成套那些事儿｜某线缆生产设备电气成套存在问题分析

本周开始剑指工控特邀“西门子技术支持论坛S7-1200/S7-1500/S7-300/400版区版主：黄岑（Zane）”在剑指工控开设专栏“成套那些事儿”，和大家一道摆摆电气成套的龙门阵。

(一)某线缆生产设备电气成套存在问题分析

常用电线颜色定义

• 三相交流 黄/绿/红
• 单相交流 红
• 24V直流 蓝
• I/O线 灰
• 模拟量 白
• 中性线 浅蓝
• PE线 黄绿

1. 空开下出线多股并线
2. 空开上进线多负载并线
3. 空开进出线的线径不一致
4. 不同线径随意并线
5. 线缆颜色使用不规范

1. 接地点错误，无接地效果
2. 未与系统PE连接

1. 未使用编织带接地，接地线不能打圈
2. 未与系统PE连接

1. 接地排截面积小于进线截面积
2. 接地排过多的打孔更减小截面积
3. 接地并线，增加接地阻抗
4. 柜体安装底板，框架均未接地
5. 未采取分层接地的措施

1. 通讯电缆与强电电缆平行敷设
2. 通讯线屏蔽层强制接地在绝缘部位

1. 驱动装置的信号线悬空，未做固定处理，亦未做屏蔽接地处理
2. 驱动装置布置安装不合理，应与进线滤波器电抗器一起单独组柜，不宜采用面板式安装，而应采用框架方式安装
3. 大型驱动装置至电机电缆一般不应该再经过端子过渡，而应直接出线
4. 电机电缆应使用屏蔽电缆，屏蔽层应抱箍
5. 系统进线布置设计不合理，阻挡驱动装置冷却风道
6. 主进线不宜使用端子，应采取铜排结构件压接电缆方式

1. DP总线未正确的固定与屏蔽，CU320模块的用于固定与屏蔽电缆线的附件缺失
2. 编码器线，装置通讯线随意悬空，未作固定，编码器线亦未作屏蔽
3. CU320控制单元及接口模块均未做接地处理
4. 传动装置未安装屏蔽附件，安装位置偏低，且被线槽阻挡，导致冷却风道被阻挡，装置进出线不合理
5. 柜体进线位置设计不合理

1. 主开关出线采用并线，接触电阻增大，易发热
2. 母排设计结构不合理，进出线混乱，大截面线存在绕圈布线的现象
3. 母排与底板，母排与母排，各相电线之间的绝缘间距不够
4. 母排截面积小于进线截面积，并且大量打孔，导致有效截面积进一步减小，从而导致载流量减小
5. 母排各路出线未作限流保护，极易由小线路短路导致整个线路短路引发线路起火等重大事故
6. 线缆颜色使用不规范

1. 强电线路与信号线捆扎在一起行线
2. 通讯线屏蔽层悬空，仪表未有效接地
3. 电缆跨门安装结构不合理，电线易断
4. 柜门安装布线亦应使用线槽，并分类行线

1. 温控模块加热控制线未用双绞屏蔽线
2. 采用铝制导轨，并且无接地端子
3. 通讯线的接地方式不正确，接地效果不明显
4. 热电阻输入信号线未采用屏蔽电缆，未采用测量精度较高的3线制或4线制接法

1. 强电端子正在信号端子的下方，间距很小
2. 强电线与信号线平行敷设在同一线槽内
3. 柜体进线电缆没有电缆架抱箍固定，亦没有屏蔽接地
4. 柜体接地母排没有使用
5. 强弱电端子未做有效分隔

1. 温控加热柜总体设计布局不合理，空间浪费，行线多绕
2. 强弱电混杂布线，弱电控制单元根本不应设计在此部分
3. 长时间使用的设备不宜采用民用插座供电，并使电缆长时间无固定垂悬，并且无接地，无断路器保护
4. 存在单相大电流设计，过载保护设计可能存在错误
5. 负载功率与线径是否匹配需要核实
6. 空开与负载是否匹配需要核实
7. 固态控制信号线与功率线平行于同一线槽

1. 变压器进出线同色
2. 次级输出一端未接地
3. 负载没有分路，也没有保护
4. 布置不合理，占用空间较大

1. 开关电源交直流线同色
2. 交流输入端未接地
3. 直流输出负极未接地
4. 线径不合理，太小
5. 负载没有分路，也没有保护
6. 布置不合理，占用空间较大

1. 滤波器可以不用
2. 如需使用滤波器应根据负载的实际大小选用滤波器的规格，这里20A明显大多了，不起作用

1. 接地端子被用作固定端子
2. 双极空开为何只有一相出线

1. 柜体布局设计松散，空间浪费，布线杂乱无章，强弱电混行，通讯线与电源线随意垂悬柜中
2. PLC相关通讯各站应集中布置，做好等电势，及屏蔽工作，避免绕线
3. 通讯线绕成环路
4. 系统设计存在合理性问题，一个S7-300机架应该能完成的I/O功能，为何要分2个从站
5. 安全继电器的使用，原理及设计

1. 安装导轨未接地
2. 电源模块输入未接地，输出负极未接地
3. 信号线行线混乱，使用电线规格不规范
4. 通讯线及模拟量线未作好屏蔽
5. 空线头未经处理随意裸露

1. 分站布置空间过大
2. 不应使用铝制导轨，安装导轨未接地
3. 使用电线规格不规范
4. 通讯线及模拟量线未作好屏蔽

1. 不应使用铝制导轨，安装导轨未接地
2. CPU及模块均未接地
3. 使用电线规格不规范
4. EM277的模块供电不应使用CPU的输出电源，容量及电压纹波均不够要求，不同等电势
5. 通讯线及模拟量线未作好屏蔽

1. UPS电源连接不应使用插座形式，应采用端子连接形式
2. 电源没有接地保护
3. 回路没有过载及短路保护
4. 使用线规不符
5. 不明回路的随意并线

1. 工控机的供电及机箱均未做接地处理
2. DP通讯线亦未作再次屏蔽处理
3. 工控机不适合在DP总线中做上位机，主控机架扩展了以太网通讯模块，为何不使用以太网通讯？

1. 不应随意使用穿墙方式做柜间连线，应通过底座过线
2. 不应通讯线，信号线，电源线，动力线混行
3. 穿墙开孔，未使用橡胶护圈保护，致使线缆直接与锋利的开孔边缘接触

1. 未使用带分隔的布线桥架，或采取强弱电分层桥架，电源与控制电缆分隔的布线方式
2. 桥架布线混乱，线缆交叉
3. 未遵循先敷设大电缆，再敷设小电缆的顺序
4. 桥架中的电缆未采取固定措施，尤其是垂直方向的桥架
5. 整个桥架结构未采取接地措施

1. 分柜设计布局都过于拥挤
2. 元器件布置不合理不利于布线
3. 强弱电布线混杂交错
4. 没有良好的接地措施
5. 驱动与功率器件散热空间不够
6. 柜体进出线设计不合理
7. 柜体的防护等级不适合现场的要求

总 结

A

缺乏系统设计与总体规划

1

控制系统结构：集中与分布，传动与控制，主控与辅助，网络结构，柜体布局等方面均未做过通盘的考虑。

2

网络结构：没有依据所确定的控制系统的结构，规划系统控制总线及通讯网络，确定网络的结构，传输介质，布线形式及布线距离。

3

电源结构：没有依据所确定的控制系统的结构，规划系统的电源分配，没有电源分类分段，以及相关的保护，没有浪涌及过电流保护。

4

接地系统：没有依据确定的控制系统结构、网络结构、电源结构确定系统接地结构，没有分类，分段，分层接地的设计。

B

缺乏规范与标准，及统一的管理

1

没有统一的设计标准。

2

没有规范的制图标准。

3

没有安装成套技术规范。

4

从系统层面，元器件层面，各种选型都缺乏正确与精确的计算，盲目性随意性大。

5

持续改进更无从谈起。

这不仅仅是一个技术问题！

作 者 简 介

— Zane —

工作职务：上海大华总线电气技术有限公司，技术总监

社会职务：西门子技术支持论坛S7-1200/S7-1500/S7-300/400版区版主

个人简介：北京理工大学自动控制系工业自动化专业本科毕业，高级工程师，注册自动化系统工程师，中国自动化协会会员。从事自动化一线技术工作20多年；主要从事自动化产品应用的技术支持工作及自动化控制系统的设计与开发工作；擅长用于中大型装备的分布式系统、多轴传动系统及伺服系统的控制与系统集成；擅长现场总线，网络通讯；擅长电气系统的成套设计，制造，安装，调试的全过程；擅长EMC电磁兼容性问题的诊断与解决；擅长软硬件的标准化与模块化设计；对系统开发的管理及系统的持续改进有比较丰富的经验。

从业经验：所参与或主持设计开发的控制系统涉及国民经济许多行业的应用领域，如核电，纺织，线缆，造纸，食品医药，石化，印刷，包装；船舶，冶金，工程机械，测试仪器等等；有不少重大项目及装备均为当时国内首次研发；多个项目和设备成功替代进口装备，在成功占据国内应用市场的同时又实现出口欧美等发达国家；拥有多次与外方进行项目谈判及项目合作的经历与经验；多次参加西门子专家会议获优秀论文及最佳论文奖，曾获省部级技术进步三等奖，曾获省级高新技术成果转化项目认定，并获得过多项技术发明或实用新型专利。