2.2.1 电源接口
1.AC 380V电源
按照Unit为基本单元,将整个设备或者项目所有Unit按照功率的大小分成不同的电源组,根据总功率大小,可以一个Unit为一个电源分组,也可以多个Unit为一个电源分组,将每一个分组的总功率分配为大致相等,其目的是可以使控制柜中的接触器和断路器的型号尽量统一,降低采购和后续维护的难度。
如图2-3所示,若整个设备或项目由3个Unit组成,经过统计和现场布局考察,可以将Unit1当成一个电源分组,Unit2和Unit3为一个电源分组。
图2-3 电源分组示意图
1)现场有本地控制柜,则将中央控制柜内的380V接口引出到本地控制柜,再由本地控制柜将电源电缆连接到每一个电源分组(Power Group)中的实际设备;
2)现场没有本地控制柜,可以通过电源总线铺设到设备附近,设备再从相应便利的地方取380V电源;若不是采用总线方式,那么将一根一根电缆铺设起来会是一个非常巨大的工程。
电源总线和通信总线一样,通过一个圆转扁接头将电源的圆电缆转换成扁电缆,然后将扁电缆铺设到整个电源分组;分组内的设备通过一个扁转圆接头将电缆转换为常用的圆电缆,然后接入设备电源进线位置。电源总线示意图如图2-4所示。
圆转扁接头上方的电源可以来源于中央控制柜,也可以来源于本地控制柜,图2-5所示为AC 380V配电设计概览图。
基于上述描述,每一个公司或行业根据自身设备或项目的特点,在AC 380V电源设计的时候就可以在控制柜内固定N组,N的最大值要做好一般情况下的0.5倍的预留,在确定N的值的时候,建议的电源分组是8的倍数,这样更利于IO模块的分配。
Power Group引线到本地控制柜或者对应的电源组的设备,同时总电源进线的断路器、每一个电源分组的断路器和接触器的反馈信号接入控制柜内的IO模块,只要是这个标准化设备的控制柜的AC 380V电源统一如此设计,即使有的设备或者项目有较多的电源分组的预留,其对应的IO点也不会改变,对应的PLC控制柜程序也不用改变,可以提高设备开发和项目实施的效率。
图2-4 电源总线示意图
图2-5 AC 380V配电设计概览图
2.AC 220V电源
若每一个Power Group需要单独的AC 220V电源的话,那有多少组Power Group,就对应有多少组AC 220V电源,同时每一组断路器的反馈触点接入柜内IO模块。
若没有这个要求,那AC 220V电源基本都是一些控制类设备、仪器仪表、通信类设备以及通用设备的电源要求。
在AC 220V电源设计的时候,若用电负荷比较大,建议其相线从不同的相取电,这样能保证三相负载均衡,系统中不会产生不必要的电势差。
在AC 220V电源的设计中,一些重要电源的空气断路器的反馈触点应该接入柜内IO模块,这样既可以保护设备,也能便于程序中的故障的诊断,比如UPS(不间断电源)、CPU电源、网络交换机以及工艺所要求的设备。
一些普通功能,比如柜内照明或者风扇用的AC 220V空气断路器的反馈触点不需要接入控制柜内的IO模块,除非柜内温度有特殊要求而配置了空调,此时的220V电源的空气断路器才需要接入柜内IO模块。
AC 220V电源的具体数量,要依据工艺配置和行业要求,考虑所有可能的情况配置最大数量的电源以及足够的备用电源。
假如工艺类型多样,也可以根据工艺特点设计2~3套不同的AC 220V电源供给,这样在不同设备开发或项目实施中就可以依据需求选择。图2-6所示为AC 220V配电设计概览图。
图2-6 AC 220V配电设计概览图
之所以设计2~3套不同的电源供给,目的就是能将220V电源的配置确定在一个可以直接选用的几个模板当中,这样在设备开发或项目实施的时候,只需要根据实际选择合适模板即可,同时,程序中应也配备对应模板的控制柜程序,这样不管是电气设计还是程序编程,都能快速高效且减少错误的出现。
3.DC 24V电源
在DC 24V电源设计的时候,许多设计者都不管系统有多少需要DC 24V电源的设备,统统都只配一个DC 24V电源,而不会考虑硬件的实际要求(有的设备需要单独的DC 24V电源),这样的设计就可能会存在一些隐患,比如GMC问题;所以,在设计24V电源的时候,应考虑或遵从以下方式:
1)CPU以及IO模块的DC 24V电源单独出来,一般使用5A的即可;
2)其他设备若有单独DC 24V电源的需求,则分别设计一个24V电源;若没有单独的电源需求,则可共用一个24V电源;
3)各个组的DC 24V电源都用并联端子联结在一起,便于设备接线查线;
4)根据实际情况将DC 24V的空气断路器反馈信号接入柜内的IO模块。
本地控制柜有DC 24V电源的需求的话,一般都是在本地控制柜内根据需求配置DC 24V电源,这样就将本地控制柜和中央控制柜的DC 24V电源隔离开来,既便于分布式管理,也保证了每个本地控制柜之间的独立性。
从上述的各种电源接口的描述可以看到,电气设计是一个专业性比较强的工作,它要求从业人员对设备或者项目要非常熟悉,能正确合理规划好电气资源;同时还需要从业人员对设备或项目中使用的电气产品非常熟悉,否则一些电气产品的特殊需求和接线方式,在电气设计的图样上可能都无法表达传递正确。