作者：黃迎春
第一節(jié) 目的
1、優(yōu)化電氣控制功能，消除設(shè)計(jì)缺陷。
2、形成控制功能模塊，設(shè)計(jì)中調(diào)用功能模塊，提高設(shè)計(jì)效率。
3、采用模塊化、層級(jí)化設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)圖系統(tǒng)性更強(qiáng)、包含的信息更全面、格式更規(guī)范、更能節(jié)省電器投入成本、便于快速查閱。
第二節(jié) 功能模塊化
一、第一層功能模塊：基本功能模塊
由完成某單一功能的控制電器組成一個(gè)基本功能模塊，如星三角啟動(dòng)馬達(dá)控制模塊（由接觸器線圈、接觸器輔助觸頭、中間繼電器、時(shí)間繼電器等組成），直接啟動(dòng)馬達(dá)控制模塊，軟啟動(dòng)馬達(dá)控制模塊，料位器電源及料位信號(hào)模塊、電磁閥線圈及信號(hào)模塊，旋轉(zhuǎn)分配器信號(hào)模塊等。
二、第二層功能模塊：完整功能模塊或者區(qū)域模塊
1、區(qū)域模塊
將基本功能模塊按樓層、按樓層的區(qū)域、按指定的區(qū)域范圍劃分為區(qū)域模塊。為了提高可靠性，縮小故障范圍，每一個(gè)區(qū)域模塊元件數(shù)量不要超過10個(gè)，參見《飼料廠電氣系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)圖保險(xiǎn)配置四原則》中的原則四配置數(shù)量；每一個(gè)區(qū)域模塊的火線、零線與其它第二層模塊的火線、零線獨(dú)立不能共用，即從控制中心、馬達(dá)控制中心或PLC箱的工段級(jí)控制電源（支線級(jí)也叫第3級(jí)控制電源）經(jīng)熔斷器引出到所在區(qū)域的火線和零線不能共用。
例1：料倉(cāng)頂聚集在一個(gè)區(qū)域的高料位器、料倉(cāng)底聚集在一個(gè)區(qū)域的低料位器，如果按工段功能模塊塊分組，料位器的電源、料位器的信號(hào)電源線就會(huì)增加很多，為了節(jié)省成本，可以將其分成若干個(gè)倉(cāng)頂料位器區(qū)域模塊，若干個(gè)倉(cāng)底低料位器區(qū)域模塊。
例2：圓筒倉(cāng)高料位器電源和信號(hào)電源可以組成一個(gè)區(qū)域模塊。
例3：圓筒倉(cāng)頂進(jìn)料門開關(guān)到位信號(hào)和電磁閥可以組成一個(gè)區(qū)域模塊。
有的元件和信號(hào)不能嚴(yán)格按線路或功能模塊分組的，可以根據(jù)其功能被使用的先后順序、其功能的主次等方式分類。
2、完整功能模塊
由一個(gè)或多個(gè)基本功能模塊組成一個(gè)完整的功能模塊，如刮板機(jī)完整的電氣功能模塊是由刮板機(jī)拖動(dòng)回路（圖中為刮板機(jī)啟動(dòng)）基本模塊、刮板機(jī)測(cè)速基本模塊、刮板機(jī)電流檢測(cè)基本模塊等組成。
三、第三層功能模塊：工段模塊
以第二層模塊為單元組成的工段模塊，如1號(hào)粉碎線工段模塊、2號(hào)粉碎線工段模塊、1號(hào)制粒線工段模塊、混合線工段模塊等。
第三節(jié) 控制電源層級(jí)化
一、電源選擇
1、概述
控制電源設(shè)計(jì)得是否合理，與電氣元件成本、施工費(fèi)用沒有很大的關(guān)系，但其直接牽涉到控制電源短路故障能否可靠、有選擇性、快速地切除。合理的設(shè)計(jì)可以縮小故障范圍、減少故障排除時(shí)間，提高電控系統(tǒng)整體的可靠性和安全性。
2、電壓選擇
飼料廠宜以220V交流電源為主要控制電源，控制以拖動(dòng)回路居多，電動(dòng)機(jī)的啟停主要采用壽命長(zhǎng)、故障率低的220V交流線圈接觸器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。大多數(shù)220V交流線圈接觸器都能夠由PLC的輸出模塊直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需使用中間繼電器擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)能力，使控制回路最簡(jiǎn)單化。相反直流24V接觸器線圈、交流36V線圈等電壓等級(jí)的接觸器因電壓低，需要的驅(qū)動(dòng)電流就大，需要中繼擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)電流，而使控制回路更加復(fù)雜，投資成本增加。
3、電源不隔離
飼料廠的拖動(dòng)系統(tǒng)一般是采用的380VAC中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（TN-C、TN-S、TN-C-S），因此其交流控制系統(tǒng)沒有必要將中性點(diǎn)與大地隔離，但是需要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家規(guī)范，在飼料廠的防爆區(qū)域（一般指密閉的飼料設(shè)備內(nèi)部）絕對(duì)禁止高于引爆能量的電源進(jìn)入，在防爆區(qū)域必須使用控制電源時(shí)（如部分包裝秤）往往采用低電壓并且經(jīng)過安全隔離柵隔離，使用電源的短路火花能量低于引爆能量。
在非防爆區(qū)域的220Vac控制電源，遍布整個(gè)生產(chǎn)車間，如果零線與大地隔離，遇到某一點(diǎn)對(duì)地時(shí)，既不燒保險(xiǎn)也不跳空開，所以很難找到故障接地點(diǎn)。
4、慎用直流和其它低壓弱電電源
① 環(huán)境：飼料廠設(shè)備外部環(huán)境，雖然不是防爆區(qū)域但是屬于防塵區(qū)域，另外還有鼠害、蒸汽冷凝水、室外潮濕環(huán)境、設(shè)備振動(dòng)大等不利因素，電氣設(shè)備所處的環(huán)境較差，因此接地、短路故障比較頻繁。
② 220Vac電源對(duì)弱電的危害：220V交流電對(duì)其它弱電設(shè)備或弱電元件具有很強(qiáng)的破壞性，遇到220Vac電源竄到其它弱電回路時(shí)，往往成遍大面積損壞弱其它弱電設(shè)備和弱電元件。
③ 禁止交直流大量混用：禁止24V直流電源與220Vac電源共用一根控制電纜中的芯線；禁止同一個(gè)系統(tǒng)中接觸器線圈、電磁閥線圈采用交流220Vac電源的同時(shí)，其它信號(hào)采用24Vdc或12Vdc直流電源；個(gè)別情況下必須用到24Vdc等弱點(diǎn)信號(hào)時(shí)必須進(jìn)行很好的隔離。
④ 弱電隔離措施：在220Vac的箱（柜）內(nèi)或行線槽內(nèi)，無(wú)法完全按規(guī)范隔離220Vac電源和弱電回路時(shí)，弱電回路必須采用帶鋼鎧且同時(shí)帶屏蔽的軟芯控制電纜，并正確地進(jìn)行接地。
二、電源的分級(jí)
1、電源分四級(jí)
① 第一級(jí)電源：生產(chǎn)車間的總電源。第一級(jí)電源必須通過模數(shù)化小型斷路器或熔斷器分配電源到第二級(jí)支線電源。
② 第二級(jí)電源：與工段匹配的電源，或叫干線電源，第二級(jí)電源經(jīng)熔斷器分配電源到第三級(jí)電源，熔斷器一般采用卡軌式熔斷器型接線端子。
③ 第三級(jí)電源：與第三層功能模塊匹配的電源，也叫支線電源。支線電源的零線不能共用；支線電源的往往跨樓層、跨區(qū)域。
④ 第四級(jí)電源：在第二層功能模塊內(nèi)的電源，通過保險(xiǎn)分級(jí)分段，及其配置數(shù)量按《飼料廠電氣系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)圖保險(xiǎn)配置四原則》進(jìn)行配置。
2、電源的保護(hù)電器
① 總線和干線電源保護(hù)用斷路器
電源的保護(hù)電器可以選擇可靠性較高的模數(shù)化小型斷路器，小型短路器的脫扣器選用C型脫扣器，作為總線到干線電源分配的保護(hù)電器。
② 支線和支線后電源保護(hù)用熔斷器
支線電源上電器元件較少，支線負(fù)載較低時(shí)采用卡軌式熔斷器型接線端子，參見《飼料廠電氣系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)圖保險(xiǎn)配置四原則》。
第四節(jié) 編號(hào)模塊化
一、編號(hào)模塊化的優(yōu)點(diǎn)
1、具有相對(duì)獨(dú)立性
電氣系統(tǒng)電控原理圖中線頭編號(hào)設(shè)計(jì)合理，既可以保證工段上部分生產(chǎn)工藝變更、設(shè)備增減、局部的電控原理變更時(shí)，不影響其它已經(jīng)完成的編號(hào)工作，不影響已經(jīng)定制好的設(shè)備箱柜內(nèi)的線頭編號(hào)，減少連續(xù)編號(hào)造成的因一個(gè)編號(hào)變動(dòng)而影響成千上萬(wàn)個(gè)編號(hào)改動(dòng)。沒有規(guī)則的編號(hào)會(huì)牽一發(fā)而動(dòng)全身。
2、易于識(shí)別
即使在沒有圖紙的情況下，根據(jù)線纜上的編號(hào)基本就能判定線纜屬于某一臺(tái)設(shè)備，某一個(gè)工段的控制線纜；能判定是火線還是零線；能判定是重要的干線、支線電源還是某一個(gè)單機(jī)的控制線。
二、線頭編號(hào)的基本原則
1、線路經(jīng)過電氣功能元件（熔斷器、觸頭、輔助觸頭、空開、開關(guān)等）后都必須在線頭上編號(hào)，經(jīng)過只有電氣輔助功能的直通接線端子時(shí)不必變更線號(hào)。
2、號(hào)碼資源也是有限的，線號(hào)不宜過長(zhǎng)；線號(hào)不能無(wú)規(guī)則隨機(jī)編取，應(yīng)按照電氣元件涉及的工段編號(hào)、設(shè)備編號(hào)、接點(diǎn)順序號(hào)編取。
3、設(shè)備編號(hào)執(zhí)行簡(jiǎn)化后的PM設(shè)備編號(hào)方法.
三、編號(hào)模塊化原則
1、電源線號(hào)：4位
干線電源線、支線電源線、支線級(jí)電源線到第二層功能塊之間的線路編號(hào)都為4位數(shù)。百位和千位與工段編號(hào)相同，工段號(hào)從01開始，參見簡(jiǎn)化后的《PM設(shè)備編號(hào)法》；個(gè)位和十位為順序號(hào)。
2、線纜端頭號(hào)：6位
第一層和第二層模塊以內(nèi)的線路編號(hào)都為6位數(shù)。十萬(wàn)位和萬(wàn)位為工段編號(hào)；百位和千位為工段內(nèi)設(shè)備序列號(hào)，工段內(nèi)原料的投入端為設(shè)備順序編號(hào)的開始值，工段內(nèi)原料的出口端為設(shè)備順序編號(hào)的結(jié)束值；個(gè)位和十位為第一層和第二層功能模塊內(nèi)的接點(diǎn)順序號(hào)。
3、零線編號(hào)：7位
工作零線N匯集于零線端子排或零母線排上，過多的零線很難區(qū)分零線的走向，因此對(duì)零線進(jìn)線編號(hào)，一般編為7位數(shù)。百萬(wàn)位為N表示零線，十萬(wàn)位和萬(wàn)位為工段號(hào)，千位和百位為設(shè)備順序號(hào)，十位和個(gè)位為零線或零線端子順序號(hào)。
第五節(jié) 合并原理圖與安裝圖
一、電器元件安裝圖的信息和用途
標(biāo)準(zhǔn)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖除了電控原理圖之外，往往還有一套與電控原理圖匹配的電器元件安裝圖，安裝圖主要用于設(shè)備制造、安裝接線，圖上主要有安裝尺寸、電器元件大致外形、電器元件的功能示意圖、線纜型號(hào)規(guī)格及數(shù)量、線纜走向、端子編號(hào)等。其中很重要的一個(gè)信息就是標(biāo)明了每一根線的去向，如有的安裝圖中采用了接線位置相對(duì)編號(hào)法，但不同的設(shè)計(jì)圖有不同的表示方法。其實(shí)安裝圖中最有用的信息就是箱內(nèi)電線的走向和進(jìn)出箱的線纜走向標(biāo)示。
二、電器元件安裝圖存在的問題
因現(xiàn)代電氣系統(tǒng)圖信息量非常大，如果要在安裝圖中查閱某一根線的走向既要看原理圖，又要看安裝圖，查閱非常不方便，還要花大量的時(shí)間，而且繪制安裝的工作量也非常大。
三、電控原理圖中增加安裝圖中最有用的信息
將電器元件安裝圖中最有用的信息合并到電控原理圖中，只保留電控原理圖，對(duì)電控原理圖中沒有完全表述清楚的，再單獨(dú)列表或配圖。
1、出入箱（柜）的線纜信息可以合并到原理圖中.
2、并聯(lián)線（拱線）走向信息合并到原理圖中.
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