），个人不喜欢。

以下使用的是“‐页名”结构生成的图纸预览：

从上图可以看出，每一个页名都不一样，其不受“=功能组”和“安装位置”的限定。

下面是标准的Eplan绘图区右下角的一个截图：

第一行”=E31”表示此页图纸所实现的功能属于功能组”=E31”，第

三行表示当前页是工程图纸总页数为244的第25页(请注意这

里页没有任何限定，是唯一的)。图纸中位置的索引也将会类似

于” 2.3”,而不会出现“=E21+F01/2.3”或“=E21/2.3”的情况（这是因为页面不再由功能组和安装位置区分的缘故）

D、+安装位置‐页面

该结构的页名由“+安装位置”位置限定，实际使用的场合比较少，主要用在电气逻辑比较简单、以控制盒来区分电路的场合。譬如一个急停系统单独作为一个图纸来设计时即可以考虑这种结构，因为不存在功能上的区分，而只是急停控制器安装在不同的区域，采用“+安装位置‐页面”的方式比较适合。

综上可以看出，对页结构的选择是根据项目的特性来定的，同时不同的公司选择的页结构可能不一样，但一个公司内的设定应该尽量一致。

<2>、器件命名结构

同页结构一样，器件命名结构也可以随意定义，并且也可以确定是否由“=功能组”和“+安装位置”来限定，其也有“=功能组+安装位置‐器件名”、“=功能组‐器件名”、“‐器件名”、“+安装位置‐器件名”等结构形式。

A、=功能组+安装位置‐器件名

这是Eplan软件默认的器件命名结构，器件的全称(即唯一标志)为：=功能组+安装位置‐器件号，此结构适用于拥有多个功能组以及多个电柜的场合，大型自动线使用此结构有着非常大的优点，后面将会比较几种结构的区别。

让我们来确定一下在这种器件命名结构体系下如何确定某页的器件的全称，如下左图：

第一行”=U31”表示器件所属的功能组”=U31”，第二行”+F03”表示器件所属的安装位置，故此页中的器件全称应该是=U31+F03‐器件名，譬如该页中

有一个”‐K1”器件，则其全称应该是” =U31+F03‐K1”，但当某一个器件的名称前被特别限定后，则遵循覆盖原则，如下图：

图中的”=E11‐V13”其全称应该是”=E11+F03‐V13”，右侧的端子也应该是”=E21+F03‐X1:27”

B、=功能组‐器件名

器件的全称(即唯一标志)为：=功能组‐器件号，此结构适用于拥有多个功能组而只有一个电柜的单机控制系统使用。

C、‐器件名

此结构规定器件名全局唯一，在国内用得很普遍，但事实上它用在简单的单功能组、单电柜的单机控制系统上较适合，用在其他场合并不好。

D、+安装位置‐器件名

器件的全称(即唯一标志)为：+安装位置‐器件号，此结构用在功能组较少，而电柜数量超过一个的场合。

下面探讨一下“=功能组+安装位置‐器件名”和“‐器件名”命名结构的优劣。

在多功能组、多电柜的情况下，“=功能组+安装位置‐器件名”结构要明显优于使用 “‐器件名”的结构，这可以从两个方面考虑：

⑴、先说国内的用法：器件名（全局唯一），此方式看似简单，但对于实现标准化非常不方便，最大的问题就是对电路图的拷贝，使用：=功能组+安装位置‐器件名 方式时，电路拷贝到新的位置后，名称几乎不需要做任何改动，而对于传统方式，为了避免重复，拷贝过来的所有器件名/端子号/电缆名称等都要重新命名，由于命名一般是按照数字排列，这样甚至于要改变一系列器件的名称。

如下图的一个星三角启动（采用“=功能组+安装位置‐器件名”结构）：

接触器”‐K02M1”的全称为” =U31+F03‐K02M1”,这样当我们把这个电路图拷贝到功能组”=U21”中时，根本不需要改变它的命名，因为它的全称已经变为：” =U21+F03‐K02M1” ， 其它的如端子、电机、电缆的名称也是一样的。

⑵、使用：=功能组+安装位置‐器件名方式，可以由图纸快速找到现场的器件，或者由现场的器件快速定位到相应的图纸，传统方式是无法实现的。尤其是对于比较长的自动线，当在长达1公里的线上，如何快速由图纸找器件或者由器件找图纸是非常重要的，否则用传统方式，如此庞大的图纸会让人摸不着头脑。

对于一条大型自动线，一般都有相应的工艺流程图或者布局图，这些图纸规划了相应的现场功能组所处的位置，如上图星三角启动电路中的电机全称为“=U31+V.O‐M02“，其中”+V.O”表示现场安装（后面会讲命名规范），由器件命名并参照工艺流程图我们很容易找到此电机所处的位置，如果是电柜内的器件，也是先根据器件全称找到所处的电柜，再在此电柜中找相应的器件。反过来由现场器件找图纸中的位置也类似（后面会讲查图方法）。

以上讲了页结构和器件命名结构， 目前，在大多数自动线中使用的结构如下：

页结构： =功能组‐页名

器件命名结构： =功能组+位置代号‐器件名

为了在页中体现器件的位置，实际设定的页命名方式为：“高级别功能带着位置描述”，此方式的特点是 页命名仍旧为 =功能组‐页名 ，但在每页的附加信息中设定了位置描述，从而可以实现如下的显示结构：

事实上上图是属于“=功能组+安装位置‐页名”的标准框架，但由于采用了上述定义，也可以用在“=功能组‐页名”框架下，实现对器件的位置规定。

熟悉该图纸的用户很少去看页面目录，而是根据经验迅速定位到某一部分的页面，而这种定位就是根据功能组的划分定位的，同样的查找某个器件所在的页面也需要根据功能组和电柜进行试探性查找。

在设计了合理的结构后，绘制电路时也需要遵循一些原则：

<1>、属于不同功能组的器件必须画在它所属的功能组下(但PLC的I/O点以及一些连接点比较多，且连到很多不同的器件上的控制单元除外)，但不一定画在与之对应的位置下，若所画的位置与器件所属的位置不一致，则在器件名字前加位置限定，或者使用位置盒加以限定。

<2>、即使在同一个功能组、同一电柜下画图，也应该遵循按照功能逐渐完成电路的方式画图，譬如，针对电机，其包含动力电路和控制电路，我们应该在一页画某一个电机的动力电路，然后在随后的第二页、第三页画控制电路，而不是把多个电机的动力电路画在一起，然后在随后的若干页中画他们的控制电路，这种方式的唯一好处可能就是节约一、两张图纸，却破坏了画图的连续性，不利于看图和图纸的修改，同时降低了图纸的标准化（可以比较一下，多个电机交织的画在一起的电路便于拷贝还是电机独立绘制的电路便于拷贝）。同样的道理，一个功能组下的控制按钮画在一起，传感器画在一起，等等。一个功能组下先画什么，后画什么，脑海中要有清晰的结构，并且所有的功能组的画图顺序都要一样，不要这个功能组下的按钮画在传感器前面，然后在另一个功能组下，按钮画在传感器的后面了。

3.2 功能组的命名以及划分

功能组的名字不要随便乱命名，需要考虑到用户看图的方便性，对于除了全局页名结构外的其他页结构，毫无疑问，我们看电路图采用的是试探性查找法，比如我们需要翻到”=U21”功能组的电路图页面，随便在中间翻到一页所属的位置为”=U31”,因为”=U31”的数字 比”=U21”的大，意识到应该是往前面找，而不是往后面找，又翻到了”=U11”，就会意识到应朝后找，这就是安照数字的排列方式命名的好处，如果你命明了两个功能组分别是”=qwa”和”=dfg”,当用户找到”=dfg”后，想查找”=qwa”，但他不知道应该是朝前找还是朝后找。

所以功能组应该是相同的字母加上不同的数字组成，而图纸的先后顺序应该按照功能组中数字部分的排列方式放置。标准功能组和现场控制功能组应该使用不同的字母区分，如上面的”E”和”U”，而排列上标准功能组位于现场控制功能组的前面，并且在所有的绘图中采用同样的规定。

自动线、机床的平面布局图（附带着功能组的划分）可以添加到电气图纸中，或者刻在铭牌上，并安装在电柜的侧面。

现场功能组一般根据工艺流程划分，属于一个工位的所有控制对象、传感器、操作元素均划归到一个功能组，但也不是绝对的，有些控制对象贯穿多个工位，譬如输送机构，

若把它位于某一工位的部分划归到这个功能组，则会把一个完整的输送系统拆分到多个功能组，这样的图纸结构不好，应该把它单独拿出来作为一个功能组进行设计。这些功能划分应该在图纸设计之前完成。

自动线的现场功能组一般按照工艺流程来划分,但对于一些单机则使用机床结构剖析方式来划分.

3.3 电柜的命名

按照“=功能组+安装位置‐页名”方式，我们在看图纸时，先找到功能组，然后注意到功能下面的电柜号，最后才找到相应的电路，譬如当我们想找器件“=U31+F03‐K02M1”时，试探性翻阅，先找到了功能组“=U31“，但它下面又因电柜不同而把电路分成了不同部分，这时若找到了”+F02”，我们知道应该是朝后找，因为+F03”的数字比”+F02”的大,毫无疑问，电柜的命名也像功能组一样，应该遵从数字排序规则。

在采用“=功能组+安装位置‐页名”结构下，是不是画图时应该把所有的电柜都要归到功能组中呢？譬如一个功能组是由多个电柜中的不同器件实现，是不是在该功能组中，应该针对每一个用到的电柜分类画图呢？答案是否定的，当电柜数量多时，不仅画图不方便，看图时更是痛苦，因此应该对电柜分类，有些可以作为安装位置来区分电路，有些则不能，我们可以对现场的安装位置分类，这样也便于看图和方便明白此位置的特点。

○1、主电柜：配送电源和总体控制，独立于功能组，可作为“安装位置”对“页名”进行限定，即其里面的器件可能在不同的功能组中用到。（譬如使用字母F,如电柜名：+F01,+F02）

○2、现场控制柜：实现多个对象的控制，这些对象可能控制着不同的功能组中的设备对象，其独立于功能组。（譬如使用字母N,如电柜名：+N01,+N02）

○3、功能柜：实现一个或多个对象的控制，但这些对象属于同一个功能组，其依赖于功能组，即其里面的器件都是为这个功能组服务的，故它不需要作为“安装位置”来区分电路，而是在电路中采用位置盒的形式来确定器件所属的电柜。（譬如使用字母L,如电柜名：+L01,+L02），考虑到我们会专门使用一个功能组绘制PLC及其分布模块的电源以及I/O地址预览表，譬如上面图中的”=E41”功能组，定义”Gen”绘制现场分布模块的总线连接图及总线地址分配，有时功能柜中可能包含分布式模块，这时需要把功能柜作为“安装位置”来限定页面，所以PLC预览功能组是一个特例，他可能包含”功能柜”这个子目录，但是在其他功能组中一定不能容许，同时规定这些”功能柜”一定位于其他类型的柜子后面，这符合试探性查图法。

○4、分线盒：纯粹用于连接电路，不参入对象控制，其依赖于功能组，使用字母”KK”,如”+KK01”,”+KK02”,而”=U21+KK01”和”=U31+KK01”属于不同的分线盒。

同时说明，在功能组中”Gen”通用部分位于所有电柜前面(当然也可以不采用”Gen”,而把这部分电路放在某个电柜下面)，主电柜的电路一定在现场控制柜的前面，譬如在”=E31”中，”+F04”一定是在”+N01”的前面，这样的规定也就满足了试探性电路查找法。也许有些人感觉使用本文的设计结构，在使用试探性看图时没有那种“当前页/图纸总页数”的简单结构模式方便，但这只不过就是使用电子表和机械表看时间的差别，电子表可以直接显示出时间，机械表的时间需要转换一些才能读出，然而使用久了，这个差别几乎体会不到。有时为了用户更加快捷的了解图纸结构，我们可以把图纸的目录结构截取下来放在图纸的开头部分。只得说明的是，这种对电柜的分类方式，只是我个人的一种设想，比较复杂，可以借鉴

使用。

以上的电柜命名规则主要针对的是有“安装位置”来限定页名的结构情况下使用，如果采用“=功能组‐页名”，或者其他一些非“安装位置”限定页名的结构时，可以不需遵循，但通过不同的命名区别对待不同的电柜类型可以方便查图。

3.4 器件符号图形的标准化

在一个公司里，所使用的图形符号应该是统一的，并尽量符合国际标准，如果使用的是Eplan，则不需考虑这些，因为它已经提供了相当完善的图库。

3.5 器件的命名

保险使用”F”，继电器使用”K”,按钮使用”S”,指示灯使用”H”等等,Eplan中已经规定，但若使用其它软件，则需要制定系统的命名规则，以下举一个我使用的命名规则：

接触器：”K”+xx+”M”[+x] ; 继电器：”K”+xx [+”A”+x]（”x”表示一个数字，’[ ]”表示可选，根据情况可以使用）

譬如一个电机M03若仅使用了一个接触器，则命名为”‐K03M”,若是正反转控制，则分别命名为”‐K03M1”,”‐K03M2”,继电器如之类似。

3.6 电缆的命名

针对不同的控制对象，电缆的名称也应该加以区分，由于一些电缆的命名和器件有关，故其名称和器件的规则一样，譬如一个电缆的名字为”‐W01Y1”,若它属于功能组”=U22”,电柜”+F01”,则全称应该为”=U22+F01‐W01Y1”。当电缆用于连接两个电柜时，电缆源头所属的电柜和功能组用于电缆的位置限定，而电缆的命名中则包含电缆目标信息，这样从一个电缆名称的全称则可以看出电缆的源头和目标，（必须确保电缆两头的名称是一样的）如下图（来自Eplan5）：

当前工程为“BL05“，左边的电缆来自”=E31+ZS01”,而不属于当前页的电柜，在画图时，应该位于虚线框内，其名称也应该为：“= E31+ZS01‐W1E41BL05”;右边的电缆在当前页为源头，其属于当前页的电柜,其目标是到”BL03”工程，故命名信息”‐W1E41BL03”中包含目标信息：”BL03”，而该电缆的全称应该是：“=E41+BL05‐W1E41BL03”,这个名称就应该是在电缆两头挂标牌时用的名称，从中可以看到电缆的源头和目标信息。

电柜之间连接的电缆设计应该注意：保证其由一个电柜来，到一个电柜去，不容许电缆的某一头接到多个电柜，同时，非屏蔽电缆的两头尽量使用端子转接，这是因为若直接将多心电缆连到电柜中的不同器件上，会由于器件的位置不同，导致电缆中的某些线暴露在外过多，而有些线则露得很少，不美观，同时施工现场的线路连接没有电柜制作过程中接线那样方便和容易控制质量，对于屏蔽电缆，设计时应该尽量使用芯数较少的电缆（这样需要增加电缆数量来达到芯数较多的电缆的功能），并尽可能的直接连接到器件，避免中

间的转换环节，以防止消弱屏蔽效果。

3.7 线路走向、线号和端子的命名，如下图（来自Eplan P8）：

线路F04_514U表明是从”+F04”电柜的端子514上引出的线，其命名规则是 当前电柜号+端子号，倘若不是由端子过来的呢，这主要指的是同一个电柜中的电路，因为不同电柜之间的连接必须是通过端子实现，不容许从一个电柜的非端子器件直接连接到另一个电柜的非端子器件上（IO连接、一些很少情况的抗干扰电路、电缆和主动力电源，如母排等除外),此时可以通过器件名加以限定：[功能组名+”/”+]器件名+”_”+器件连接端子号（e.g. “U21/A19_1”表明其线路来自功能组”=U21”中的器件”‐A19”的1号连接点，若不同功能组中不存在”‐A19”的重名，可以省略功能组名，而命名为：”A19_1”），值得说明的是线路（Epaln 中称为中断点）命名最好设定为全局性的，使其独立于功能组和电柜，这就要求其在整个图纸中都不要重复，否则Eplan的自动连接系统可能会把名字相同而功能上没有任何关系的线路连接在一起，而导致不便于查找的错误。线路所起的作用是把不同页面的电路连接起来，在同一页面中每一段由器件分割的电线是不需要命名的，只有不同页面之间的电路连接才需要命名。对于在电线上挂线号有两种方式可以选择：

I、电线接到哪个器件的连接点上即以该器件名字+连接点命名，如线的一端接在继电器”=U21+F02‐K01”的”A1”上，另一端来自PLC的输出模块”=E41+F04‐A008”的25号端子上，则连接到继电器的线号可命名为：”=U21‐K01:A1”,而电线的另一头（在PLC端子处）的线号为”=E41‐A008:25”(由于器件所属的位置明确，故可以省略电柜名称)，这种方式在后期维护中对于更换器件带来方便，以及电线脱落时可以迅速找到相应的位置接上。

II、线号命名规则与上类似，只是把线号的位置互换一下，即线号的一头挂的线号表明其线路来自某个器件的连接位置（源位置），而不是目标位置，此时若源来自另一个电柜，则命名中电柜名不能省略，这种方式的好去就是在后期可以很方便的查找电路，譬如，对上面的连接，继电器”=U21+F02‐K01”的”A1”上连线的线号是”=E41+F04‐A008:25”，则我们不需看图纸就知道其来自哪个PLC输出模块的IO点。

III、连接点命名

它是I的一种简化方式，即只标志器件的连接点，如线的一端接在继电器”=U21+F02‐K01”的”A1”上，则连接到继电器的”A1”上的线号可命名为：” A1”，而没有功能组或者位置的限定。

IV、其他命名系统

如由Epaln自动产生的线号，遵循数字增减规则，还有其他的一些譬如使用电压等级来规划等等。

毫无疑问，在电柜制造过程中，方式II会比方式I在线路编号时稍微复杂，接线人员也更容易犯错，但其带来的好处比方式I更有效。

欧洲的设备制造商一般采用I或者II、III的形式，它们的原理图绘制得非常详细，可以做到使用原理图接线和调试，其原则就是器件的连接点绝对清楚和准确，线号的作用只是在设备维护时，更换器件时起到线路标识的作用，使用I或者II、III的形式时，不需要在电气图纸中绘制线号（只需要在电气配盘工艺中加以规定即可），其好处是图纸显得干净整洁。而以日本为主的一些设备供应商则有着非常详尽的线号命名规则，它们的原理图一般绘制得不是很详细，靠的就是带有线号的接线图来识别电路，个人比较倾向于使用欧洲规则。

对于设计中需要使用端子的地方可以作如下规定：

○1、与电柜外部相连的电路应该使用端子转接（譬如连接到现场元器件以及外部的分电柜）。

○2、电源配送使用端子（主要指的是并联电柜之间的控制电源230VAC和24VDC的分配使用连接端子）

○3、为了扩充器件的连接点使用连接端子（主要是为了防止一个器件的一个连接位置接过多的线）。

○4、用于电路分流，当一个控制主电路连接到多个分支电路时，主电路的线径可能大于分支电路器件所能连接的线径，或者当并连时无法连接到分支电路的器件上，这是可以采用端子排分流，或者在分支电路的器件上使用线径转接器。（以便让器件能够连接更大线径的线路）

端子排、端子号的命名也需要考虑，譬如针对端子排，”‐X01”连接动力电路（或者是外部电路），“‐X02”连接控制电路，而控制电路一般包括230AC和24VDC等，值得说明的是，一个工程图纸内电柜与电柜之间的连接应该使用“‐X02”，而不考虑电柜是属于外部的，这是基于简化设计考虑的。可以规定200‐399用于230V，而400‐599用于24VDC，这就规定了端子号一定要使用数字，因为Eplan可以通过数字对端子图中的端子进行排序。毫无疑问，端子也属于器件，譬如上面图中的端子408，其全称应该为：（假设其在”=U31”的”+F03”柜中）：=U31+F03‐X02:408,与其它器件的区别在于，除了功能组和电柜对其限定外，还有端子排名称”‐X02”限定，也就是说在” =U31+F03”中”‐X01:408”和”‐X02:408”是不同的端子，当然由于对端子的数字范围加以规定，”‐X01”和”‐X02”中的408不会同时出现的。

3.8 绘图时考虑图纸的易观察性，减少看图时人为的疏忽

○1在原理图中，元器件位置的摆放尽量在竖直位置上摆放，而不应该在水平位置上摆

放，尤其当电路比较复杂，而器件的摆放在水平和竖直位置上都有时，看图时就可能疏忽某个方向上的器件。如下两个图（Microsoft Visio绘制）：

也可以全部水平放置，但不要使用混合放置，即水平与竖直方向上都放置器件，大器件

还不会让人疏忽，但小器件如接触器触点等很容易在某个方向上被人忽略掉，可以看到本文

提供的示例图全部为竖直放置。

○

2 在不同位置绘制零伏和非零伏电路 最常用的控制电路是230VAC 和24VDC 电路，可以将230VAC 和24VDC 电路放在图纸

的上方，将0VAC 和0VDC 放在图纸的下方，让看图纸者可以很方便的区分电路，减少犯错

误的可能性。

○

3 PLC

输入点朝上，输出点朝下 这样便于看图者快速查图，如下图(来自Eplan P8)：

○

4图纸中使用PLC 预览图 这样有两个好处：一是便于用户快速检索I/O 地址，二是便于在设计过程中查错，因

为Eplan 能够自动检查I/O 地址使用重复，I/O 地址未定义等常见的错误。下图为Siemens

S7本地I/O 模块的地址预览图(来自Eplan P8)：

○5选择合适的页面结构

上面已探讨过各种页面结构，需要针对特定项目使用合适的结构。

○6对于大工程多电柜的图纸使用总线结构，电源配送结构，让用户可以很好的了解总

体结构

总线连接(来自Eplan P8)：

24V配送电路(来自Eplan5)：

○7对于故障检测之类的传感器，可以标明开关信息所代表的意思，如下图：

⑧增加对结构、器件命名规范的说明

新型的图纸相对于传统的没有结构划分的图纸而言，首次接触到的人员可能在理解上有些困难，这就需要有关看图说明的信息，同样的器件命名规则也如此，譬如下图：

同时有相关的文字性说明会更好。

<9>、设计中应尽量考虑避免接线中的不确定线

○1、每一个器件的连接点都应该标出，如上图中的PLC输入点号在实物中可以找到，都标出，按钮的接点如”13,14”也都已经标出。

○2 、接线位置应该规定，如左

图，”‐S719”的21处应该是从”‐S718”的13处

接过来的，而不是从”‐S716”的13处接过来

的，即使这样接不会影响到电气功能，但规

范就是如此。

Eplan软件在绘图过程中可以规定接线

位置，如下图(来自Eplan5)：

“‐S701”的13号接线可以从”‐S702”的22

处接过来，也可以从404号端子接过来，但

图中通过符号已经规定它只能从”‐S702”的22处接线。

○3、端子的名字不应该设计到相同:有些设计人员可能把通过跳线短接在一起的端子命

名相同，譬如都叫400,这就会增加接线中的不确定线，因为接线人员不知道应该从这多个400的哪个端子上接过去，维护中查线也会不方便，所以端子名一定不要相同。设计时端子两头只容许各接一根线，不容许并线，若需要，可以通过增加端子来接多出来的线（此时，端子之间通过跳线连接）。设计时另一个值得注意的问题是，一个接线点上不容许并接3个或3个以上的线，一是连接不美观，而是卡线不可靠，此时可以通过使用端子来解决，或者把这些线分到等电位的不同接线点上(Eplan5的原理图规定了接线点，绘图时可以直接画出，如上图)

做到这些后，给接线人员以原理图，就可以配出完全符合图纸的电柜。

3.9 图纸资料的种类

现在的电气图纸可以提供各种类别的资料，譬如原理图、器件布局图、端子图、端子连接图、器件列表、采购单、电缆列表、电缆接线图、连接列表、设备器件连接图等等。

不同的公司可能提供不同的图纸组合用于生产和提供给用户，但对于一个公司应该有统一的标准，以下是我使用过的标准（供参考）：

<1>、原理图（包含图纸预览、PLC地址预览等）

<2>、器件布局图

主要用于指导生产，最终用户也可以使用此图查找器件。

<3>、端子图

包含端子的排布，短接信息，以及与之相连的连接信息（包含针对电缆的连接，事实上，绝大部分电缆的连接都是通过端子转接实现的，因此对于电缆的连接可以在此图中找到相关的信息）。

<4>、部件列表

列出原理图中用到的所有器件的名称、型号、厂家等，以及器件在原理图中的位置，主要方便用户确定某个器件的型号。

<5>、采购单

列出图纸中用到的所有器件的数量统计，主要用于采购和成本核算。

<6>、电缆列表

提供每一个电缆的名称、电缆规格和一些连接信息，主要用于指导采购电缆，以及为电缆做标志等。

<7>、连接列表

可提供、可不提供，如果是批量化的设备生产，为了提高工人的接线效率，会提供这种针对每一个器件的每一个连接点的连接信息的列表，此表在日本和国内的生产厂商用得比较多，欧洲设备商用的比较少，他们很多以原理图为主。

以下提供一个连接列表的样图(Excel格式)：

由于原理图采用欧洲设计模式，对线标没有特表设计，上图中线标一栏可以不用，有关线标的规定，本文中有相应的介绍。

4电气设计结构的标准化

4.1 设计层次规划

每个公司可能都有其自己的设计结构，但若能找到一种较通用的结构，将是一个很好的标准化

○1 现代单工程设计模式（注：正规的结构规划，建议使用Microsoft Visio按照一

定的分析方式进行规划）

○2、现代工程细分设计模式

与模式1相比，模式2将一个工程分成了3个小工程，他们之间独立设计。控制PLC 位于工程2中，三工程之间通过总线通讯，每个工程拥有独立的动力电源和控制电源，这样工程之间的联系比较少（只有总线），故把I/O 分配好后，三个人可以同时进行设计，大大提高设计和制造速度。但由于每一个工程都拥有独立的电源，控制柜数量也可能增加，显然会增加制造成本。我们可以采用折中的办法：若把工程1作为主配送电源（包括动力电源，和各种控制线：230VAC,24VDC ），工程2和3的动力和控制线均来自工程1，这样工程之间的独立性将会将弱，但在设计之初把这些线路都定义好（就像定义I/O 一样），仍然可以让多个人同时进行设计，制造成本虽比模式1贵一些，但与模式2相比，显著降低了成本，模式2适合于更大的系统工程。

以上的系统结构是当今比较流行的总线设计方式：使用动力总线和信号总线，信号总线区域区域2 区域3 区域4 区域5 区域6 工程1电柜 操作面板1 操作面板2操作面板3

中央控制面人机界面

现场驱动

模块1 现场驱动

模块2 现场驱动

模块3 工程2电工程3电柜

工程1

工程2 工程3 动力电缆

现场总线 区域1 区域2 区域3 区域4 区域5 区域6

主电柜

操作面板操作面板操作面板中央控制面人机界面 现场驱动

模块1 现场驱动模块2 现场驱动模块3 动力电缆

现场总线