电气硬件设计注意事项.doc

电气硬件设计注意事项
---个人瞎写写, 错误之处请见谅, 假如愿意反馈回来非常感谢。有些图片或者内容来自网络。

1 介绍:
本文介绍常规设备电气设计, 内容包含硬件选型介绍, 解释以及注意事项等, 包含:
· 控制系统选型以及设计, 包含PLC, 触摸屏, 上位机等;
· 低压电气选型以及设计, 包含低压配电部分, 控制部分;
· 外围传感器设备选型, 包含多种传感器, 阀岛等;
· 加热系统选型以及设计, 包含调功器, 变压器, SSR等;
· 其她。

2 控制系统选型以及设计:
2.1 控制系统选型以及设计:
包含PLC, 触摸屏, 上位机等;
· PLC选型依据:
§ 系统复杂程度: 通常来说, 点数在100个之内选择S7 1200比较适宜, 假如再复杂一点, 提议选择S7 300系列或者新款1500系列。
§ 设备价格: 假如设备卖价高, 那就用贵点。
· 触摸屏: 工艺简单, 无需常常屏幕手动操作, 能够选择触摸屏+PLC方法;
· 基于电脑人机界面:
不过对于工艺稍微复复杂, 提议选择基于电脑人机界面, 比如西门子WinCC, 或者Intouch等。

2.2 模块选型
· 依据机械原理图, 计算IO点数, 依据点数不一样, 分配模块, 通常采取24VDC数字量模块;
· 模拟量IO依据现场传感器, 模块数量和电压, 电流输入进行选择。
· 注意模拟量信号负极连在一起接地;
· 尽可能采取屏蔽线, 单端接地。

3 低压电气选型以及设计
包含低压配电部分, 控制部分, 分为:
3.1 系统主开关
系统主开关选型设计, 通常分为:
•       熔断器+隔离开关, 以下图右侧。
•       熔断器+断路器
•       断路器, 以下图左侧。
我们采取仅断路器方法, 选择穆勒断路器。
ü  产品选型时候注意有些断路器分为load侧和Line侧, 这种明确标出必需Line侧进线, Load侧出线, 不然过热分断会有问题; 进口产品通常上下进出线不区分。以下图中间照片。
ü  断路器分断能力, 通常选择常规即可, 分断能力意思是多大电压情况下短路此断路器仍然能够正常断开, 不被烧坏。
ü  假如需要柜门操作单元, 选型时候向供给商咨询提出;
ü  假如开关太大, 比如1200A以上, 提议选择电动合闸功效, 包含电气合闸, 自动储能+手动储能, 机械分闸按钮+分闸指示, 欠压脱扣选项等, 不然开关太重, 不轻易推得动。
ü  选型应该合适留有余量, 比如最大工作电流1.2倍-1.5倍; 主开关关键是过热和过流保护, 首次使用注意电流整定旋钮位置, 比如0.8倍额定值还是0.9倍额定值。

图3 开关类型以及部署

3.2 系统内部220VAC供电
处于安全和设备可靠性方面考虑, 不直接采取系统火线+零线方法来为220VAC设备供电, 而是采取隔离变压器供电, 原因以下:
1, 南方地域电网质量很差, 高次谐波常常烧坏设备, 比如广东, 设备Sitop电源有一次一个月烧坏2次, 她们自己软开启器和变频器也常常出问题;
2, 加装隔离变压器以后, 有安全保护作用;
3, 对于没有N线系统, 采取隔离变压器方法不受系统主进线影响。

注意事项:
· 隔离变压器之前选择1P+N型空气开关; 空气开关脱扣类型为D级; 全部120V以上单相控制或配电回路空气开关必需选择双极空开（1P+N）。空气开关耐压通常最大为三相400V或单相230V, 超出该电压回路必需选择耐压等级高空气开关。
· 合理选择隔离变压器大小, 依据系统容量计算得出, 通常1000VA左右即可;
· 合理计算进线和出线空气开关容量, 通常负载额定电流在空开容量（或额定值）85%左右。
· 隔离变压器一端（n）不能接地, 不然失去了保护作用。

3.3 系统内部24VDC供电
24VDC电源设计注意事项:
· 开关电源之前选择1P+N型空气开关; 空气开关脱扣类型为D级;
· 开关电源取电来自隔离变压器, 这么电网波动以及谐波信号不会对开关电源产生影响, 最少不会烧坏电源;
· 开关电源以后空开容量选型依据通常负载额定电流在空开容量（或额定值）85%左右选择, 不过有些位置输出设备需要合适选大点, 考虑全部电磁阀等都打开情况, 不然工作时空气开关跳开, 影响工艺。
· 对于输出类设备, 需要再输出空开以后增加一个控制点, 方便依据现场情况关掉此路供电。
· 24VDC出线依据电流选择, 20A提议选择2.5mm2以上;
· 选择空气开关时候注意有些空开是直流交流区分, 提议统一选择交流, 因为交流能够分断直流, 反之则不可。注意: 空气开关耐压通常最大为三相400V或单相230V, 超出该电压回路必需选择耐压等级高空气开关。

3.4 小系统以及照明回路配电
    对于试验台性质小系统以及照片回路, 采取漏电保护开关进行保护。

3.5 直接开启电机和泵控制回路设计
  对于没有特殊要求电机和泵, 有以下控制方法:
· 采取空气开关（过流保护）+热继电器（过热保护）;
· 采取马达保护开关（过热+过流保护）;
  我们选择马达保护开关方法, 比较简单, 接线少。
   对于控制接触器, 我们选择交流接触器, 成本比较经济。
   同时接收马达保护开关和接触器触点信号判定是否开启。
注意事项:
· 对于单相或者两相系统系列, 选择空气开关可能没有单极和双极结构, 所以在做单极或双极使用时, 必需使电流经过全部主触点极。
· 接线时候必需选择适宜线鼻子, 而且接紧, 尤其对于10-25mm2粗细电缆, 尤其注意。

3.6 需要软开启电机和泵控制回路设计
    对于大于35KW风机泵类或者需要调速以及定位电机, 此时考虑采取软开启器或者变频器进行控制。
· 软开启器: 开启类型选择电压斜坡+电流限幅, 开启电流选小点, 开启时间选长点即可。
· 变频器: 对于端子排控制, 需要以下信号:
§ 系统正传, 反转;
§ 频率给定, 依据几档速度选择多个DO给定;
§ 故障复位;
§ 报警信号输出
§ 抱闸信号输出（假如电机带抱闸）
· 变频器: 对于总线控制, 需要以下信号:
§ 抱闸信号输出（假如电机带抱闸）
§ 其它信号均可经过总线给定
§ 注意事项: 1, 假如有编码器, 电缆选择屏蔽双绞线; 2, DP插头选择拧螺丝那种, 不是穿刺压紧, 穿刺压紧有时候柜内震动大会出问题。
· 注意事项:
§ 一定选择快熔作为保护设备, 不能选择空开, 不然出问题时候没法起保护作用;
§ 快熔大小严格根据手册推荐来选。
§ 变频器出线不能加接触器, 听说操作不妥会烧变频器;
§ 假如是变频提升或者有快速停车场所, 则推荐增加制动电阻, 不然系统会报错, 当然假如选择带电源反馈变频器除外（会贵一点）;

4 外围传感器设备选型
外围传感器设备选型, 包含多种传感器, 阀门, 阀岛等。
信号直接进模块, 假如需要硬件连锁, 则进继电器, 后到模块。
    柱灯喇叭按钮指示灯等
· 柱灯接线时候注意下, 设备上提议选择粗一点, 远远看过去不会太单薄;
· 喇叭依据用户现场, 通常小空间选择24V安装到柱灯上, 大选择电铃或者高音喇叭, 电铃太轻易坏, 高音喇叭太贵。
· 程序上即使有新报警, 也不能让喇叭一直响, 而是响几秒, 停几秒, 不然出故障时没有即使复位, 可能喇叭就烧了。

5 加热系统选型以及设计
    加热系统选型以及设计, 包含调功器, 变压器, SSR等;
5.1 变压器选型以及控制
    对于石墨加热系统, 需要采取降压变压器对其进行控制。先明确多个概念:
· 变压器铭牌输出电压, 比如0-50VAC, 指是线电压, 就是两个相线之间电压;
· 变压器调功器通常采取是恒流控制, 这个很关键, 因为恒流不会烧坏设备, 短路情况下顶多最大电流一直输出;  

5.2 调功器选型以及控制
    对于电阻丝加热系统, 通常直接采取调功器对其进行控制。
· 模拟量控制4-20ma;
· 调功器余量通常取20%;
· 三相最好带电流不平衡报警。

5.3 固态继电器选型以及控制
    对于单相或者三相加热系统, 能够采取SSR固态继电器对其进行控制。
· 固态继电器能够采取温控器直接输出控制, 或者PLC输出控制;
· 固态继电器安装时需要考虑散热, 散热不好情况下轻易烧坏; 能够采取固态继电器底部涂抹硅胶方法;
· 余量选大点, 通常额定电流2倍左右。 

6其她
依据设备不一样以及用户特殊要求, 设计做对应更改。

6.1母线系统
依据系统电流以及空间情况, 能够考虑采取母排系统, 全部熔断器和马达保护开关以及接触器均可挂在母排上。
空间担心情况下, 主开关亦可挂在主母线上。
6.2现场IO箱
   注意事项: 箱子一定要够大, 300x300或者300x400.不然线会乱成一团糟。

6.3 端子
          连接16mm2 以下导线端子尽可能选择弹簧端子, 连接35mm2 以上导线端子必需选择螺钉压接型端子或铜排端子; 大功率设备, 若出线在电柜下方, 可不选端子, 而将外部电缆直接与设备出线端子相连。当连接导线为单股线（或芯数极少硬线）必需使用螺钉压接端子。当端子上连接设备是直流电磁阀时, 要考虑使用二极管端子, 以预防电磁阀自感电压损坏柜内控制器件。用于接地端子, 必需使用黄绿端子。
电流互感器必需经过特殊试验端子连接到显示仪表或控制设备上。
全部对外接线端子设计必需是一个端子接一根线!