PLC控制系统的施工设计

PLC控制系统在完成原理设计和程序模拟调试之后，就要进入施工设计阶段，施工设计的目的是为了满足电气控制设备的制造和使用要求。PLC控制系统施工设计内容包括PLC与其它电器元件的布置、电气接线图的绘制、电气控制柜箱的设计等，它是PLC控制系统的非常关键的设计环节。

一、绘图原则

为了便于电气控制系统的设计、分析、安装、调整、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其连接，用一定的图形表达出来。电气图的种类很多，不同种类电气图的表达方式和适用范围，国标GB6988系列已作了明确的规定和划分。对不同专业和不同场合，只要是按照同一用途绘制的电气图，不仅在表达方式上必须是统一的，而且在图的分类与属性上也应该一致。绘制电气线路时，一般应遵循以下原则：

    1）表示导线、信号通路、连接线等的图线都应是交叉和折弯最少的直线。可以水平地布置，或者垂直地布置，也可以采用斜的交叉线。

    2）电路或元件应按功能布置，并尽可能按其工作顺序排列，对因果次序清楚的简图，其布置顺序应该是从左到右和从上到下。

    3）元器件和设备的可动部分通常应表示在非激励或不工作的状态或位置。

    4）所有图形符号应符合GB4728《电气图用图形符号》的规定。如果采用上述标准中未规定的图形符号时，必须加以说明。当GB4728给出几种形式时，选择符号应遵循这样的原则：尽可能采用优选形式；在满足需要的前提下，尽量采用最简单的形式；在同一图号的图中使用同一种形式。

    5）同一电器元件的不同部分的线圈和触点均采用同一文字符号标明（文字符号的国标为GB 7158-87）。

二、电气布置图

电气布置图主要用来表明各种电气设备在机械设备上和电气控制柜中的实际安装位置，为电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。电气布置图包括电气设备布置图和电气元件布置图。

1．电气设备布置图

在绘制电气设备布置图时，所有能见到的以及需表示清楚的电气设备均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，其他设备的轮廓用双点划线表示。电气设备或元件的安装位置首先要根据生产机械的结构与要求，如电动机要和被拖动的机械部件在一起，行程开关应放在要取得信号的地方，操作元件要放在操纵台及悬挂操纵箱等操作方便的地方，一般PLC等电器元件应放在控制柜内。

电气设备布置图设计要使整个系统集中、紧凑，同时在场地允许条件下，对发热厉害，噪声振动大的电气部件，如电动机组，起动电阻箱等尽量放在离操作者较远的地方或隔离起来，对于多工位加工的大型设备，应考虑两地操作的可能。设计合理与否将影响到PLC控制系统工作的可靠性，并关系到电气系统的制造、装配质量、调试、操作及维护是否方便等。

2．电器元件布置图

电器元件布置图是指在电气设备中电器元件的布置图，如控制柜（箱）或控制板的电器元件布置图、操纵台或悬挂操纵箱或操作面板的电器元件布置图等组成。在同一单元组件中，电器元件的布置应注意以下几个问题：

1）体积大和较重的电器元件应安装在电器板的下面，而发热元件应安装在电器板的上面。

2）强电弱电分开并注意屏蔽，防止外界干扰。

3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。

4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。

5）电器元件布置不宜过密，要留有一定的间距，若采用板前走线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护。

各电器元件的位置确定以后，便可绘制电器元件布置图。电器元件布置图是根据电器元件的外形绘制，并标出各元件间距尺寸。每个电器元件的安装尺寸及其公差范围，应严格按产品手册标准标注，作为底板加工依据，以保证各电器的顺利安装。

在电器元件布置图设计中，还要根据本部件进出线的数量和采用导线规格，选择进出线方式，并选用适当接线端子板或接插件，按一定顺序标上进出线的接线号。  

三、电气接线图绘制

        电气接线图是为电气设备和电器元件的安装配线和检查维修电气线路故障服务的，它是表示成套装置、设备或装置的内部、外部各种连接关系的一种简图。也可用接线表（以表格形式表示连接关系）来表示这种连接关系。接线图和接线表只是形式上的不同，可以单独使用，也可以组合使用，一般以接线图为主，接线表予以补充。以下主要介绍接线图。

 电气接线图是根据电气原理图和电气布置图进行绘制。电气接线图的绘制应符合GB6988中《接线图和接线表》的规定。在电气接线图中要表示出各电气设备的实际接线情况，标明各连线从何处引出，连向何处，即各线的走向，并标注出外部接线所需的数据。电气接线图一般包括单元接线图和互连接线图。

 电气接线图应按以下要求绘制：

 1）电气接线图中的电气元件按外形绘制（如正方形、矩形、圆形或它们的组合），并与布置图一致，偏差不要太大。器件内部导电部分（如触点、线圈等）按其图形符号绘制。

 2）在接线图中各电器元件的文字符号、元件连接顺序、接线号都必须与原理图一致。接线号应符合GB4026-83《电器接线端子的识别和用字母数字符号标志接线端子的通则》

    3）与电气原理图不同，在接线图中同一电器元件的各个部分（触头、线圈等）必须画在一起。

        4）除大截面导线间，各单元的进出线都应经过接线端子板，不得直接进出。端子板上各接点按接线号顺序排列，并将动力线、交流控制线、直流控制线分类排列。

        5）接线图中的连接导线与电缆一般应标出配线用的各种导线的型号，规格、截面积及颜色要求。

1.单元接线图

        单元接线图是表示电气单元内部各项目连接情况的图，通常不包括单元之间的外部连接，但可给出与之有关的互连接线图的图号。

        单元接线图走线方式有板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线，对于复杂单元一般是采用线槽走线。

        单元接线图中的各电器元件之间接线关系有直接连线和间接标注两种表示方法。  对于简单电气控制单元，电器元件数量较少，接线关系不复杂，可直接画出电器元件之间的连线；对于复杂单元，电器元件数量多，接线较复杂的情况，只要在各电器元件上标出接线号，不必画出各元件间连线。

        单元接线图的绘制方法如下：

        1）在单元接线图上，代表项目的简化外形和图形符号是按照一定规则布置的，这个规则就是大体按各个项目的相对位置进行布置，项目之间的距离不以实际距离为准，而是以连接线的复杂程度而定。

        2）单元接线图的视图选择，应最能清晰地表示出各个项目的端子和布线情况。当一个视图不能清楚地表示多面布线时，可用多个视图。

        3）项目间彼此叠成几层放置时，可把这些项目翻转或移动后画出视图，并加注说明。

        4）对于PLC、转换开关、组合开关之类的项目，它们本身具有多层接线端子，上层端子遮盖下层端子，这时可延长被遮盖的端子，以标明各层的接线关系。

        2．系统接线图

        接线图是用于表示成套装置或设备内各个不同单元之间的连接情况，通常不包含所涉单元的内部连接，但可以给出与之有关的电路图或单元接线图的图号。接线图中各单元的视图应画在同一平面上，以便表示各单元之间的连接关系。

        四、电气控制柜（箱）的设计

        在电气控制比较简单时，控制电器可以附在生产机械内部，而在控制系统比较复杂，或生产环境及操作的需要时通常都带有单独的电气控制柜（箱），以利制造、使用和维护。电气控制柜（箱）可设计成立柜式、工作台式、手提式或悬挂式。在设计电气控制柜（箱）时主要应该考虑以下几个问题：

        1）根据面板及箱内各电气部件的尺寸确定总体尺寸及结构方式。

        2）结构紧凑外形美观，要与生产机械相匹配，应提出一定的装饰要求。

        3）根据面板及箱内电气部件的安装尺寸，设计柜（箱）内安装支架，并标出安装孔或焊接安装螺栓尺寸，或注明采用配作方式。

        4）从方便安装、调整及维修要求，设计其开门方式。

        5）为利于箱内电器的通风散热，在箱体适当部位设计通风孔或通风槽。

        6）为便于搬动，应设计合适的起吊勾、起吊孔、扶手架或箱体底部带活动轮。

        根据以上要求，先勾画出箱体的外形草图，估算出各部分尺寸，然后按比例画出外形图，再从对称、美观、使用方便等方面考虑进一步调整各尺寸比例。外形确定以后，再按上述要求进行各部分的结构设计，并注明加工要求。

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