机床电气设计安装技术规范标准.doc

机床电气设计安装技术规范

（试行草案）

前言
1. 通用信息和规定
2. 系统及机床的接地规定
3. 电气控制系统各装置具体规定
4. CNC和伺服的通用规定
5. 安全功能规定
6. 图纸资料规定
7. 参考标准

前言
电控系统是生产线运营的可靠保证，更是生产管理的重要手段，我们生产的产品，是为生产线服务的。因此规定我们的电控系统具有最优的设计思想、最新的技术、最佳的性价比。产品在设计上要有足够的柔性，同时还要充足考虑未来的升级及备品备件供货能力。保证我们的产品是完全符合国家的相关标准的，同时还要满足客户对产品提出的特殊规定与规范。
本技术规范提出目的是：
² 提高人员和产品的安全性
² 提高产品操作和维护的便利性
² 提高产品制造和改造的规范性
² 提高备品备件的通用性
本规范不能涵盖所有产品的电气控制系统所有技术规定或电气控制系统的特殊技术规定，因此电气设计人员在进行电气设计时，要严格的贯彻国家的相关标准，透彻理解客户的需求或是招投标的技术协议书，尽也许的满足客户的需求，若有实际达不到的规定，设计人员应及时的以书面的形式向对方提出，最后达成双方的共识。
本规范对产品电气控制系统的安全保护功能，接地，图纸资料，连锁功能，控制器，数控系统，人机界面、网络规定以及电气元件等方面提出规定，请各相关人员认真讨论执行，并及时反馈改善意见，以便逐步完善本规范。

一、 通用信息和规定
1.1 设备的电气控制部分设计、制造和安装应当遵循国家标准和相关规定(3C 认证等)、或国际相关标准。
1.2 电气控制系统中控制电路以及PLC电源，输入/输出的供应电源都规定采用24VDC 电源，为了减小对24VDC电源的压力，配电板上的接触器等线圈和机床工作灯可以采用24VAC电源供电，电柜照明电源可以采用220VAC 电源。
1.3由于电气系统中多采用隔离变压器供电，有也许产生电磁干扰的线路要加滤波器。
1.4 控制系统的输入、信号指示、执行输出的电源应分路供电。
1.5 控制装置的初始状态应当是失电状态下的自然状态。
1.6 控制电路中必须使用过流保护断路器，不允许使用熔断器。
1.7 所有的可编程逻辑装置应当完全符合IEC 1131 标准。
1.8 设备的主电控柜内以及操作控制台位置应当至少备有一个电源插座（两眼三眼通用），提供220电源。主电柜内安装一个插座（必须符合国家标准的产品），操作台安装一个插座，插座必须有合适的接地保护。
1.9 主电柜的照明电源以及插座的电源应从电柜的主开关的进线侧接线，照明电源线的颜色规定用桔红色线，照明和插座的电源应分别设过载和短路保护，保护开关应采用漏电保护开关。
1.20 控制柜布置要留有足够的备用空间，个别元件更换不应影响周边其他元件，电器元件安装应采用导轨安装。
1.21 为方便维修备件的储备，应尽量减少同一项目中所使用的电控设备和电气元器件的品牌、种类和规格等。
1.22 控制装置的防护等级规定：控制装置的外壳一般应具有不低于IP54的防护等级（IEC529），具体的防护等级根据实际安装条件来拟定。
1.23 所有电气元件必须有标牌，电缆的两端必须有标牌、线号等标记。
1.24 设备要具有网络接口等硬件实行，要为此后尽快推出网上的远程诊断服务打好基础。
二、 系统及机床的接地规定
2.1 所有的接地线以及接地规定都必须符合国家和行业相关标准。
2.2 所有面板、仪表板以及接线盒的接地使用接地端子进行连接，不允许把接地导线连接到附加配件或连接在用品零件上。所有的接地电缆必须使用黄绿相间的接地电缆，不允许使用其它颜色的电缆。每个接地点都应有接地标记，采用417-IEC-5019 接地符号。
2.3 电气设备安装在门、盖或面板上时，应保证其保护接地电路的连续性。这不应依靠于紧固件、铰链、支持轨等物。
2.4 设备上所有的分离部件以及附件都必须有接地电缆连接到设备的主接地系统中，所有的接地都必须可靠的连接到主控制电柜内的公共接地铜母线上。
2.5 运动部件以及动力头、导轨等要有接地电缆连接到主接地系统，轴承和润滑不应当作为接地实体。
2.6 接地系统中不允许同时有多根接地电缆连接至同一个接线端子连接点上，每一根接地电缆应当有单独的连接到接线端子的连接点上。
2.7 不允许把金属软管、硬管、冷却管、电缆护套、线槽和电缆桥架等作为接地导体，这些金属导线管和护套自身也应连接到保护接地系统中，对便携式装置以及用绝缘的弹性垫块安装的独立部件，必须有接地电缆连接至接地系统中。
2.8 接地体的规格和容量应当足够大，以便最高过电流可以通过装置。
2.9 接地系统的接线规定：接地系统的主接地应安装在主电气柜的主隔离开关附近。接线盒以及控制面板、操作台的接地点应当位于内部，接地连接点用铜焊或银焊，焊接前需刮掉面漆。
2.10 在低阻抗网络中，运用低电阻导体可以减少干扰作用，故低阻抗网络常用作电气设备内部高频信号的基准电平（入机壳或接地底盘）。这种端接点应表白417-IEC-5020 符号。

三、 电气控制系统各装置具体规定
主电控柜
3.1 主电控柜的标准尺寸为:2023x1000x500,特殊情况可以根据实际调整，但必需考虑电源进线，总电源开关和空中走线桥架的进出接口位置等。详见电柜设计图。空中管道的尺寸横断面为：150x75。
3.2 电控柜的防护等级至少规定达成IP44 以上。电控柜规定采用垂直铰链方式连接，主电控柜单开门的最小宽度应不小于600mm，双开门的最小宽度应不小于500mm，所有的电柜门规定安装手柄，提供电柜门的启动工具。
3.3 门框内侧应加装内嵌式密封胶条。主电控柜的颜色应与机床的颜色一致和协调。
3.4 主电控柜需要提供柜内照明，主电控柜的照明控制规定和主电控柜门连锁，当主电控柜门打开时，自动打开主电控柜内的照明。
3.5 假如电控柜中有安装用孔，安装后这些孔不应削弱电控柜的防护等级。备用的安装孔应用孔堵塞住。
3.6 所有电控柜门打开角度至少应有135 度。假如电控柜是独立于床身之外摆放的，则电控柜与机床的连线一定要通过空中走线管道相连接。假如是两组电柜并列摆放，则每一组都要有出线孔与空中走线管道相连接。
3.7 电控柜与设备其它装置之间的普通连接电缆和导线不允许直接连接，需要通过接线端子或连接电缆插头/插座连接，对于有特殊规定的控制信号电缆、伺服电机的动力/反馈电缆除外。
3.8 电控柜门上不允许安装其它电气元件和装置（接口装置除外），假如特殊情况下必须在电控柜门上安装电气元件或装置时，必须要采用适当的防振措施。
3.9 主电控柜的外侧、主开关附近的位置应安装一个永久性的标牌，标牌的内容应涉及设备的序列号、图纸号、主电源的电压、相数、频率、电源总容量、满负荷电流和额定负荷电流等设备相关信息，标牌的字高规定不低于5mm。
3.10 对于操作电压高于50V 的电器元件应当安装绝缘防护装置，防止操作人员意外接触到这些部分，这些装置假如有手动测试按钮，为便于操作，应当预留测试孔。
3.11 电控柜内装置布局规定合理、紧凑，对于发热量较大的功率元件规定安装在电柜的上方。
3.12 数控箱的尺寸根据需要另行设计，安装时其操作界面中线离地面高度为1510- 1530mm。
主电控柜·空调装置
3.13 环境温度在5-40℃范围内，所有的电柜及电控操作箱内部温度不能超过45℃，超过此温时应考虑电柜和电箱的空间及降温措施。
3.14 主电控柜中的空调容量的选择需根据热量计算配置，热量计算是决定空调装置是否合适的重要依据，热量计算方法和计算结果应当附在图纸资料中。在进行热量计算时按照环境温度为40℃考虑。
3.15 空调控制电柜内温度不能超过40℃，并具有温度超标报警功能。
主电控柜·进线开关
3.16 设备的电源进线必须使用主断路器，主断路器需配置（外置）操作手柄。
3.17 主电控柜的电源引入线到电柜的顶部距离的最小限制参照IEC 的相关规定，主断路器的操作手柄距离地面的高度规定在1.2－1.7 米的范围之内。
3.18 规定送电后主断路器的操作手柄与电柜门之间需机械互锁（主断路器上电后电柜门不允许打开，不需要门保护与主断路器电气联锁）。
电气元件的标记/标签
3.19 所有的电气元件、电缆都必须规定有唯一的标记，标记的内容规定和图纸资料中的一致。
3.20 警示标签规定使用红底白字标记，其它功能标签规定使用白底黑字标记。
3.21 元器件标签规定用金属标牌，标牌上的文字采用刻印方式，字高规定不低于3mm。
3.22 所有的电磁阀、限位开关、接近开关等，其标签需标明装置编号及其功能。
3.23 所有装置的标签应当永久性安装并靠近该装置，不允许用胶水粘接标签，需用铆钉铆接。
3.24 选择开关、钥匙开关、按钮、指示灯等元件的标签应当涉及功能信息，标签内容应是永久性的字符。出口设备需中英文对照，
按钮和指示灯
3.25 机床上所有的按钮和指示灯应当是Φ22mm 圆形样式安装。
3.26 所有的动作规定有相应的手动操作控制，假如使用HMI 实现，这些控制可以使用软操作键进行操作，相应的状态必须在HMI 上显示，紧急停止、紧急返回以及机床的启动和停止功能按钮不允许在HMI 上实现。
3.27 所有的指示灯规定使用24VDC LED 灯。
3.28 所有的设备均有柱状指示灯指示如下：
A.红灯 –故障
B.绿灯 –正常安全运营
C.黄灯 –警告 (生产线堵塞或缺件，超过设备循环时间等) 设备正常停机
紧急停止、安全门以及安全继电器
3.29 所有的紧急停止及安全门保护开关等必须采用硬件电路来实现安全保护功能，不允许通过PLC 等逻辑控制器解决后再控制。
3.30 所有的安全门保护以及紧急停止等安全保护装置必须通过硬件电路来实现，使用符合安全规定的元件，不允许用普通元件和装置代替安全保护元件和装置。
3.31 安全保护回路的继电器必须使用符合规定的安全继电器，不允许用普通继电器代替安全保护继电器。
普通继电器和接触器
3.32 工业控制继电器规定如下：
A、继电器应当满足IEC 标准的相关规定和规定,继电器规定安装在DIN 导轨上。
B、接触器规定使用4 极或8 极。
C、每一个接触器或接触器组至少要有一个 N.O.（常开）和一个N.C.（常闭）备用触点。
D、接触器线圈的两端应并接浪涌克制器（surge suppressor）
3.33 插入式的继电器规定如下：
A、继电器应当有过载或线圈动作指示。
B、继电器应当在安装底座上安装。
C、继电器应使用2 极或3 极
D、继电器线圈的两端应并接浪涌克制器（surge suppressor）
3.34 所有继电器和接触器的控制电源规定使用24VDC 电源或24VAC电源。
3.35 对于星三角/正反转启动电路，规定硬件上机械互锁和外部电气互锁。
开关和传感器
3.36 所有接近开关、光电传感器等输入信号规定采用3 芯24VDCPNP（或NPN） 结构,传感器的连接电缆采用3 芯带LED 指示灯连接器。
3.37 工件检测传感器规定采用非接触式开关，以避免与工件的接触导致工件的损伤。
3.38 光电和光纤传感器规定完全密封，管状、3 芯24VDC 带4 芯连接头，在有冷却液喷射的区域或粉尘严重的区域不允许使用光电传感器。
3.39 压力传感器和流量传感器规定使用24VDC、电子显示和设立压力，带4 芯带LED 指示灯连接头。
3.40 所有液位、工件有/无等规定有传感器检测。
3.41 所有油缸、气缸和动力头等规定有前进位置和返回位置检测的传感器，传感器规定带信号指示灯。
3.42 所有定位、夹紧装置规定有开关检测其夹紧和松开状态，开关规定带指示灯。
3.43安装传感器的位置规定远离潮湿、油污和铁屑较多的地方，所有的开关和传感器的安装规定方便维修和检查，开关和传感器安装后状态指示灯应能容易看见。
3.44 所有传感器安装需做支架，应使用螺栓固定。
电磁阀
3.45 所有的电磁阀线圈的控制电源规定用24VDC，带状态指示灯。
3.46 实际应用中假如控制电磁阀的输出模块自身不具有相应的保护功能时，应在电路中增长相应的保护。
电缆和电线、接线端子
3.47 端子排采用DIN 导轨安装，装配时端子排两端应用专用的锁紧夹固定，导轨的两端至少应有40mm 的空间，所有的端子排还必须装有命名的编号。
3.48 所有端子排应当用相应的线号标注（线号是和原理图编号一致）, 同时，所有的端子还必须有顺序的编号，电柜以外的电缆不允许采用接头的方式进行连接，可以采用接线盒或者采用电缆连接头进行连接，采用电缆连接头方式连接时必须满足防护等级不低于IP54。
3.49 可以采用两层或三层端子排。多层端子排应当选购标准的端子桥接件进行相同编号的桥接连结。
3.50 电控柜内弱电部分（控制部分）要与强电部分分开；信号线与交流电源线要尽量分开走线；交流电源线、直流电源线、输入/输出信号线的颜色要区分开。参见：GB/T 2681-1981
3.51 所有从外面引到接线盒、操纵盘或开关柜的导线（也涉及插接装置在内）都必须接到接线端子板上。位于输出端的插接连接件同样要使用接线盒进行线路连接的转接，以便维护检修方便。
3.52 电控柜引出到机床的线路，通过接线盒采用电缆方式连接。
3.53 线号从线的起点到终点必须保持一致，所有的端子排应当反映出原理图的线号。端子排两端接线均需有相同的标签。电缆、电线的标签应当是粗体、笔迹清楚。
3.54 所有的设备应当有至少10%的备用线。在端子排上应当对备用线做显著的标记。
3.55 所有备用的I/O 点应当尽也许的联至设备的端子排上。这些连接线应当标出连线I/O 点编号 。
3.56 对每一个电缆连接器,连接器布置表应提供插头和插座下列相关信息：
A 电缆和连接器编号
B 插座针脚编号
C 插座线的颜色
D 线号
3.57 运动的电缆规定使用电缆保护套（坦克链），防止电缆折断，保护套的最小弯曲半径要大于电缆的最小弯曲半径,拖链中的电缆需用专用电缆，电缆的选型应和拖链的弯曲半径匹配。
3.58 活动电缆应选用高柔性的并耐矿物油的电缆。
四、CNC 和伺服的通用规定
4.1 CNC 和伺服驱动系统的接线和控制，要严格按照制造厂商的技术文献的规定进行操作和控制。保证设备最大限度的正常和安全运营。
4.2 各运动轴的运动必须有最大和最小软/硬限位，设计时应当考虑超行程时立即停止。
4.3 根据相关制造规范，所有的CNC 必须适当接地和避免电气干扰。
4.4 随着选用的系统不同，各个制造商的规定也有所不同，因此系统和驱动应当与电源有合适的绝缘和接地。
4.5 对所有CNC 和伺服的安装只允许使用原始制造商允许使用的电缆。
4.6 所有的过行程开关应当使其常闭触点串在驱动电路中，其常开触点连至单独的输入点。
4.7 当电机也许被水淋的潮湿环境，电机必须满足IP67 IEC 规范。编码器、电源和制动电缆连接应当带有防水层，连接部分必须采用相关解决措施。
五、 安全功能规定
5.1 所有的电控面板及电控箱都应当用标记标出存在的最高电压。所有250 伏或以上的电控面板及电控箱都需要有高压危险的标志。
5.2 假如使用安全光幕等元器件，应当按照制造商的安全距离规定进行安装。
5.3 当主电控面板没有安装永久式的照明时，应当在需要作业但照明又不充足的地方预留空间，用于便携式的照明的使用。
5.4 在爆炸危险场合使用的仪表、装置，应视所处场合的类别，被测介质的级、组别来拟定仪表、装置的防爆结构型式和等级。
5.5 在爆炸危险的场合，应安装可燃气体泄露检测报警装置，并设立排风控制系统。
5.6 在爆炸危险场合的电缆敷设宜选用镀锌钢管保护，其连接件应做好密封解决。
5.7 在爆炸场合使用的仪表及线路，保护管等均应做好安全接地。
六、 图纸资料规定
6.1 电气控制图规定和实际接线一致，对标准机床中未使用的选项部分规定用虚线或其它形式标明。
6.2 电气原理图的绘制，要从便于对图的理解出发，做到布局合理、排列均匀、图面清楚，必须使用符合IEC 标准规定的电气图形符号。
69.3 电气原理图中应有电气元件索引表，标明电气元件在图纸中的名称、位置、功能、和供应商。
6.4 设备布置图中需标明设备上使用的所有控制装置（驱动、电磁阀、开关等）的位置。此外，设备布置图也应当标明操作工位的控制面板、主电控柜、互锁接线盒、仪表板等。
6.5 设备应提供具体电气控制系统图纸资料，图纸资料应涉及所有控制面板，操作站，接线盒的布置图，接线图以及原理图等。
6.6 设备提供的电气控制系统图纸资料中还应涉及其它OEM 提供的所有电气图纸资料。
6.7 电气图纸中应在每个元件的右边（或下面）标明该装置的交叉接线表（标明该装置的使用位置等信息，如接触器的触点和辅助触点在电路的其它地方使用情况，在其它位置的图纸页码信息等）。
6.8 电控图中的图形符号通常应按无电压、无外力作用的状态绘出；原理图中的元器件的可动部分的元件状态，应按在非激励或不工作的状态或位置绘出。
6.9 可编程控制器I/O 接线的线号应能反映I/O 的地址信息，设备上的I/O 装置（元件）的编号也应遵循该原则。
6.10 各生产厂家及供货商提供的与设备有关的所有系统软件包、应用软件包，尚有软件及软件使用说明和使用编程手册等OEM资料，都应妥善保管好或是存留在库房用内，以便产品发货时一并清点发运。此外，尚有图纸，产品使用说明书等所有必要的技术文献，都应以光盘和书面的形提供应客户。
6.11 供应商提供的电气图纸资料中同时涉及冷却、液压、润滑、气动系统的电气控制部分的图纸以及相关的动作时序图等也应所有提交给客户。
6.12 型号和功能相同的多台设备与一台产品配套时，在图纸资料相同的情况下，可以每台套设备只提供一套相同的资料。
6.13 设备在交货时必须提供至少一 套打印的图纸资料，一份逻辑硬拷贝和一 份图表、逻辑备份CD（涉及PLC、伺服,GHOST 文献等程序、参数及系统的备份）。
6.14 所有软件假如有注册号应当在图纸上标明。
6.15 电气控制系统图纸资料的目录应当在首页中。资料目录应当涉及下
列信息。
A) 图纸资料的分类索引表。
B) 各部分的内容描述以及页码标记。
C) 图纸的查看以及使用方法等
6.16 通讯布置图应当标示电缆、电缆部件号、每个解决器的地址和I/O地址排序。
6.17 互锁信号表的内容应拟定互锁设备将接受什么样的请求信号以及需要提供什么样的信号等，涉及网络之间的软件互锁信号的发送和接受。
6.18 互锁信号表应当标明互锁信号的来源和去向以及图号等信息，并负责联系其他的OEM 解决不同设备之间的互锁信号问题。
6.19 在电气控制系统图纸资料中应当涉及所有可编程装置的编程信息（如设立点、参数等），涉及但不限于压力开关、流量开关、传感器、网络节点开关设立、断路器的过载设定等。
6.20 逻辑控制程序尽也许按照机床的功能提成若干个独立的控制模块（如设备的夹具、润滑的控制等）。
6.21 PLC 程序规定以梯形图形式提供备份,提供的PLC 程序备份规定有相关的符号（symbol）和注释（comment）信息，注释规定用中文或英文形式提供，不允许使用缩写或代号。
6.22 PLC 程序以及机床的加工程序中应对各种功能进行注释，注释尽也许的具体，注释语言使用中文或英文。

参考标准：
GB 5226.1-2023 机械安全 机械电气设备 第1部分：通用技术条件
GB 4208-1993 外壳防护等级
GB/T 4728.11-2023 电气简图用图形符号 第11部分建筑安装平面布置图
GB/T 2681-1981 电工成套装置中的导线颜色
GB/T 2682-1981 电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色
GB/T 6988.1-1997 电气技术用文献的编制 第 1 部分 一般规定
GB/T 6988.2-1997 电气技术用文献的编制 第 2 部分 功能性简图
GB/T 6988.3-1997 电气技术用文献的编制 第 3 部分 接线图和接线表
GB/T 6988.4-2023 电气技术用文献的编制 第 4 部分 位置文献和安装文献
GB/15760-1995 金属切削机床安全防护通用技术条件安全防护通用技术条件
JB/T 2740-96 工业机械电气设备 电气图 图解和表的绘制

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