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1、电气设计培训作者：石治军 设计标准要求及格式规范 前 言 本设计规范共分为四章说明，分别为：第一章，设备设计、第二章，PLC自控设计、第三章，施工设计、第四章，现场施工规范及安全事项。从设计之初到施工现场包含：绘图规范及顺序、配电设计、电气常识及选型要点、可靠接线及安全常识。通过此规范使工程设计人员对“设计”有一个基本概念及全面的认识，掌握一些基本的格式及技术要求。 第一章 设备设计 1.1 图纸目录 图纸目录包含:序号、名称、图号、图纸张数、幅面、折合(A1)、及备注. 第 1 页 共 16 页 作者：石治军 图纸目录参照图1的格式。 名称为:本份图纸里面每一设备所对应的电路图标题栏的图名。
2、 注意： 1.图名一定要与图纸目录名称列里的图名要完全一致，不可以有文字表达不同的错误。参照图1和图2的标记处. 2.图号在整个项目里的所有设计阶段都是唯一的,图号可以根据项目签定合同的时间或者是项目的工程代号来编制. 3在图号后面标明本图号的张数及幅面。 1.2 说明书 第 2 页 共 16 页 作者：石治军 说明书：作为与外界沟通的一个初步介绍，应尽可能详细，让其它工程技术 人员看了说明后对本份图纸的相关信息有一个基本了解。 主要内容包含：本图所属的项目、图中包含有那些设计内容、设计依据、设计内容中包括那些设备及容量参数、设计采用的国家标准、与设计有关联的其它图纸、箱柜所采用的色标及其它一
3、些图纸内容所要介绍的地方。 注意：说明书不只针对工程技术人员，也作为电柜生产厂家的生产依据。 1.3 单线图 单线图主要针对一系列动力负载及主要设备的集中绘制,参照上图每个不同控 制元件按图框左边的功能都有固定的位置,包括熔断器、断路器、接触器、变频器、热继电器都有对应的位置。 第 3 页 共 16 页 作者：石治军 单线图的功能信息主要为：每个控制元件的型号参数、每类设备的功率电流及数量、计算负荷及计算电流、每个设备所对应的二次图号。格式参照图4 注意：大部分的控制元件的选型都在单线图中展开并体现出来，下面介绍几种常用元件的选型方式： 1.3.1进线开关： 小型系统一般选择塑壳断路器，大中型
4、系统选择框架式断路器，主要选型技术参数分为： 1）额定电流Ie = A 额定电流根据计算电流来选。 2）极数 三极或四极 极数分为三极或四极，小型系统选择四极，大型系统都设计有母线铜排，每一回路都有刀熔开关隔离选择三极便可。 3）极限运行分断能力Ics = KA、极限短路分断能力Icu = KA 极限分断能力越高越好，各个品牌值都有不一样，主要功能在于 回路中产生较大的故障电流或短路电流时能安全分断故障电流。不产生安全事故，导致其它电网设备故障。 1.3.2保护断路器： 按脱扣曲线分为B型/C型/D型曲线，功能分别为：保护短路电流较小的负载/常规负载/动力负载。主要选型技术参数分为： 1）额定
5、电流Ie = A 额定电流根据实际负载额定电流来选。动力负载因存在启动电流按1.5倍选。 2）极数 一极、二极、三极或四极 配电负载根据需要选择一、二、四极，动力负载选择四极。 3）分断能力N、H、L 动力设备选择标准分断能力即可，其它要求较高的设备选择高分断能力 4）曲线 动力设备选择D型曲线，常规配电设备选择C型曲线，通讯电子设备选择B型曲线。以施耐德C65N举例： 第 4 页 共 16 页 作者：石治军 B型曲线：ln C型曲线：ln D型曲线：ln 注意: 不同品牌的曲线倍率及反时限值都有差别,要根据实际需要选择,如果选择不当,轻则设备频繁跳闸,重则终端设备万一故障,设备得不到保护,酿
6、成重大事故. 1.3.3接触器： 按线圈电压主要分为DC24V、AC110V、AC220V，我国多使用DC24V和AC220V，以AC220V居多。要根据使用类别来选择接触器，主要分为AC-1和AC-3二个类别，如果是感性负载属于AC-3类，非感性负载属于AC-1类，根据实际需要选择即可。主要选型技术参数分为： 1）额定电流Ie = A 与控制设备额定电流相匹配，或稍大。但不可小于负载额定电流。 2）线圈电压 U=V 3）极数 3极或4极 动力负载选择3极，非动力负载根据需要选择3极或4极。 4）辅助触头：根据电路中需要的常开或常闭数量来选择。使用最优的设计方案，尽可能减少辅助触头的使用。 1
7、.3.4热继电器： 热继电器主要为保护电动机而设计,功能为防止电机过载、断相、起动时间过长、堵转时间过长。 选择小型热继电器要与接触器系列尺寸相匹配。大型为独立安装，也可以选用互感器与小型热继电器的组合方法。 除以上选择条件外还要注意电机的额定电流是否在所选热继电器的保护范围内，选大了电机得不到保护，选小了电机频繁跳闸，一定要根据实际电机的额定电流来选择。以施耐德产品举例说明： 一台4KW电机，额定电流Ie = 8.5A 应选择热继电器的型号为LRD-14C/设定范围710A 电机的额定电流一定要在庙宇范围内； 第 5 页 共 16 页 作者：石治军 1.4 MCC柜布置图 MCC柜为马达控制
8、中心动力配电柜，型号主要为GGD与MNS标准柜，尺寸为600、800、1000 X 600、1000 X 2200，柜型及色标根据合同及会议纪要和客户的要求来定，尺寸根据柜内设备及元件的数量来定。在确定柜体尺寸前要查看选型手册了解柜内元件及设备的实际尺寸，选择合适的柜体，便可节约成本。 在设计MCC图时要为每一台柜子标记柜号，以方便生产及施工现场，提高工作效率。以提高柜内空间使用率，柜内设备及元件布置在柜前，接线端子布置在柜后。 第 6 页 共 16 页 作者：石治军 1.5 控制电路图 控制电路分为主回路与二次回路。 1.5.1 主回路： 在绘制主回路时，从电源端到设备末端要明确整个回路中所
9、包含的保护元件及控制元件，电动机的主回路中主要包含断路器、接触器、热继电器。不同设备的控制电路中的元件不尽相同，大型电动机的主回路还包含软启动器，电流互感器，根据变速需要还有变频器。主回路的符号表达及画法参照图6。 下面以电机控制电路为例说明： 1） 断路器：断路器的作用为分断短路电流、过电流保护、隔离。选型中要注意不同的设备选择不同曲线的断路器。参照1.3.2节。 2） 接触器：接触器的主要作用为接通电路，传输电能。只要主回路的电流在所选接触器主触头额定电流范围内即可。频繁启动负载，如电动机电路按AC-3类负载选择。选型参照1.3.3节。 3） 热继电器：热继电器的作用为电动机的断相保护及过
10、载保护，包括堵转，启动时间过长。选型参照1.3.4节。 1.5.2 二次回路： 第 7 页 共 16 页 作者：石治军 二次电路图主要是反映主回路设备的控制电路和信号电路。二次回路的符号表达及画法参照图6。 1）控制电路：对主回路设备接触器线圈进行控制，以达到接通或断开设备电路，根据功能要求不同，其中包括自动手动选择开关，启动及停止按钮，还有二次回路与其它设备的互锁及正反转互锁。如果是PLC控制，电路中加入PLC输出信号驱动即可。继电器输出型可直接驱动接触器，晶体管输出型需要通过中间继电器来转换隔离驱动。 2）信号电路：信号主要为要控制设备的运行信号、停止信号、故障信号。运行信号可通过接触器的
11、常开触点来接通信号灯。停止信号可通过接触器的常闭触点来接通信号灯。故障信号可通过热继电器的常开触点来接通信号灯。这些信号即可通过指示灯显示在现场操作箱或控制柜上，也可输入给PLC，作为程序逻辑控制及上位机对现场各设备的状态监视。 1.6 MCC端子图 MCC端子图的作用主要是集中显示每一个动力柜内电路需要与外部设备连接的接线端子，图中要外接的端子排第 8 页 共 16 页 作者：石治军 根据所绘制的控制电路图为对应的端子标上线号，每个端子排都要有一个唯一的编号，属于那个柜子，比如 +02AA柜端子排JX1：表示柜号为+02AA柜内的JX1端子排，同一个柜有多个端子排编号顺序为JX1，JX2，J
12、X3。，布置方式参见图7。 注意：根据控制电路图短接需要短接的端子，电柜生产厂家是照图接线的，图上没有标明要短接的端子，装配人员自然不知道，电柜运到现场在调试的时候自然就会遇到调试不通的情况，因而浪费很多时间，造成不必要的麻烦。 1.7 设备元件表 设备元件表列出了本次设计图纸里的所有设备元件的数量及型号，并分别以每一个设备设计回路分别列出，此设备元件表清晰的列出了每个回路下的元件清单，方便电柜厂家装配时排列柜内元件及核对型号和数量，方便今后维护时查找 设备及型号。设备元件表的布置格式参见图8。 注意：设备元件表中元件的代号一定要与电路图中的代号相一致，代号混乱第 9 页 共 16 页 作者：
13、石治军 会导致装配过程中安装错误的元件，导致装配的不顺利，同时影响现场调试。 第二章 PLC自控图设计 2.1 图纸目录 图纸目录格式及注意事项参照第一章的1.1节, 参照图1和图2. 2.2 说明书 说明书的格式及注意事项可参照第一章的1.2节,但内容要根据实际情况填写。要体现包含的设计内容，还有铭牌的规格尺寸图。 2.3 设备表 根据PLC设备设计图中所包涵的主要设备有，要注明设备代号、型号、数量及品牌。 设备表中体现系统设计中的主要设备，箱柜的设计在各自的箱柜图中详细列出设备及材料清单 第 10 页 共 16 页 作者：石治军 2.4 自控系统配置图 根据自控项目的大小及网络通讯设备的需
14、要来布置，主要包含网络设备有服务器、客户机、网络交换机、PLC主站、I/O远程站。各上位机与PLC通过以太网通讯，现场设备通过PROFIBUS DP、MEDBUS及其它一些现场总线通讯。不论是以太网设备还是现场总线设备都要体现在系统配置图中，并且每一通讯设备要标明所在的柜号及箱号。参照图10。 2.5 PLC配电系统图 此配电系统主要为PLC系统、上位监控设备及现场各种仪表设备的电源保障，上述所有智能设备经由一台UPS供电，根据系统设备量和要求续航时间来选择3KVA及6KVA的UPS电源。UPS的供电分为单相和三相，如果不是较大容量选择单相供电即可。配电过程中为每一回路选择合适的断路器，保证某
15、一回路故障可及时分断故障电流，不至影响整个系统。 第 11 页 共 16 页 作者：石治军 PLC的模块供电需使用保险端子，熔丝选配2A快速熔丝。根据模块的数量每个模块都要单独配一个熔丝，并预留20%的备用量。参照图11。 2.6 PLC I/O电路图 I/O电路图除了原理接线图外，还包括PLC机架和模块类型参数，包含非常全面的信息，图12中左侧电路中的设备分为柜内设备及柜外设备： 柜内设备要标明柜内元件文字符号及正确的图形符号，每一个信号连接一个I/O点，在图12右侧“信号”列里面标注输入给PLC的信号为常开还是常闭信号。如果是柜外设备除了按以上标注外还要用虚线框表示框内设备为柜外设备，并在
16、图形符号上标明接线端子号及线号。 图12中右侧为模块地址分配及各参数信息，包括模块型号、类型、代号、通道组别、安装槽号、机架号、信号电平、系统柜号，对输入的信号有相应的接线第 12 页 共 16 页 作者：石治军 端号、元件代号及功能说明。这些信息表达电柜中PLC所装模块的身份，为生产、调试、维修过程提供了足够的信息和极大的方便。参照图12。 2.7 PLC柜布置图 PLC柜的尺寸一般为非标，如果安装在电气室要与其它公司标准柜相匹配，除此之外PLC柜的尺寸根据内部所装设备清单来定，在确定柜体尺寸之前要了解每一设备元件的外形尺寸，再合理布置设备清单里的所有设备，最后确定柜体尺寸。 在布置柜内元件
17、时让柜内空间得到最大化的利用，可以的话预留一定空间为后期增加元件。正确的布置方法：PLC本体和扩展模块、扩展单元、直流电源安装在最上层，第二层安装分配电源的各路断路器及保险，第三层安装输入输出中间继电器，如果继电器数量不多而断路器层有足够空间也可以与断路器安装同一层。最后第四层为端子排安装，如果是贴墙安装没有后开门只有前开门维护的柜子，在这种情况下端子排为柜前布置，正常情况下根据合理应用空间的原则端子排应布置在柜后，为后开门维护。 第 13 页 共 16 页 作者：石治军 PLC柜的接地分为工作接地及保护接地，分别安装两个接地铜排或铜条，接地电阻要求不大于4，如果只有一个接地网络，接地电阻不大
18、于2的情况下也允许共一个接地网络。最后标明电柜外形尺寸、安装元件层与层的间距并附上柜内设备清单。布置格式参照图13。 2.8操作箱布置图 就地操作箱按环境分为户内式和户外式，按结构分为单层门和双层门，按安装方式分挂壁式和立柱支架式，不管何种结构柜面布置及柜内安装是一样的。与PLC柜一样，同样根据箱内设备数量及元件外形尺寸来确定操作箱的尺寸，例如：400X200X500，如果箱内没有任何元件布置或是一些小型元件，只是箱面布置一些开关按钮及指示灯，箱深可以定为200MM， 若箱内要安装比较多或比较高的设备元件，箱面要安装控制器之类占用一定深度的设备，箱深可视情况定为300MM。 如果箱内有一定量的
19、设备元件布置，也要有布置层次，第一层布置断路器及第 14 页 共 16 页 作者：石治军 保险，第二层布置接触器及继电器，第三层布置接线端子排。箱面布置要排列整齐，每个设备的操作范围要有明显的间隔距离，便于区分每一设备的操作区域，每一就地操作箱一般都少不了急停按钮、自动/远程手动/选择开关，其它按钮及指示灯的多少取决于功能要求。除了兼顾美观和排列整齐外要根据规范来布置，指示灯应布置在最上方，带灯按钮布置在中部，按钮及选择开关布置在下方。在运行过程中不论操作什么开关按钮都不应遮挡对指示灯的视线。 最后标明箱体的外形尺寸，及开关按钮间的开孔间距，在箱体正上方标注操作箱代号或箱名，开关按钮的名牌尺寸及每一代号对应的题字内容。同样要附上设备元件清单。参照图14。 第三章 施工设计 3.1 图纸目录 第 15 页 共 16 页 作者：石治军 3.2 说明书 3.3 材料表 3.4 MCC柜端子接线 3.5 PLC柜端子接线表 3.6 操作箱端子接线表 3.7 平面配管及桥架布置图 3.8 照明箱系统图 3.9 电气室布置图 3.10 防雷接地平面图 第四章 现场施工要求及注意事项 页 第 16 页 共 16
