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电气控制系统技术要求

115
2020年4月19日
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电气控制系统技术要求

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年 12月
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生 效

目录
1. 总述
1.1 概述
1.2 目的
1.3 控制系统设计原则
2. 电控系统标准
2.1 电控系统设计和制作标准
2.1.1 通用准则
2.1.2 保护措施
2.1.2.1 在电情况下的保护
2.1.2.2 在电机过载情况下的保护
2.1.2.3 互锁保护
2.1.3配线标准
2.1.3.1 颜色规范
2.1.3.2 配线标准
2.1.3.3 线号标记
2.1.4控制柜,接线盒及操作站制作标准
2.1.4.1 电源标准
2.1.4.2 电源主开关 远程控制主控开关(kv/sv)
2.1.4.3 控制柜及接线盒制作标准
2.1.4.4 控制柜内配线标准
2.1.4.5 操作站制作标准
2.1.4.6 操作面板
2.1.4.7 铭牌制作规范
2.1.4.8 按钮规范
2.1.5控制指示元件颜色规范
2.1.6控制柜照明系统
2.1.7控制柜空气调节器
2.1.8电缆桥架、管路安装及接地规范
2.1.9其它
2.1.10现场线路及设备安装图示 2.1.11机器人设备的基本电气要求
2.1.12车间照明系统及维修插座的基本电气要求
2.2 控制系统架构标准
2.2.1声明
2.2.2范围
2.2.3控制等级的划分
2.2.3.1 目的
2.2.3.2 划分原则
2.2.3.3 小规模控制方案

2.2.3.4 中大规模控制（plc）方案
2.2.4 plc系统要求
2.2.4.1 控制范围
2.2.4.2 处理器要求
2.2.4.3 电源要求
2.2.4.4 通讯要求
2.2.4.5 系统框架
2.2.5 HMI（触摸屏）要求
2.2.5.1 硬件规范
2.2.5.2 显示要求
2.2.5.3 人机接口HMI及其它显示和操作设备图例要求：
2.2.6 现场分布式I/O要求
2.2.6.1 硬件规范
2.2.6.2 通讯
2.2.6.3 通讯联网的具体要求与架构
2.2.7 电气传动系统要求
2.2.7.1 范围
2.2.7.2 电气传动系统规范
2.2.7.3 通讯
2.2.7.4 电气驱动的具体要求
2.2.8 工控机要求
2.3 控制系统安全标准
2.3.1 总述
2.3.2 控制系统的安全要求
2.3.3 安全产品的应用规范
2.3.4 安全门
2.3.4.1 基本要求
2.3.4.2 自动循环周期时要求进入的设计步骤
2.3.5 紧急停止要求
2.3.6 复位/重新启动
2.4 文档及命名标准
2.4.1 目的
2.4.2 文档类别
2.4.3电气设计图纸文档
2.4.3.1 标题栏
2.4.3.2 线路图编号
2.4.3.3 图纸
2.4.3.4 文本组成2.4.3.5 电气元件的布置图
2.4.3.6 图纸状态文档
2.4.3.7 电气文档提交
2.4.3.8 验收文档要求

2.4.4 BOM清单文档
2.4.5 PLC程序文档
2.4.6 HMI清单文档 2.5 程序设计标准
2.5.1声明
2.5.2范围
2.5.3编程思路
2.5.4编程环境
2.5.5命名规范
2.5.6编程规范
2.5.7程序注释规范
2.6 用户界面标准
2.6.1目的
2.6.2范围
2.6.3界面结构及功能
2.6.4界面功能要求及示例

1. 总述
1.1 概述
所有独立的设备控制系统都应该在 20 年的使用周期内，在正常的节拍下有一个最小的平 均故障间隔时间，在设计时应该充分考虑工程的可靠性。
1.2 目的
此技术标准用于定义华瑞华祥公司车间现场控制系统的设计、制造、安装、调试的规则。
1.3 控制系统设计原则
控制系统的设计须遵循以下原则(1-8)：
1.设计标准依据相应中国国家标准
2.制造标准依据相应中国国家标准
3.安装标准遵循使用国家最新的要求和说明
4.必须使用获得业主赞成并批准的设备
5.在项目开始实施前，所有出现的矛盾和分歧由业主负责解释和澄清
6.所有设计方案的临时改变必须取得业主的同意
7.设备控制要求满足国际安全等级 3 以上的标准要求
8.液压设备的控制满足国际安全等级 3 以上的标准要求
9.安全是我们的首要问题，安全的目标是允许执行其任务的人员没有受伤的风险。因此, 设计中坚持安全健康的原则和安全的设计规范，当一个风险不能消除,它应当控制。如果风险无法控制,那么应当是有限的或其它保障措施、过程应提供保护。

2. 电控系统标准

2.1 电控系统设计和制作标准
2.1.1 通用准则
1. 设备动作步骤为 4 步以上（包括 4 步），必须采用 PLC 进行控制。 PLC 与现场总线模块，组成现场总线形式的网络，现场各传感器的信号经过安装在设备现场的总线模块反馈给PLC，PLC 经过逻辑运算完成对执行元件（气缸、电机等）的控制，达到自动、精确地控制目的,满足生产与工艺要求；
2. 设备总的动作步骤在 6 步以上（包括 6 步），须配置人机界面（HMI 要求见2.2.5）。
3. 对于独立的工装和设备，动作要求简单的电气控制系统，例如仅仅需要实现电机正反转控制等的系统，不需要采用 PLC 控制（须经业主方确认）；
4. 为方便安装，缩短现场安装时间，要求电路设计时应尽可能沿工装或输送设备的骨架布置 线路，尽可能使用活动对插接头；
5. 为保证人身安全，机器人单元须采用安全回路。安全回路原则上采用 24V 安全电压。
6．传感器、电磁开关的固定要求，要求首次安装调试完毕后在固定支架处做好标记，以便以后维修更换方便、位置准确。
2.1.2 保护措施
2.1.2.1 在电情况下的保护
1. 电气控制系统及元件能够适应工厂电网上正常的电压波动和脉冲干扰，如有必要则需加 入滤波环节，这需要获得业主的同意；
2. 在电压干扰和掉电之后，被中断的程序必须能够重新启动运行；
3. 电源系统的一相或两相掉电时，所有设备电源必须随之自动断开，如有必要则需加入带 缺相保护功能的断路器，这需要获得业主的同意；
4. 在电源断电或设备急停时，为了避免设备损坏或人身伤害，不允许设备的任何运动执行 部件还有任何运动；
5. 电压下降到定值时，设备将自动停止运转，以免在有电压干扰的情况下，引起继电器释 放造成受控制序列失控而损坏设备。
2.1.2.2 在电机过载情况下的保护
1. 必须采用过载保护装置，而且要防止它自动再次接通，严禁自动复位；
2. 三相电机的电流过载保护器必须分别安装在三相线路上；
3. 为了保护维修人员的安全，电机现场应有二级断路器，断路器的辅助触点须反馈到PLC
并有准确的报警指示。
2.1.2.3 互锁保护
1. 存在前后动作逻辑关系的各应用单元间必须具有可靠的机械互锁与程序互锁的关系，前后 不能产生误操作，以免产生危险；
2. 无论自动或手动方式各应用单元内部的前后动作顺序也应有互锁。

2.1.3 配线标准
2.1.3.1 颜色规范 颜色参考表：

注意：橙色和带橙色套管的线表示当切断主隔离开关时，这些线上还带电，为系统的HOT 电源。

2.1.3.2 配线标准
1. 电源电路和控制电路的电线必须符合国家标准；
2. 动力线接压接线端子，动力侧用 O 型端子，控制线用 Y 型或欧规插入端子，且同一端子座不 可配置超过两个端子。（COM 搭接线限于 2 个）
3. 所有接线端子与其导线的连接必须使用压线钳夹紧，不允许焊接连接；
4. 在带有螺丝夹紧的元件，为保护导线，不允许元件上的接点和导线直接接触，必须采用 O
型端子接线的形式；
5. 超过 100A 大电流的接线端子必须用绝缘盖罩进行保护；
6. 在端子台的每一侧，每个端子接头只能够连接一根导线；
7. 柜内配线采用一线到底方式，不可断线连接。配线完成后变更及元器件条件限制等施工确 有困难者，须经业主许可；
8. 地面以上配管采用线槽式，附外盖以便于维修，各检测元件配线至接线盒超过 1M 以上，
则需串防踩护管并加装防踩踏板；（铺设要符合人机工程）
9. 所有的元器件必须以便于维护的方式进行连接；
10. 控制柜内需使用线槽，与柜门连接部分采用防护软管进行连接；（如图）
11. 允许不配管施工部分，电缆使用金属或塑料电缆固定在箱体上；
12. 未使用线槽/管等的电线须用固定夹固定，不可用粘附方式；
13. 活动的电缆必须有适当的柔韧性的耐挠曲形式电缆，以便承受过分的弯曲和拖曳，并有适当的外保护；（线缆采用LAPP或同档次品牌，须经业主的同意）
114. 高温的场所（如涂装车间烘干炉）必须使用耐高温的电缆；（线缆采用LAPP或同档次品牌，须经业主的同意）
15. 需要走外的导线或柔性电缆必须走保护软管（如：防踩波纹管且强度足够），不能外露；
16. 设备的急停，异常超限，电压低等异常或故障检测采用 B“接点”（常闭）配线方式；
17. 如利用原有配管，线槽，需保证留有 10%空间；
18. PIT 及线槽内部采用防潮式（避免油、水可能侵入的场所设置）；
19. 预备线预留 20%，至少 2 条以上；
20. PLC 需单独接地；
21.信号线,DC 控制线和动力线需隔离排布；
22. PLC DATA LINK 同轴线需与动力线及等离子切割机等远离，避免干扰，单独走线或中间足 够隔离.
23. 导线的横截面积必须符合国家标准，必须满足设备和电气元件正常稳定运转；
24. 导体的允许载流量不应小于线路的负荷计算电流，并为以后扩展预留 30%余量；
25. 接入控制柜的电缆线不允许从柜体顶部接入。

2.1.3.3 线号标记
1. 动力侧压接端子处须加装绝缘套管，以颜色区分相序；
2. 控制线两端（含预备线）须加线号且不可共用；
3. 线号须永久且不易脱落；（详见标准）
4. 各连接电缆均须标明编号。（详见标准）
5、各线号、标号、标识与图纸、程序要一致。

2.1.4 控制柜，接线盒及操作站制作标准
2.1.4.1 电源标准
1. 主电源 —— 380V±10% 3 相 50HZ±2HZ（三相五线）
2. 辅助电压
表 2-1 辅助电压

控制电路
DC 24V
控制设备电源电路
AC 220V 单相 50Hz
控制柜内的荧光灯
AC 220V 单相 50Hz
控制柜内的插座
AC 220V
专用控制电路
DC 5V~24V
交流感应电机
AC 380V 3 相 50Hz
控制电压
AC 220V 50Hz 或
DC 24V
PLC 的输入电压
AC 220V（隔离变压器 之后电源）或 DC 24V
指示灯、电磁阀、接近开关、行程开关的电压
DC 24V
HMI 的输入电压
DC 24V
2.1.4.2 电源主开关
1. 每一设备主控制柜都装备一个机械控制的主开关而且应装有“主开关 ”（ “MAIN SWITCH”）的符号标记；
2.1.4.3 控制柜及接线盒制作标准（建议采用威图品牌与标准，如有变动须经业主同意）
1. 控制柜及接线盒使用 2 mm 以上的铁/钢板；
2. 控制柜尺寸：高 mm X 深 600mm X宽度（宽度由承制厂商设计经业主认可），控制柜底座高度： H=200mm，型式：防尘密封型；（各种控制柜选型标准及要求详见附图）

3.控制柜内附设内板，箱体外观不得凸出螺丝等；
4.控制柜内须设空气滤口，侧边配置冷却装置（柜内温度保持在 25℃），大型方体上方须另 附吊耳；
5. 各柜体均附门开关，且不得干涉操作，柜门必须用拉杆同时锁住门的上下两端；
6. 针对油、水、气的场所，设备须设有防水设计；
7. 控制柜内门须设操作、维护手册放置盒和笔记本电脑托架；
8.控制柜和接线盒的安装位置需确保维修空间；
9.烤漆须以一底二度处理；
10.箱体颜色规范如下：（参考华晨汽车设备颜色规范和色卡）
表 2-2 箱体颜色规范

箱体
颜色
各类配电柜
RAL7035
开关箱
RAL7035
操作台
RAL7035
控制箱/柜
RAL7035
字体色
黑色
底色
RAL9001
11. 标注，控制柜所控制设备名称，以及控制柜编号(实际配线要与图纸等文件一致,下述仅供参考)

12. 在每一个控制柜内需安装 220V 的插座；
13.在电控柜门上部便于观察的明显位置，用永久标识方式标注电控柜所控制设备名称；
14.采用同上一样的方式，在每个控制柜的柜门上部标注该控制柜内安装的主要元气件，如：PLC、低压配电柜、变频器等；
15.控制柜内的安装面板要被制造的足够大，需留有 20%的进一步扩大空间，基本布局如下；

控制电源配电柜布局

分路配电塑壳断路器

主塑壳断路器

分路配电塑壳断路器

大电流进线端子

控制柜布局

16. 在控制柜内连接电压高于 36V 元件的接点必须用绝缘防护盖板进行保护，防止被接触， 防护盖必须是不用任何工具就能够被拆卸；
17.各控制柜采用置地式，定位后须固定避免人员碰触即发生倾倒；

18. 各控制柜上方设声光警示器（颜色区分及功能详见后部图示），设备的动力配电柜门上部 需安装电源指示灯。
19.在电气柜、操作站和接线端子盒上必须有警告标识符（详见图示）。
2.1.4.4 控制柜内配线标准
1. 控制柜内预留 20%空间；
2. PLC 的 I/O 接点预留 20%，且不得重复使用；
3. 变压器与 PLC 电源模块进线端电路需有适当的保护（串联额定容量的保险丝或断路器）； 各分支线路（包括 PLC 输入/输出模块的电源供给）必须安装额定容量的断路器保护。在 设计时，使用安全继电器等安全等级比较高的电器元件，来对控制线路进行检测与保护；
4. 一次侧装漏电断路器；
5. 每一驱动电机须设过载保护,超过 3KW 的电机过载保护需采用 3E RELAY 或根据现场经业 主同意配备变频器；
6. 所有的控制输出（除信号灯以外），必须采用中间继电器进行信号放大后输出，不宜由 PLC
直接输出控制；

7. 电路设计时，要保证各分支电路能源尽量平衡分配，控制柜内部电器元件分布合理；
8. 变压器等端子盖需加透明保护外盖；
9. 控制柜内部电气元件以使用标准导轨（加止挡装置）为主，以利维修；
10. 控制柜内须设 2 组插座（二孔和三孔），容量：220V，15A，1P；
11. 配线端子座采用一层式规划，内外控制线，PLC 端子，各预留线均分别配入控制柜、接线 盒、操作箱的端子站再转换各元件；

12. 控制柜内配线，元件的配置距离地面高 200mm 以上（若有架台则含架台高，但元件距离 柜底不得低于 100mm），侧边，底面不得配置,除散热风扇外，各元件配置不得相互重叠）；
13. 除控制柜内配线可配散线外，连接至控制柜外的配线均采用多芯电缆线配置；
14. 配线完成后端子站预留 20%接点数；
15. 控制柜内元件按顺序排列并达到足够的使用要求，图纸设计完成后需由业主认可；设备柜内部元件分布及要求如下列图示：（simens 为例）

16. 各元件，配线接头须明确编号（含控制柜内、外各元件，各配线接头）；如下图示：
电源柜设备标识

接线箱与双手按钮盒等设备标识

小型控制单元及现场电气设备标识

控制柜—现场设备电缆标识

现场模块与 I/O 标识

柜内标识

按钮标识1

按钮标识2

标签不得隐藏或被任何软管,管道或电缆遮蔽。

安全常通电端子的标识：

2.1.4.5 操作站制作标准（如图示）
1. 标注，操作站所控制设备名称，以及操作箱编号；
2. 使用 2.0mm 以上的铁/钢板；
3. 操作台的安装位置需确保维修空间；
4. 操作站上必须在左侧布置操作按钮，右侧布置急停按钮；
5. 手动操作站：须设于看得见各动作单元处，并就近设置（立地或吊装方案另外讨论），各 动作单元均须设操作按钮（尺寸由承制厂商设计经业主认可）。
2.1.4.6 操作面板
1. 面板设计需预留空间供日后增设使用；
2. 面板的操作开关/指示灯均使用 Ø22.5 元件（有特殊要求的指示灯除外）品牌由业主选择；
3. 紧急停止开关要统一布置在操作面板的右下部；
4. 电源通/断（ON/OFF）开关采用钥匙开关；
5. 在各级操作面板上分别单独安装试验操作面板上各指示灯是否正常的开关；
6. 开关的铭牌必须是由铝板制成，字母和文字都必须用黑色；
7. 每一操作面板事先准备多于 3 个的备用开关安装孔，而且用塑料盖封闭；
8. 必须在操作面板上设置手动操作情况下各手动开关动作顺序的标牌；
9. 面板需配置内容（具体内容需要根据项目要求得到业主确认）：
表 2-3 面板需配置内容及相关颜色

序号
配置说明
使用位置

1
生产线所有运转状况表示（指示类）：
（1）运转，程序执行：橙色
（2）电源及正常运转：白色
（3）故障及异常：红色
（4）停止/暂停：黄色
（5）初始位置，准备，检测：绿色
（6）空负荷，器具寿命警告，自检不正确电池不足等：橙色

控制柜 操作站
2
操作按钮（连动/单动及各动作之操作）
（1）操作按钮：黑色
（2）暂停按钮：黄色
（3）复位按钮：黄色
（4）灯泡测试：绿色
（5）启动按钮：绿色（按钮上有灯）
（6）停止或结束：红色（按钮开关）
（7）确认按钮：绿色
（8）手动/自动转换：黑色 转换开关（钥匙开关）
（9）急停按钮：红色（蘑菇头型按钮并带灯）
控制柜
操作站
3
蜂鸣器
控制柜 操作站
4
控制柜外的把手开头须附锁型具体由业主确认
控制柜

2.1.4.7 铭牌制作规范
1. 控制柜面板操作按钮或指示灯均采用 Ø22.5 元件，其铭板厚 3MM；
2. 现场检测元器件和传动元件，其铭牌板厚 3MM，铆接于元器件旁可永久固定处，材质为铝；
3. 控制柜面板/操作站面板/面板按钮、指示灯/柜内元器件均须使用中文（含编号）铭板标 示明确；
4. 配置于高空部位的元器件的编号铭牌，大小尺寸须使维修人员从地面可明确辩识，并耐久 不易脱落；
5. 特殊规格的铭板根据现场状况选定；
6. 控制柜/操作站的铭牌字样、式样须考虑整体外观及明确易辩识为设计原则；
2.1.4.8 按钮规范 按钮开关的形式、颜色如表 2-4 中所示：
表 2-4 按钮开关规范

开关
颜色
备注
操作准备（液压启动，润滑 启动）
橙色
按钮上有灯
自动启动
绿色
按钮上有灯
复位按钮
绿色
按钮开关
停止或结束
红色
按钮开关
紧急停止
红色
必须是蘑菇头型带 灯按钮
选择开关
黑色

双向开关
黑色
按钮开关
声音关闭开关
黄色
按钮开关
操作钮
黑色
工位控制按钮
确认钮
绿色

暂停钮
黄色

灯泡测试钮
绿色

2.1.5 控制指示元件颜色规范
不允许开关装置串联排布。 指示灯的颜色规范如表 2-5 所示：
表 2-5 控制指示元件规范

指示灯
颜 色
备注
电源接通，PLC 运转，自动，手动
白 色
（LED）发光二 极管
紧急停止，故障
红 色
（LED）发光二 极管
全部原始状态，原始位置，准备，检测
绿 色
（LED）发光二 极管
警告（电池，等等）
黄 色
（LED）发光二 极管
运转，程序执行
橙 色
（LED）发光二 极管

巡视灯的颜色规范如表 2-6 所示：
表 2-6 巡视灯颜色规范

颜色
条件
红色
设备运转的所有故障信号
橙色
空负荷，器具寿命警告，自检不正确，电池 不足等信息
2.1.6 照明系统
1. 控制柜上方设照明日光灯（20W 以上 220V 50HZ 1P）；
2. 照明系统主要是为控制柜提供照明，门开则通，门关则断；
3. 照明设备和控制柜内插座的接线是从设备照明电路里连接；

2.1.7 空气调节器
1. 空气调节器安装在控制柜的侧面；
2. 必须使用迂回型内吹风空气调节器；
3. 必须考虑空调的容量，使其与控制柜的空间和散发热量值相匹配，并保证柜内电气元件 的正常稳定运转；
4. 空气调节器的选择必须根据现场实际情况调整并得到业主确认。
2.1.8 电缆桥架、管路安装及接地规范
1. 电缆桥架应单独支撑固定；
2. 所有电缆桥架的连接固定、T 型等部件不能够在现场生产,需购买标准产品；
3. 所有的尖锐的边缘不允许存在，线缆与桥架接触的边缘都应安装胶皮或其它包边套，防止 卡破线缆；
4. 桥架应接地良好，当电缆桥架安装在暴露或者人有可能走到的地方应该用铁板保护起来并 且增加支撑防止被破坏；

5. 电缆桥架使用镀锌材料，颜色为白铝色；
6. 动力电缆绝对不允许与控制电缆布置在同一线槽内；
7. 线槽里要至少预留 30%的空间，并有分层隔断。
地面安装电缆桥架的宽度应最多 300 毫米，电缆桥架应附加到钢支架离建筑地面至少 25 毫米

所有机器人应当有自己的外部设备连接导线的连接，机器人地基中央位置或直接到最近的接 地电极（建筑侧）
地线导体铜的大小应根据下表：
设备侧： 接地棒侧：

控制柜内接地接零保形式

2.1.9 其它
1. 光电开关/接近开关/行程开关各托架强度须大于 5KG 且三维可调；
2. 特别注意：异常超限检测开关与正常停止开关不能安装在同一现场总线模块的同一组上；
3. 可能与设备干涉的各类检测传感器须加 COVER 保护或以间接接触方式设计；
4. 应该考虑控制设备对焊接飞溅的防护；
5. 规定的元器件若购买困难，可选用同级品，但需经业主同意；
6. 按钮开关须互锁或采用切换按钮型，急停按钮须采用自保型；
7. 同类型元件需采用同一厂牌；
8. 各电磁阀需要水平放置，以防误动现象。工装设备的主进气、水口均需有压力检测装置；
9. 生产线设备上所使用的接线端子盒防护等级为 IP54；
10. 电磁阀的选型要根据功能选择最佳的型号，（例如：吸盘、手夹等）

2.1.12 机器人设备的基本电气要求：

2.1.13 车间照明系统及维修插座的基本电气要求：

2.2 控制系统架构标准
2.2.1 声明
本节“控制系统架构标准”适用于 Siemens\AB公司的产品的控制架构
2.2.2 范围
控制系统架构标准内容主要涉及的华瑞与华祥车间工艺中所用到的电气控制设备的基本性能及系统组成，其中包括设备性能、供电要求、控制方式、通讯方式等方面，包括的设备有 P LC、HMI、现场分布式 IO、现场总线、电气传动设备等。
2.2.3 控制等级的划分
2.2.3.1 目的
这一部分的目的用于根据华瑞与华祥车间不同应用划分控制系统等级，选取最适合的控制方案满足车间工艺要求。
2.2.3.2 划分原则
控制方案划分为 2 个等级：
1. 小规模控制方案；
2. 中大规模控制（PLC）方案；
其中小规模控制方案属于简单的控制方案，一般无需使用 PLC（如果有特殊情况需业主确认），具体划分见下表：
表 2-7 控制等级划分原则

控制方案
划分原则及方法

小规模控制
手动控制的系统应满足以下要求：
1．不超过 1 个延时继电器
2．不超过 4 个逻辑门（“与/或”）
3．设备动作不超过 4 个

中大规模控制
（PLC）
中大规模自动化控制系统应满足以下要求：
1．不超过 2048 个本地 IO 点
2．每台 PLC 控制建议不超过 8 台机器人
3．可经过 siemens（TCP/IP、profibus、profinet），
AB(TCP/IP、Ethernet、Divecenet) 等与上层信息系统及车间其它设备进行通讯（现场选择由业主方认可）
4．可经过 siemens（profibus、profinet）、AB(Devicenet) 等与现场设备通讯（现场选择由业主方认可）
5．必须提供 10 英寸（或以上）HMI 与 PLC 配合使用（具体由业主 指定）
6．机架模块可带电插拔（用于设备更换和功能扩展）
7．可根据安全要求选择满足 SIL-3 安全控制等级安全控制器
8．可选择安全分布式 IO 用于连接安全设备（紧停，光栅， 区域扫描，安全开关等），并经过 SafeEthnet 安全网络与安全控制器通讯

2.2.3.3 小规模控制方案 小规模控制适用于操作动作较少，自动化程度较低的应用。
如手动夹具等小规模单机离线操作应用，在此方案下无需使用 PLC 或使用小型 PLC 进行 控制，无需机器人。一般情况下设备的动作不超过 4 个，而且不超过 4 个逻辑的组合，能够经过手动控制气动装置或分布式逻辑控制实现相应功能。

2.2.3.4 中大规模控制（PLC）方案
中大规模控制方案是以中大型 PLC 控制系统作为控制方案核心，在此方案下系统将经过 自动方式实现相应的控制功能，适用于自动化程度较高的控制要求，而且能够实现从简单到 复杂的控制功能。中大规模控制方案中采用的 PLC 控制系统应该能够提供TCP/IP 工业以太
网与上位机和上层信息系统互连，并能够经过 siemen（s TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），
AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）等现场总线实现与现场设备的实时通讯。
中大规模控制方案的本地 IO 可达 2048 点，控制不超过 8 个的机器人，所使用的 HMI 的 尺寸不得低于 10 英寸，但具体使用 HMI 的数量和尺寸必须获得业主的同意。
中大规模 控制方 案中的 传动设备 （包括 集中式 变频器 和软起 动器） 应支持siemen（
TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）通讯，
并满足在不同应用场合采用不同特性的传动设备进行电机控制。
中大规模控制方案中的机器人应支持siemen（TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）等通讯接口，并能够经过在机器人控制器
上挂接siemen（TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）子网实现外围设备在机器人控制器侧的控制，在每个机器人控制柜外部集成一个 PLC和 HMI电控系统用以监控与手动维护机器人的功能并可作为主线主控的从站，实现连锁信
号控制交换。
中大规模控制方案中的外围控制器应支持siemen（TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）等通讯接口。

中大规模控制方案中能够根据需要配置安全控制器，安全控制器满足 SIL3 安全等级并具 备常见的安全控制功能，并能够经过 SafeEthernet 安全型控制网络进行系统扩展或与现场安 全型 IO 模块进行通讯。安全型 IO 能够担负传统安全继电器的功能实现与现场安全产品（如 紧停，光栅，区域扫描，安全开关等）的连接。
2.2.4 PLC 系统要求
PLC 系统作为中大规模控制方案中的主要控制方式，按照车间的自动化程度的高低，可 将其分为两类，即小型 PLC 控制系统和中大型 PLC 控制系统。对于车间具体应用场合，不 同等级的 PLC 应具备相应的性能要求。
2.2.4.1 控制范围
PLC 控制系统用于车间所有需要较高程度自动化控制的场合，其控制范围主要覆盖在机 运线控制，机器人控制，工装夹具控制以及相关设备的控制等。
2.2.4.2 处理器要求
PLC 处理器作为控制系统的核心，在性能上应具备一定的能力，这些性能包括 PLC 处理
器的存储容量，扩展存储能力，电池供电功能，编程端口，编程语言等方面，从而满足车间现场自动化控制的要求：

1. 存储容量：对于 PLC 处理器而言，其程序内存与数据内存的总和应不低于 500KB。
2. 备份存储：PLC 处理器应具备备份存储功能，用户程序和数据可经过备份存储卡在控制 系统掉电的情况下依然得到保持，并可在系统上电后进行恢复。
3. 电池供电：PLC 处理器应具备电池供电功能，即当控制系统掉电的情况下能够经过电池 对处理器进行供电并保持程序运行一段时间。
4. 编程端口：PLC 处理器需包含一个以太网端口作为高速编程接口，并能够经过集成或者扩展的方式进行siemen（TCP/IP 工业以太网、profibus、profinet），AB（TCP/IP 工业以太网、Devicenet）等通讯从而实现在远程进行编程组态功能。
2.2.4.3 电源要求
PLC 系统应该配置交流 220VAC 或 DC24V 作为输入供电电源，并应该提供直流 24VDC
输出用于本地 IO 模块或其它用途使用（根据项目组指定安装足够容量的 DC24V 直流电源）。

2.2.4.4 通讯要求 (详见 2.2.6.3)
PLC 系统应支持工业以太网的通讯方式，以实现开放的，可靠的数据通信，并根据车间 工业现场的应用要求，PLC 系统应该能够选择工业以太网或现场总线以实现与车间不同层 次设备进行通讯。
单根以太网网络电缆不得超过 90 米(300 英尺)。
对于稳定性要求极高 的信息应该采用硬接线的方式通讯。
PLC 与 HMI：PLC 与 HMI 之间的通讯应该保证 PLC 与 HMI 之间数 据的实时传输。
PLC 与上层信息系统：PLC 与上层信息系统之间应该采用工业以太网方式进行，这其中 包括对 PLC 进行编程组态的工程师站，上位机监控系统（服务器或单机），上层数据采集系 统等所有需要与 PLC 进行数据交互的 PC 机，要有利于 PLC 的编程组态并保证数据交互的实 时性与稳定性。
PLC 与机器人：PLC 与机器人之间的通讯采用 AB（Devicenet）siemens（profibus、
profinet）等方式进行。
机器人与外围设备通信：经过AB（Devicenet）siemens（profibus、profinet） 通信。
PLC 与现场 IO：PLC 与现场分布式 IO 之间的通讯采用 AB（Devicenet）siemens
（profibus、profinet）方式进行，这其中包括机柜安装（IP20 防护等级）和现场安装（IP67 防
护等级）的 IO 产品，要求实现与现场分布式 IO 的高效率高质量通讯。
PLC 与现场传动装置：PLC 与现场传动设备之间的通讯采用 AB（Devicenet）siemens
（profibus、profinet）方式进行，这其中包括变频器和软启动器，要求实现与现场传动装置的
高效率高质量通讯。
PLC 与现场检测开关通信： PLC 与布 在夹 具或 者设 备 上的 总线 模块 经过AB
（Devicenet）siemens（profibus、profinet），总线模块与检测开关经过标准接头连接，采用
点对点通信方式。
PLC 与现场其它设备：PLC 与现场其它设备之间的通讯建议采用 AB（Devicenet）
siemens（profibus、profinet）方式进行，如不能支持以上几种通讯方式，则应该使用硬接线
连接，并应该获得用户的同意。
以上通讯方式在具体的项目中，还需得到业主的确认。

2.2.4.5 系统框架
中大型 PLC 系统应该提供背板框架，同时支持带电插拔功能，以方便维修人员在系统带电状态下对模块设备进行增加、移除和更换等操作，节约系统停机时间。
2.2.5 HMI（触摸屏）要求
一般超过（包括）6 步的动作或需要数据修改和诊断显示的地方就必须要采用 HMI，实现 设备状态，报警，故障，诊断等信息的显示。HMI 作为单元控制点，它能够看作是安全控制 按钮和程序显示器。它优先安装在主控电气柜上，但如果有安全需要，也能够安装在设备附近，以便于控制。HMI 的设计和安置必须得到用户的同意。
2.2.5.1 硬件规范
根据车间具体应用要求，现场所要使用的 HMI 硬件应该满足以下要求：
1. 操作方式：一般情况下 HMI 的操作方式应为触摸式，即采用触摸屏作为现场操作员终端， 在特殊情况下能够为按键式或触摸按键混合式，具体应用需要获得业主的同意。
2. 显示尺寸：现场一般使用的 HMI 显示尺寸应为 10 英寸，12 英寸，具体选型或者如需用
到其它尺寸，需得到用户的同意。
3. 显示效果：现场使用的 HMI 应为彩色显示器，色彩应不低于 32 位真彩色，画面分辨率 应不低于 800*600 象素。
4. 内存容量：现场使用的 HMI 的内存容量应该不低于 32M RAM，这个内存系 HMI 在运行 时操作系统和应用程序所占用的空间。
5. 存储容量：现场使用的 HMI 的基本存储设备应不小于 16MB，以用于静态存储 HMI 中 包括 HMI 画面运行文件在内的数据。
6. 存储扩展：现场使用的 HMI 应具备存储扩展能力，经过插卡方式对基本存储设备容量进 行扩展，以保证工程功能的完善性。
7. 通讯端口：现场使用的 HMI 应支持AB（Devic