设备配套控制柜制作工艺及规程综述.docx
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设备配套控制柜制作工艺及规程综述
设备配套控制柜制作工艺及规程
无锡中选自控有限公司
前言…………………………………1
文件编制……………………………5
标记…………………………………9
扳金…………………………………13
排版…………………………………15
结线…………………………………21
接地及绝缘…………………………28
检查…………………………………32
附录…………………………………34
A、参考标准目录
B、导线、汇流排、紧固件配用表
C、绝缘导线载流量计算表
D、接地导体、螺柱关系表
E、电气间隙和爬电距离表
F、接头连接力矩表
G、麻花钻与丝攻配合关系表
H、导线颜色选用表
前言
控制电柜已成为工业控制系统中最重要的部件之一。
在科学技术飞速发展的今天，当设计人员呕心沥血以自己的理论知识在图纸上设计出具有先进水平的控制系统时，是否曾想到过一个系统整体水平的体现，除了最上层的设计之外，还有最直接的看似低技术含量的电柜制造工艺和规程呢。
在管理上形象的描述为“一个木桶的最高水位取决于最低的那块木板”。
面对一只电柜，不论内行外行最直接可以感官接触到的就是电柜实体。
当设计人员把自己的设计图纸交给设备制造商时，何曾不愿把凝聚自己心血的蓝图转换成最完美的实物呢！
可是我们的设计人员往往不能如愿。
虽然他们对制造工艺的要求和制造过程中对国家标准的执行并非完全不能控制，但是，他们所能提出的具体要求只能在某些必须的图纸中简单写出，而详尽的制造工艺就由制造者掌握。
这样就等于给厂商一个自由发挥的天地——成了脱缰之马。
每一个控制系统的控制电柜多数情况下是非标产品，每次的原理图和设计都因系统和设计者的不同而不同，但这并不妨碍电柜工艺的统一。
就好像最复杂的线路都是由一些最基本的控制线路组合演变而来一样，只要最基本的控制线路熟悉和运用自如了，再复杂的线路只是重复的叠加。
同样，如果电柜的一些基本制作工艺和验收规范能确定下来，当设计人员为了赶工期把整个系统的所有电柜分包给不同的制造商（无形当中就组织起一个庞大的供货商），最后收到的电柜质量就会像遍布世界的麦当劳和KFC一样——无处不在又无处不同。
这充分体现了一个公司管理理念的统一。
当前，市场需要上与系统配套的控制电柜制作尚无权威统一的工艺规范。
有时把一个系统的电柜分包给不同制造商后，由于一开始设计人员就提不出能体现其特点的工艺制作要求，即使有这种愿望，也只能是口头上的关于导线截面、基本的保护和防护要求，最后形成了一个系统的不同电柜的制作工艺是随着供货商的制作水平不同而明显的不同，没有整一性。
木桶的最高水位——电柜质量——取决于制造者的即兴发挥——这就是当前的现实。
如果能实行电柜基本工艺规范的统一，也将给调试、安装、现场维护和维修带来极大方便。
因为电柜最后的维护和维修都是由一线的电工人员直接操作。
一个电工维修人员对设备的维修效率除了对线路的熟悉程度和个人的经验外，就是电柜本身的制作是否遵照工艺规程。
如果统一了制作规程，不仅能提高现场柜内维修的效率，并能降低新电柜对新手带来的门槛，还能缩短基层维修电工班组熟悉系统的时间。
这些也可以归结为管理上的一句话“一切为用户着想”。
当我们现在打开日本人10年前制造的电柜，对比我们现在生产的柜内工艺，我就会有一个疑问：
真的是技不如人吗？
——不可能。
如果说10年前日本的技术、工具、材料等诸因素还能成为巨大差距理由的话，那么，当我们现在都已经能够自己研制出不少在国际具有先进水平的设备和产品的时候，当我们能在办公室里任意浏览国际上各个大公司网站的时候，这个本已不是技术问题的问题应该可以非常顺利的解决了。
现在，只差一点点和国际电柜工艺接轨的意识和一点点敢闯敢创的精神。
我们现行的国家标准和行业标准，专门针对非标控制电柜制作和工艺规程的标准实在不多。
最集中的就是GB50171-92-《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》。
其中就有这样一段文字“修订过程中，规范组进行了广泛调查研究，认真总结了原规范执行以来的经验……广泛征求了全国有关单位的意见，最后由我部会同有关部门审查定稿。
”由此可见，国家标准本身就是取自于实践中较普遍的被认可的规程，并用来指导和统一生产的，它又在不断完善更新。
所以，在电柜制作中，我们不要仅仅局限于这些七、八年甚至十年都很少修改的标准，可否扩展一下思路，借鉴其他行业标准中的相关条文，来充实自己的规范，最主要的是要结合实际工况，特别是要体现出自己本行业和本公司的特点规范，多收集电柜的制作过程和使用过程中的经验和工艺来充实自己的特色，这或许可以为以后系统间电路的模块化设计和电柜的互换性做一些尝试。
该《非标电柜制作工艺及规程》分七章，收编工艺规范256条，有的章节前有简单说明，后面附六张常用技术表格，以方便查阅。
编制的宗旨是抛砖引玉，请大家来修改，努力使其成为一个动态的、不断随现代产品设备的出现和现代制造工艺的更新发展而发展的、并由全体人员参与和编制的电柜工艺规程，使其成为有效的连接从设计人员、制作人员、调试人员、现场安装人员到基层维修维护人员的及时沟通和信息反馈的公共渠道，使得科技人员的设计意图能最快并最有效的成为符合产品标准的成果。
目的只有一个——将木桶最低的那块木板加长一点。
我坚信这是一套可以极大提高您的工作效率和工艺质量的操作规程，但最终的评判还有待您的认可。
由于电柜制作工艺复杂精深，可资借鉴的国家标准规范少之又少，书中错误、遗漏之处在所难免，敬请批评指正。
文件编制
本篇说明
（一）
本过程包括制造方接受图纸后对图纸的分册编制、消化核对，以及对生产过程中发现的问题和解决方法的记录。
对一些预完成的工作。
比如对元件的检查，如果不事先完成，那么在安装过程甚至结线阶段再发现这种错误，就会牵涉到采购，和元件商的交涉以及最麻烦的供货周期问题。
另外对元件合格证的收集会影响项目竣工资料的整理和收集的完整性。
而这些又是一个越来越规范的市场所必须的。
在本章所涉及的实际文件编制操作方法（4-9）只是本人实际生产过程中总结的经验，各方可根据自己的具体生产允许条件制定相应的方法。
但本人的观点是，这些文档无论怎样制订，都要能够长期保存和方便查询，所以在文档名的编制上特意加上保存路径。
也希望有更好的建议能进行互相交流。
（见1-11条）
（二）
第二版修改内容
这次修订增加的资料是更好的为了配合企业实行ISO9002质量体系的实际运作。
具体详细资料收集中。
本次增加的现场电缆安装手册的编制完全是为了现场安装资料的完善。
手册的编制对现场电气安装主管可以说是个非常好的工具：
能准确知道总工作量——对做好工作计划和任务节点有了个具体量的参照；能够作为柜内接线复查的依据；能够把现场的线路改动情况时实纪录并作为下次安装的依据。
这对经常转场施工的顶管施工队伍有着非常好的帮助。
（见21-24条）
1.接受图纸后，一套装订成全图，包括系统图、原理图、材料表、面板布置图、底板布置图和端子图等。
用于全过程包括调试和图纸的存档，由技术人员保管使用。
2.直至项目的结束要保持图纸的完整性、真实性、整洁性和过程信息记录的完整性。
3.第二套图纸，包括材料表，面板布置图及底板布置图和端子图。
主要用于材料核对、排版、放样、粘贴标签过程中使用。
4.第三套装订，包括原理图接线图。
由接线人员在接线过程中使用并保管。
5.在原理图中每个元件旁标注明型号和附件规格，以方便工艺安排。
当安装的辅料为特殊规格时，需要在布置图中明显标明，并在核实无库存情况下填写“辅料采购清单”。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+填写日期+“辅料采购清单”。
6.在图纸工艺安排过程中注意与材料表核对型号。
如果发现错误立即填写“设计人员勘误确认表”。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+填写日期+“设计人员勘误确认表”。
要求设计人员确认并签字。
7.对主电路连接所用的接触器、开关、端子的接线柱螺纹直径和进深进行统计确认。
核对库存，缺少或特殊规格的辅料时填写“辅料购买清单”。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+填写日期+“辅料购买清单”。
8.对主电路需标明所用导线截面积，或按照设计人员书面设计截面安排（见表C）。
9.检查线路线号的完整性和正确性，比如重复和漏标线号都需设计人员填写“设计人员勘误确认表”确认。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+填写日期+“设计人员勘误确认表”。
10.对电源线标明所需线号管数量以方便统计。
文件保存路径为：
…项目号\项目号+填写日期+“线号统计”。
原则上每一电柜线号统计设定为一打印页，以方便每个电柜线号的包装。
11.元件标签按照材料清单统计并保存。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+日期+“*柜内元件标签”。
12.元件项目字母和元件项目序号中间用一空格符隔开。
13.柜内中文标签均用隶书。
14.线号管字符在最后一个数值或字母下标加圆点“.”，以表示编号终了。
CB*/Z342-84,8.5.5
15.按照设备配套明细表或施工用图样（布置图、装配图等）进行领料配套。
所有电器设备应有制造厂产品合格证。
ZB/TU0603-89,3.1
16.所有产品合格证及说明书必须保存完整，以作为竣工资料的必须文件。
17.核对设备及其保护元件的型号，规格和整定值应与配套明细表及图样相符。
检查设备及零件应无缺损，必要时应检测设备的绝缘电阻。
ZB/TU0603-89,3.2
18.逐个检查电气元件的信号规格及脱扣器额定电流是否与图纸规定相符。
CB*/Z342-84,7..9.a
19.检查内部仪表、灭弧罩、瓷件、胶木电器，应无裂纹或伤痕。
GB50254-96，2.0.1.3
20.熔断器及熔体的容量应符合设计要求。
核对所保护电气设备的容量与熔体容量是否匹配。
对后备保护、限流、自复、半导体器件保护等有专用功能的熔断器，严禁替代。
GB50254-96，10.0.1
21.<现场安装电缆手册>由电缆总清册、电缆排放表、电缆规格&各柜电缆使用情况表、总接线手册和各柜的接线手册组成。
22.《电缆总清册》把现场每一根电缆的规格，编号，起始点等相关信息编制成表。
通过此表现场人员可以知道总的电缆排放数量，每个柜的电缆引出数量等电缆排放总体工作量.
23.《总接线手册》中把系统中每一根电缆连线的相关信息集中的编制再一起，通过此表可以知道总的接线工作量，并可以通过表中的线号栏把所有所需的线号预先打印出来，就免去拿着整套图纸前后找线号的麻烦。
备注栏中可以随时记录安装过程中的其他情况，这些信息对日后设备的维护修理，和转场后的再次安装有着非常重要的作用。
24.各分柜的接线手册的作用和总接线手册一样，但更强调各个单柜的接线工作量。
这样有助于电气主管的现场协调.
标记
本篇说明
（一）
电柜中的标记系统犹如一城市中交通道路的指示牌。
其指示语言的统一性将影响使用者对整个系统统一的理解，而指示标示本身的明显与否直接影响到操作和维修者对系统的操作和维护时的方便性。
说到底就是一句话“一切为用户着想”。
本章中特别强调了对不同电压规格的熔断器要标明不同电压规格，对使用不同电流规格的熔断器也要标明其熔丝规格。
这些也是国家标准中所强调的。
在电柜的制造过程中如果能做，将会给现场维修电工带来很大的便利，这同时也是现场人员反映比较集中的问题。
有时即使厂方人员到现场维修也会碰到此类问题。
对柜内元件标签粘贴的原则是：
能对柜内元件在运行状态，检修状态以及被拆卸下后仍能做到标示作用，但同时也不能使柜内的标签看起来非常烦琐。
最初是在元件和附近的线槽上粘贴，但这样不但看起来烦琐，而且如果线槽一卸去就会少了一套标示。
最后还是决定在元件和其附近的底板上粘贴。
这样无论在运行状态，检修状态甚至元件被卸下时，都一样能够起到标示作用。
（见14、18条）对柜内主要开关的中文标签的统一制定还在摸索中。
（二）
经过一段时间的实践后，对中文标签的制作已经有了个初步基本的尺寸模板：
对于单行字的标签实用30*12对于双行字的使用30*15。
且中文标签现在只运用于柜内开关的标示，因为对于现场的柜内操作最实际的就是短路器等的开关的操作。
另外为了现场操作和维护的方便，增加了柜内熔断器的定义表格。
现在柜内的控制电源的次级回路中，很多是采用了熔断器的保护方式。
就使得柜内的熔断器的规格和回路较多，当达到一定数量时对于快速准确的操作就有了一些困难，非得先翻图纸找到标号后再操作，甚至调试阶段的操作都如此。
这种表格标明了熔断器的电压等级，熔丝规格，熔断器标号及熔断器所通断回路的名称信息而且直接粘贴在熔断器附近的柜体侧面，使得观看和使用均能方便些。
其它的诸如柜内重要元件的标示、柜内可调节元件的标示、PLC地址表和I\O元件的标示等等，都是为了方便现场人员的操作、维护而作为近似于图纸信息的现场延伸，而且与图纸比较起来更有现场的实用性，这种标示是用防水和防泥浆的材料制作的，这更适合隧道掘进现场的使用。
（见20、21条）
实际操作中发现在维修维护操作台等此类面板元件较多的箱体上，仅仅靠每个元件的背面标号来查找还不是最方便的方法，如果在此类元件背面贴上与正面铭牌一致的中文标签和标号将提高维修时的查找效率。
（见14条）
随着进口元器件和各类仪表的使用，柜内不同输出电压等级的电源器件将增多，这将给准确快速维修带来一定的难度和安全隐患。
为了有明显的区别，除了使用不同颜色的导线外，还需在每个电源元件上增加有文字说明的标签和元件标号。
（见26条）
在每个线槽盖板的端口处贴上标签会给维护后柜内复原带来方便。
（见5条）
柜门上贴的排版图除了美观外，更是为了现场维护操作人员的作为对比。
（见22条）
23条是为了提高现场维修效率和速度而增加的。
电气人员在一般情况下将不必随身携带厚重的图纸，可直接按照此表格进行检查。
另外正在考虑新的现场电缆的电缆标签的制作。
传统的电缆排我觉得已经不能适应现在现场安装的情况：
字迹是手写的、字迹会因为记号笔的质量及所接触的泥浆而褪色、因为外形较电缆突出容易被扯断等等。
新的电缆标签应该使用统一字体和统一规格，能够象贴纸一样使用方便，应能和电缆成一整体，即使电缆被收回也不会因为电缆间的摩擦而被拉掉。
最重要的就是要能够防止现场的水和泥浆对字迹的侵蚀影响，即使有泥浆沾上用水对标签表面清洗即可。
1.柜内元件标签均为黄色。
2.元件标签按照材料清单统计。
文件保存路径为：
...项目号\项目号+日期+“元件标签”.xls。
3.元件项目字母和元件项目序号中间用一空格符隔开。
4.字母数字字体均用SWISBT。
5.线槽标签以英文大写SWISBT字体打印
6.柜内中文标签均用隶书。
7.柜内中文标签标准尺寸为30mm*12mm。
8.端子标签尺寸为35mm*7mm。
9.标牌应正确、清晰，易于识别，安装牢固。
GB/T11633-2000,3.5.4
10.额定电压超过500V的配电板应设置警告标志。
GB/T11634-2000,7.1.2
11.盘、柜的正面及背面各电器、端子牌等应标明编号、名称、用途及操作位置，其标明的字迹应清晰、工整、不易褪色。
GB50171-92,3.0.4
12.在每个电器元件上和近旁，应有与原理线路图相一致的元件代号，各对熔断器的近旁，应有熔片额定电流的标牌。
CB*/Z342-84,7.8.a
13.柜内元件安装完毕后，应立即按照材料表和原理图进行正确的标签粘贴。
14.标签在元件附近的底板和元件本体上粘贴。
位置要明显易于发现，尽量不遮盖元件主要型号为准，且不靠近人员操作位置。
面板元件附近要贴上与板前铭牌一致的中文标签。
15.熔断器应具有标明其熔芯额定电压、额定电流、额定分断能力的耐久标志。
GB/T11634-2000,4.8.7.4
16.安装具有几种电压和电流规格的熔断器，应在底座旁详细标明其规格。
GB50254-96，10.0.5
17.集中在一起安装的按钮应有编号或不同的识别标志，“紧急”按钮应有明显标志，并设保护罩。
GB50254-96，7.0.3.3
18.对组合式元件要在其安装座和元件主体上都贴上标签，以使其在任何状态下都能起到标示作用。
19.回路电压超过400V者，端子板应有足够的绝缘并涂以红色标志。
GB50171-92,3.0.2.三
20.在柜内贴上柜内熔断器的相关信息表格：
包括熔断器标号，熔断器的电压等级，熔断器所使用熔芯的规格，所通断回路的中文定义等。
且此表格贴在柜内熔断器位置附近。
21.柜内如有PLC-I\O模块，则要在柜内贴上此PLC的地址表，以方便现场调试和维护人员查找地址。
表中包括每一I\O的中文定义，所对应的元件标号等。
22.柜门上贴上每一电柜的排版图
23.柜门上贴上端子的接线表，包括进线电缆的编号等信息。
24.有机玻璃防护板均贴上防护标示。
25.PLC及变送器等贵重精密可调元件，均贴上警示标示。
26.柜内有多个输出电压等级的电源器件时，每个电源均贴上电压等级数值。
27.380V或220V面板指示灯旁均贴上警示标示。
扳金
本篇说明
（一）
对于电柜的扳金制作要求首先是能够为柜内电板提供一个可靠的保护箱体，同时必须拥有良好的接地。
对于柜内的接地螺栓，在船舶标准中是明文规定使用铜制螺丝，可对其他行业电柜的柜内接地螺丝没有硬性规定使用。
在实际生产中所碰到的柜内接地螺丝只是使用镀锌螺丝且由于使用焊接的方法固定在柜内，使得被焊接后的螺丝很快就发生锈蚀现象。
况且电柜还要经过油漆烘漆等柜体防腐蚀和美观处理。
这样一来接地螺丝反而成了“准绝缘螺丝”，其接地效果会大打折扣。
现在只能采取本章第14条措施，希望以后能和扳金工序有直接的交流，能够以便解决这个问题。
对于本章11条是针对电柜在运输、定位、使用、保管过程中发生的，由于场地狭小而使电柜移动困难而想出的办法。
（二）
电柜的柜门将全部焊上接地桩而取代过去的接地螺丝。
以解决以前“准绝缘”螺丝的问题。
1、集控台表面应平整，边缘及开孔应光滑，无毛刺、裂口。
GB/T11633-2000,3.5.1
2、外壳、手柄和漆层应无损伤或变形。
GB50254-96，2.0.1.2
3、各零部件应配合正确，门、抽屉等活动部件应工作灵活，紧固件、连接件应牢固无松动。
GB/T11634-2000,4.2.2
4、活动门应设有止动器。
GB/T11634-2000，4.2.2
5、如电柜活动门或面板处有元件安装，必须在面板元件开孔之间安排足够的线槽安装筋，以方便面板线槽的可靠固定和标准化的结线。
6、每个柜的柜内和每块底板背面都要做相应明显的记号，以方便安装。
7、所安装的元件要求质量良好，型号、规格符合设计要求，外观应完好，且附件齐全，排列整齐，固定牢固，密封良好。
GB50171-92,3.0.1.一
8、为了便于电柜接线和提高工作效率，电柜门铰链要能方便的拆卸，保证再次安装时的方便性和日后使用的可靠性。
9、电柜的备用钥匙要用扎带捆于电柜内可靠安全处。
其他集中收集。
10、为了方便电柜底板接线完毕后底板的安装，要在底板最下处安装底板靠脚。
11、电柜底脚槽钢开对称的＞8mm孔，可以安装独立的活动轮，以方便电柜在特殊环境时的移动。
12、保护及工作接地的接线柱螺纹直径应不小于6mm。
专用接地接线柱或接地板的导电能力，至少应相当于专用接地导体的导电能力，且有足够的机械强度。
ZB/TU0603-89,10.7
13、箱体上应设有专用接地螺柱，并有接地标记。
接地螺柱的直径与接地铜导体截面、电气设备电源线截面的关系（对固定安装的电气设备）见表D。
CB*/Z342-84,2.5.2
14、电柜内的接地螺栓用铜制。
如采用钢质螺栓，必须在电箱外壳上漆前用包带可靠地将其紧密包扎，以防止油漆覆层影响接地效果。
必须保证箱壳完毕时接地螺丝无锈迹。
15、不论电柜柜门上是否安装元件，都必须安装接地螺丝（规格见表D）。
排版
本篇说明
（一）
电柜的元件排版首先应考虑到元件的布置对线路走向和合理性的影响。
对大截面导线转弯半径的考虑，对强弱电元件之间的距离放置，对发热元件的方向布置，为最大限度的防干扰对PLC和其他仪器仪表相对于主回路和易产生干扰源元件之间的布置等等。
这些都成为排版布置时必须综合考虑的问题。
为使柜内布置结构有一个统一性，把基本元素的间隔距离进行明确的规定是有必要的。
这样无论图纸怎样不同，其基本排版结构将是统一的。
本人正在尝试CAD在排版中的应用。
虽然刚刚开始，还没有可直接借鉴的经验。
但发现CAD在这个方面的应用不但高效而且非常方便，一切排版工作都可以预先完成，而且其竣工资料非常的整洁和统一。
借鉴一下CAD/CAM的概念，可以设想在条件都满足的情况下，在没有实际元件到位之前直接在底板上预制安装孔，这样的话，柜的制作效率就又提高了一步。
（二）
虽然收集电气元件资料和制作元件平面图的CAD图库比较花费时间和精力，但如果能仔细做好的话以后的排版工序将完全改观。
在制作图库时要注意字体、线型、线条颜色和宽度、图层设置这些因素的统一性。
这样在一开始就有个规范统一的属性，将给以后的使用、扩展都会带来极大的方便。
在实际的应用中，使用CAD这个工具来进行排版，最大的优点就是效率的提高。
以前排版都要等到元件和材料完全到位后才能开始进行，而且还要把元器件来回摆放进行对比。
这样很花时间，而且人的效率很低。
自从使用CAD图库进行排版后，这些工作都能在接受到图纸后立即进行，而且排版方案的修改非常的简单。
即使元器件不能立即到位时，也可以直接在底板上进行放样，元器件一到马上就能固定，提高了时间和人的利用率，不再有等待的开销。
甚至这个工序已经前移到设计环节中，为设计人员直接提供排版方案，使得设计人员能够把箱柜的外形和尺寸最优化。
这会缩短整个产品的开发时间并且这可能进行并行工作！
当有些元件预制信号导线时，传统的做法是将其与柜内相应导线绞接后用绝缘包带包裹。
但这样反而不能进行检查。
如果连元件的可靠性都不能检查，还谈什么使用和维护呢。
因此这些元件附近增加过渡端子以能够转接导线。
（见57条）
1.电气设备应有足够的电气间隙及爬电距离以保证设备安全可靠的工作（见表E）。
CB*/Z342-84,1.6
2.电气元件及其组装板的安装结构应尽量考虑进行正面拆装。
CB*/Z342-84,7.3.4
3.如有可能，元件的安装紧固件应做成能在正面紧固及松托。
CB*/Z342-84,7.7.g
4.各电器元件应能单独拆装更换，而不影响其他元件及导线束的固定。
GB50171-92,3.0.1.二
5.发热元件宜安装在散热良好的地方，两个发热元件之间的连线应采用耐热导线或裸铜线套瓷管。
GB50171-92,3.0.1.三
6.二极管、三极管及可控硅、矽堆等电力半导体，应将其散热面或散热片的风道呈垂直方向安装，以利散热。
CB*/Z342-84，7.2.5
7.电阻器等电热元件安装一般应安装在箱子的上方，安装方向及位置应考虑到利于散热并尽量减少对其它元件的热影响。
CB*/Z342-84，7.2.8
8.柜内的PLC等电子元件的布置要尽量远离主回路、开关电源及变压器，不得直接放置或靠近柜内其他发热元件的对流方向
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