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在非标自动化设备集成中，控制电路中的PLC一般而言是24DV（24伏直流电）。而这个24V DC一般不是工厂直接给到设备的外部电源，而是非标设备自身控制柜内部生成和分配的控制电源。

在中国大陆常见工厂现场，客户通常给设备提供的是以下一种或几种交流电源：

• 三相380V AC；
• 单相220V AC；
• 保护接地PE；
• 有时还会提供压缩空气、工业网络等公共条件。

控制柜常见主回路电压包括三相380V、单相220V，而控制回路常使用24V DC。

具体给380V还是220V，必须在项目开始时和客户确认，不能默认。

作为自动化设备开发人员，

不一定需要亲自处理工厂配电柜，但至少要能看懂并确认：

本设备需要 AC 220V

L、N、PE 三根线

接到控制柜 X0 进线端子

总功率 2kW

额定电流约 ×A

客户接完以后，还应核对：

• 电压是否符合要求；
• L、N、PE是否齐全；
• PE是否可靠；
• 上级断路器容量是否合适；
• 进线是否接到了正确端子；
• 相序是否符合要求，若是三相设备；
• 现场电源与电气图是否一致。

所以最简单、实用的认识是：

工厂怎么从总配电柜把电送过来，通常不用设备开发人员亲自设计；但设备需要什么电、接到哪里、容量多大，以及接入后是否正确，设备方必须负责说明和确认。

现场常见的责任边界

可以把控制柜上的总进线端子看成双方边界：

工厂配电系统 ↓ 客户提供的电缆 ↓ 【控制柜总进线端子】 ↓ 设备内部总开关、断路器、开关电源、PLC

总进线端子之前，一般由客户厂务或电工负责。

总进线端子之后，一般由设备电气工程师负责。

但具体项目也可能规定：

• 客户只把电缆拉到设备旁，设备方负责最后接线；
• 设备方提供带插头的电源线，客户只提供插座；
• 设备方负责全部接线，客户电工只负责停送电；
• 客户规定所有厂内接线必须由客户电工完成。

所以开工前应明确一句：

客户负责把电源接到控制柜总进线端，还是只负责把电缆预留到设备旁？

例如设备只需要单相220V，设备方只要明确告诉客户：

设备总电源要求： 单相 AC 220V，50Hz L + N + PE 最大功率：×× kW 建议上级断路器：×× A 接入位置：控制柜进线端

客户的厂务人员或电工通常负责：

• 从工厂配电柜拉电缆；
• 选择供电回路；
• 配置上级断路器；
• 把电缆敷设到设备旁；
• 将电源接到控制柜指定的总进线端子或总开关进线侧。

设备方主要负责控制柜内部：

控制柜总进线 → 总开关 → 分支断路器 → 24V开关电源 → PLC、传感器、继电器等

但不能理解成“工厂供电完全与设备方无关”

设备方虽然通常不负责改造工厂配电，但必须告诉客户准确的接口条件。

至少要提供：

• 需要220V还是380V；
• 单相还是三相；
• 是否需要N线；
• 必须有PE保护地；
• 设备总功率；
• 额定电流和可能的启动电流；
• 建议上级断路器容量；
• 进线电缆规格要求；
• 电缆从控制柜哪个位置进入；
• 接到哪个端子；
• 是否需要独立回路。

否则客户电工不知道应该拉什么线、配多大的断路器。

然后以上需要告知工厂的信息需要如何确认呢，有如下资料参考：

这些问题可以统一为一条工程链路：

先确定所有用电设备及其供电要求，再决定控制柜需要什么总进线；不是先随便选220V或380V，再想办法把所有负载迁就进去。

一、总进线选220V还是380V，不是看“额定电压最大的设备”

不是简单按照：

设备中最高电压是380V → 总进线就选380V

而是先建立完整的负载清单：

然后根据主要负载决定供电方案。

情况一：所有负载都只需要220V

例如：

• 220V伺服；

• 220V风扇；

• 220V工控机；

• 220V转24V开关电源；

• 没有任何380V负载。

那么最自然的方案是：

客户提供： 单相 AC 220V L + N + PE

或者设备总功率较大、内部单相负载较多时，也可能要求客户提供三相五线380V，再把不同220V负载分配到不同相上。但小型设备通常没有必要复杂化。

情况二：设备中确实存在380V动力负载

例如：

• 380V伺服驱动器；

• 380V变频器；

• 三相380V电机；

• 大功率加热器。

这时通常直接要求客户提供：

三相 AC 380V L1 + L2 + L3 + N + PE

然后：

L1/L2/L3 → 给380V三相负载 某一相L + N → 得到220V → 给220V负载 220V → 24V开关电源 → 得到24V DC

汇川的伺服产品本身就区分220V等级和380V等级，220V系列通常接受约200～240V输入，而380V系列接受约380～480V输入；必须按具体驱动器型号选择供电。(portal-file.inovance.com)

这通常比：

客户提供220V → 控制柜内升压到380V

更合理。

二、一般不建议用220V升压得到380V

理论上可以使用升压变压器或其他电源变换设备，把220V转换成380V，但这通常不是非标设备的首选方案。

因为会增加：

• 变压器体积；

• 重量；

• 成本；

• 发热；

• 控制柜空间；

• 保护器件；

• 转换损耗；

• 故障点；

• 启动冲击；

• 电气设计复杂度。

特别是380V负载是伺服、变频器或较大电机时，不应该默认采用“220V升380V”的方式。

例如一个380V伺服系统需要5kW功率，即使不考虑损耗，从220V侧取电也需要更大的输入电流。升压只改变电压、电流关系，并不会凭空增加功率。

所以通常遵循：

有明显的380V动力负载，就直接向客户申请三相380V进线。

只有在现场确实无法提供380V、设备功率较小、变换器经过正式选型，并且技术和经济上都合理时，才考虑升压方案。

三、如果有380V和220V负载，是否一定需要变压器

不一定。

如果客户提供的是常见的三相五线系统：

L1 L2 L3 N PE

那么通常：

L1—L2 ≈ 380V L2—L3 ≈ 380V L1—L3 ≈ 380V 任意一相—N ≈ 220V

因此：

• 380V负载接三相；

• 220V负载接某一相与N；

• 24V开关电源接220V，再输出24V DC。

这种情况下通常不需要380V转220V变压器。

不过要考虑：

• 客户是否提供N线；

• 单相负载如何在三相之间平衡；

• 220V负载是否允许直接使用该供电系统；

• 客户技术规范是否要求控制变压器；

• 是否需要电气隔离；

• 电压波动与谐波；

• 某些特殊行业的规范要求。

四、N线是不是必选项

N线不是所有设备都必需。

是否需要N，取决于设备内部有没有需要“相线对零线供电”的负载。

不需要N线的情况

假设整台设备只有：

• 三相380V变频器；

• 三相380V伺服；

• 三相380V电机；

• 一个输入支持三相380V、输出24V DC的开关电源；

• 没有任何220V单相负载。

那么总进线可能只需要：

L1 + L2 + L3 + PE

也就是三相四线，其中三根相线加保护地，不包含N。

需要N线的情况

设备内部存在：

• 220V工控机；

• 220V显示器；

• 220V风扇；

• 220V插座；

• 220V光源控制器；

• 220V输入的24V开关电源。

而这些220V负载计划从三相电的“相线+N”取得220V，那么就必须要求：

L1 + L2 + L3 + N + PE

因此，N线是一个由负载决定的设计选项。

不是所有设备都必须有N，但为了方便使用220V负载，很多非标设备最终会采用三相五线进线。

五、PE是不是必选项

对于常见金属机架、金属控制柜、伺服驱动器、电机、工控机等工业设备，PE保护地应当看成必需项，而不是普通可选项。

控制柜应设置PE端子或接地排，设备的外露可导电部分按设计接入保护接地系统。西门子的工业控制柜技术资料也明确要求外部保护导体端子标识为PE，并将柜体设备接到保护接地系统。(西门子资产)

汇川伺服手册同样强调保护接地必须符合相应技术标准和当地安全规定。(portal-file.inovance.com)

因此设备方提交供电要求时，通常应明确写：

保护地PE：必须提供

需要区分：

• N：工作零线，正常运行时可能有电流；

• PE：保护地，主要用于故障保护；

• 24V的0V：直流控制电源参考点。

这三者不是同一个东西，不能随意混接。

六、如何确定总进线类型

可以按照下面的决策流程。

第一步：列出所有交流负载

包括：

• 伺服驱动器；

• 变频器；

• 电机；

• 加热器；

• 风扇；

• 工控机；

• 显示器；

• 相机控制器；

• 光源控制器；

• 24V开关电源；

• 机柜空调；

• 维修插座；

• 其他外接设备。

第二步：查看每台设备铭牌或手册

记录：

• 额定输入电压；

• 允许输入范围；

• 单相或三相；

• 额定输入电流；

• 最大输入电流；

• 输入功率；

• 启动电流；

• 推荐断路器；

• 推荐熔断器；

• 推荐线径；

• 是否要求漏电保护器类型；

• 接地要求。

特别是伺服、变频器，不能只看电机铭牌，要看驱动器输入端的要求。

例如：

电机由伺服驱动器供电 工厂电源接到伺服驱动器 所以总进线设计重点看驱动器输入规格

第三步：判断最高等级的主要动力电压

• 全部都是220V：优先考虑220V进线；

• 有较大380V负载：优先考虑三相380V进线；

• 同时有380V和220V：通常采用三相五线380V进线；

• 只有三相380V负载而没有220V需求：可能采用三相四线；

• 特殊设备：根据客户标准和具体产品重新设计。

这里不是“看最大电压”，而是看：

是否存在值得让整机采用该电压等级的主要负载。

假设设备里只有一个功率20W的小型特殊380V元件，而其他设备全部是220V，就不一定值得让整机改成380V进线，可能更适合更换这个元件型号。

所以设计时还要问：

能否直接选用与整机电源体系相匹配的设备型号？

七、设备总功率怎么评估

最基本的方法是建立负载功率表。

1. 纯电阻或一般电子负载

如果产品手册直接给出输入功率：

P = 设备输入功率

直接使用手册值。

例如：

合计：

500 + 80 + 300 + 600 + 400 = 1880W

但还不能直接宣布总功率就是1.88kW，因为还要加入电机、伺服、加热器等动力负载，并考虑同时运行和工程余量。

2. 单相负载只有电流值

粗略估算：

视在功率 S ≈ U × I

例如：

220V × 5A = 1100VA

有功功率则与功率因数有关：

P = U × I × cosφ

但在做进线、变压器、断路器和电缆初步设计时，不能只看有功功率，还要关注电流和视在功率。

3. 三相负载

平衡三相负载常用：

P = √3 × U × I × cosφ × η

其中：

• U是线电压，例如380V；

• I是线电流；

• cosφ是功率因数；

• η是效率。

但实际选型时，最可靠的方法仍然是：

优先采用设备厂家手册给出的额定输入电流、最大输入电流和推荐保护器件。

不要仅凭电机输出功率反推全部输入参数。

八、24V负载怎么计入总功率

先统计24V侧负载：

24V输出功率：

24V × 3.62A ≈ 86.9W

考虑余量后，可能选择24V、5A开关电源：

24V × 5A = 120W

但计算整机交流输入时，不能只把86.9W直接写进去，还要考虑开关电源效率。

假设效率90%，交流侧输入功率约为：

86.9W ÷ 0.90 ≈ 96.6W

更简单的方法是直接查看所选开关电源手册中的：

• 输入电流；

• 输入功率；

• 效率；

• 浪涌电流。

九、设备总功率不能只做“全部额定功率相加”

需要区分三个概念。

1. 装机功率

所有设备额定功率相加：

P安装 = Σ各负载额定功率

这是理论最大基础值。

2. 正常运行功率

考虑哪些负载实际会同时运行。

例如：

• 两个气缸电磁阀永远不会同时动作；

• 加热器可能周期通断；

• 伺服并非长期满载；

• 风扇持续运行；

• 工控机持续运行。

因此正常运行功率可能小于装机功率。

3. 最大需求功率

用于进线设计时，应考虑最不利的合理工作状态：

• 哪些负载可能同时启动；

• 哪些负载可能同时满载；

• 是否有加热器；

• 是否有多个伺服同时加速；

• 是否有瞬时冲击；

• 是否存在未来扩展。

不能为了减小电缆和断路器，随意假设设备永远不会同时运行。

十、额定电流怎么确定

总进线额定电流不是把所有设备的输出电流直接相加，而是统计它们在总进线侧的输入电流。

单相220V设备

将所有接在同一相上的设备输入电流相加：

I总 ≈ I工控机 + I开关电源 + I风扇 + I光源 + …

还要考虑：

• 同时运行；

• 启动电流；

• 电源浪涌；

• 工程余量。

三相380V设备

优先查看每台驱动器或负载手册中的额定输入电流。

如果设备同时包含单相负载，应分别统计每一相：

最终每相总电流大致变成：

L1：10A + 6A L2：10A + 7A L3：10A + 5A

因此应尽量平衡单相负载，而不是全部挂在L1上。

十一、启动电流怎么评估

启动电流不能统一按一个倍数估算，必须分设备类型。

普通直接启动电机

可能出现较大的启动电流，具体看：

• 电机型号；

• 启动方式；

• 直接启动、星三角启动或软启动；

• 负载机械特性；

• 厂家数据。

变频器和伺服驱动器

输入端可能存在：

• 整流；

• 直流母线电容充电；

• 上电浪涌；

• 多轴同时上电。

应查看驱动器手册的：

• 最大输入电流；

• 推荐断路器；

• 推荐熔断器；

• 预充电要求；

• 多驱动器组合规则。

汇川伺服手册也明确要求安装者根据相关规定处理线路保护、熔断器、接地和隔离装置，而不能只凭经验选择。(portal-file.inovance.com)

开关电源、工控机和光源控制器

这些设备即使运行功率不大，上电时也可能有电容充电浪涌。

所以可能出现：

正常运行只有5A 但合闸瞬间远高于5A

这会影响断路器脱扣曲线和分批上电设计。

十二、上级断路器容量怎么评估

不能采用简单规则：

总电流10A → 随便选16A断路器

断路器选择需要同时满足：

1. 能承受设备正常工作电流；

2. 不因正常启动或浪涌误跳闸；

3. 能保护下游电缆；

4. 分断能力满足现场预期短路电流；

5. 极数适合供电系统；

6. 脱扣曲线适合负载；

7. 与下级保护器件有合理配合；

8. 满足客户标准；

9. 兼顾漏电保护要求；

10. 符合具体设备厂家的推荐。

最基本的关系可以理解为：

设备设计电流 ≤ 断路器额定电流 ≤ 电缆允许载流量

但这只是入门关系，不能代替完整设计。

伺服、变频器等负载应优先查看厂家给出的推荐断路器、熔断器和接触器型号或参数。

设备方最终可以给客户的是：

建议客户上级提供： 三相五线 AC 380V 推荐上级断路器：3P/4P，额定××A 最低分断能力：按客户现场短路容量确定

其中短路容量通常需要客户厂务提供，设备方不能只靠设备负载计算出来。

十三、进线电缆规格怎么确定

电缆不是只根据功率查一张固定表。

需要考虑：

• 设计电流；

• 电缆材质；

• 铜线或铝线；

• 芯数；

• 敷设方式；

• 穿管、桥架还是拖链；

• 环境温度；

• 多根电缆成束；

• 线路长度；

• 电压降；

• 短路耐受；

• 机械强度；

• 是否移动；

• 阻燃要求；

• 客户规范；

• PE线截面积要求。

例如同样是20A：

• 单独敷设；

• 密闭线槽；

• 高温控制柜；

• 多根线缆成束；

允许使用的线径可能不同。

因此初步设计可以根据设备电流查厂家载流量表，但最终必须由电气设计人员根据适用标准、敷设条件和现场条件确认。

设备方向客户提供时可写：

设备进线接口容量：32A 建议使用五芯铜电缆 最终截面积由客户根据敷设距离、敷设方式、环境温度和当地规范确定

或者由设备方在已知现场条件后直接指定完整电缆型号。

十四、电缆从控制柜哪个位置进入，怎么决定

这主要属于控制柜机械布局和现场安装设计。

常见选择是：

• 控制柜底部进线；

• 控制柜顶部进线；

• 控制柜侧面进线；

• 插头插座接入。

通常优先底部进线

因为厂房电缆经常从：

• 地沟；

• 地面线槽；

• 下方桥架；

进入设备。

但如果现场桥架在顶部，则可能顶部进线。

设备方需要提前确认：

客户电源从上方来还是下方来？ 控制柜靠墙还是独立放置？ 柜门能否正常开启？ 电缆弯曲空间够不够？ 强电和通信线是否分开？ 是否需要防水、防尘格兰头？

然后在控制柜图纸上标注：

主电源进线位置：柜体底部右后侧 进线孔尺寸：×× 电缆固定方式：格兰头

不是到了现场再临时钻孔。

十五、接到哪个端子，怎么确定

这是设备方控制柜设计的一部分。

例如设计总进线端子：

X0-1：L1 X0-2：L2 X0-3：L3 X0-4：N X0-5：PE

或者单相设备：

X0-1：L X0-2：N X0-3：PE

客户电工只需要按照你提供的图纸接入。

也可能设计成客户电缆直接接到主隔离开关进线侧：

QF0/L1 QF0/L2 QF0/L3 N端子排 PE接地排

具体采用端子还是直接接总开关，要根据：

• 总电流；

• 导线截面积；

• 柜内空间；

• 维修便利性；

• 产品设计规范；

• 客户要求。

PE通常进入专用PE排或接地端，而不是普通端子随意转接。工业控制柜资料明确要求外部保护接地端进行标识并可靠连接。(西门子资产)

十六、是否需要独立回路，怎么判断

这里所说的独立回路，是让客户不要把设备和其他大负载共用同一个末端回路。

通常下列设备更适合要求独立供电：

• 自动化生产设备；

• 带伺服、变频器的设备；

• 有较大启动电流的设备；

• 对电压波动敏感的视觉设备；

• 需要独立停送电和检修的设备；

• 设备故障跳闸不能影响其他产线；

• 客户明确要求独立配电。

大多数正式生产设备都应有明确的专用上级断路器和隔离点。

客户侧可表述为：

请为设备提供独立供电回路， 不得与焊机、大功率电机等冲击性负载共用末端回路。

是否需要更高级别的隔离变压器、UPS、稳压器或电能质量治理，则根据：

• 客户现场电源质量；

• 设备敏感性；

• 停电后果；

• 视觉和工控机数据保存要求；

• 大功率干扰源；

进一步判断。

十七、用一个完整例子串起来

假设设备包含：

那么设计结论通常是：

1. 总进线

三相五线 AC 380V L1 + L2 + L3 + N + PE

原因：

• 伺服需要三相380V；

• 其他设备需要220V，因此需要N；

• 金属控制柜和相关设备需要PE。

2. 内部分配

L1/L2/L3 → 伺服驱动器 L1/N → 工控机和显示器 L2/N → 24V开关电源 L3/N → 风扇和光源控制器 24V开关电源 → PLC、IO、传感器、继电器、电磁阀

这样还能尽量平衡三相单相负载。

3. 总功率与电流

• 查两台伺服驱动器手册中的输入电流；

• 查工控机、显示器、开关电源和风扇输入电流；

• 计算每一相的最大合理电流；

• 考虑伺服同时加速和设备上电浪涌；

• 根据最大相电流确定设计电流；

• 再选择主开关、进线端子和电缆。

4. 向客户提供

最终不是只说“给我380V”，而是给出类似：

设备电源要求： 三相五线 AC 380V，50Hz L1/L2/L3/N/PE 设备装机功率：约××kW 最大工作电流：约××A 建议独立供电回路 建议上级断路器：××A 客户电缆接至控制柜X0总进线端子 电源从控制柜底部进入 PE必须可靠连接

十八、这些内容是否都要由自己独立完成

作为刚进入非标自动化的人，最初不应独立拍板：

• 主断路器；

• 电缆线径；

• 短路分断能力；

• 保护接地；

• 漏电保护器类型；

• 伺服主回路保护；

• 安全回路；

• 380V配电。

但必须学会做第一版负载表，并能向电气工程师提供准确的信息。

现阶段最需要掌握的是：

1. 列出所有用电设备 2. 查每台设备的输入规格 3. 区分220V、380V、24V 4. 区分单相、三相 5. 判断是否需要N 6. 明确PE必须存在 7. 汇总功率和各相电流 8. 找出启动、浪涌和同时运行条件 9. 根据厂家手册整理推荐保护器件 10. 交给有经验的电气工程师复核

也就是说，先具备负载分析能力，再逐渐学习完整的电气选型。

最核心的判断可以压缩成：

总进线电压由主要动力负载和整体供电架构决定；N线由是否存在相线对零线负载决定；PE由电气安全决定，通常必须提供；功率、电流、断路器和电缆必须从完整负载清单、同时运行工况、启动特性和厂家手册逐级计算，不能只看功率最大的一个设备。

总结就是，了解工厂供电情况，了解如何跟客户电工如何沟通，需要多观察与学习，需要积累一定经验。