GB 7251.8-2020-T 低压成套开关设备和控制设备 第8部分：智能型成套设备通用技术要求

可通过上位机远程测量各回路、各从站（控制单元）的参数： a） 主进线电路：三相电流、三相电压（相电压/线电压）、有功功率、有功电能、无功电能、谐波 THD、开关分合次数、跳闸次数、短路分断电流等； b 配电电路：三相电流、三相电压（相电压/线电压）、有功电能、无功电能、谐波THD、开关分合次 数、跳闸次数、短路分断电流等； 动力照明：三相电流、谐波THD、开关分合次数、跳闸次数、短路分断电流等； d）电动机电路：三相/单相电流、三相电压（相电压/线电压）、电机温度、功率因数、有功功率、启动 次数和时间间隔、运行时间、电动机热容量、脱扣时间、复位时间、触头温度、接触器控制电 压等； e）补偿电路：三相电压（相电压/线电压）、功率因数等； 其他：电网频率、谐波、柜内关键点的温度信息、柜内环境的温度/烟雾/气味信息、故障波形捕 捉、故障定位分析等。 具体可遥测的参数应根据用户需要确定。可遥测的各参数准确度由成套设备制造商与用户之间协 确定，电量参数准确度等级应不低于1.0级

可通过上位机提供系统的各种信息资源： a）网络通信状态、开关状态、报警、故障标识、电动机回路操作次数/运行时间等； b）各类信息资源查询、记录、日记报表等； c）电能管理、电能质量和负荷分析等； d）采用RS232、RS485通信接口时传输速率宜优先选用2400bit/s、9600bit/s、19200bit/s，采 用以太网接口传输速率宜优先选用10/100Mbit/s。 具体可遥信的功能应根据用户需要确定

管接头标准可通过上位机对各从站实现以下控制功能： a）主进线电路：控制开关的分闸、合闸； b）配电电路：控制开关的分闸、合闸； c）电动机控制电路：电动机的启动、制动等操作； d）补偿电路：能进行自动补偿。 具体可遥控的功能应根据用户需要确定

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成套设备系统中主站应能通过上位机远程调节各从站设定值、特性曲线、控制权限等。如对某一回 路断路器进行参数设定等。 具体可遥调的功能应根据用户需要确定

8.2.6实时控制功能

对特定的控制对象（从站）能进行自动控制，满足从站对可靠性和响应时间的要求，并应符合 [EC61784（所有部分）的规定

8.2.7网络和系统安全

智能型成套设备应满足GB/T35673一2017中规定的网络和系统安全要求和安全等级。

智能型成套设备在结构上应满足产品电气性能的要求，并考虑其中自动化系统的安装与调试以及 运行的可靠性；考虑通信电缆与母线系统和动力电缆分开布置的空间，使通信电缆尽可能远离母线或与 母线垂直走向。

柜体应有辅助电缆隔室或在电缆隔室内配置独立的空间用于布置各种控制信号线和作为通信电缆 通道，且该隔室应远离主回路或大电流母线。在辅助电缆隔室中还应留有安装通信接口器件、连接端 子、电源模块等的空间。通信电缆应使用屏蔽线并尽可能与其他控制信号线分开布置。 应有专门隔室用于安装系统中控制器件，如PLC、控制电源等

对于抽出式结构，设计的结构中应能安装电气联锁用的器件，如微动开关等，以保证系统在试验 分离位置时的电气相互联锁，防止误操作。进行插件连接时，应保证系统在各位置之间的动作 件的影响，并确保在连接位置和试验位置的通信功能正常

智能型成套设备的系统应根据 担体数器件理成整系统。效 有线的通信方式，每柜内应至少留有 间的通信连接应通过通信端口。 系统（采用现场总线）带有总线连接器时 择的波特率相适应

8.4.2元器件的选择

系统方案由系统的一次、二次方案图组成，应按照要求及现场配电的规划来进行。应选择合适 件。如塑壳断路器，可以选用脱扣器带通信接口的断路器；也可以选用普通的塑壳断路器，通过酉 当的传感器、通信模块实现对塑壳断路器进行监控 其他器件，如电动机控制器、总线连接器等应满足用户及所用的通信方式的要求

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套设备系统配置示例见

系统可以配备人机界面（IPC、HMI等），操作值班人员能通过人机界面来实现8.2中的能 如果含有软起动器、调速装置等传动设备，在智能型成套设备系统中可以将这些现场设备的控制通 过本系统来实现，这时系统中所选择的总线应同时满足传动设备系统的要求。 当系统要求大量的、远距离电气联锁控制时，所选择的分布式I/O单元应与现场总线兼容或带有 同一种总线。 当多种总线用于同一智能型成套设备时，应能通过网关将不同的总线统一到一种总线系统上。 智能型成套设备上云通信，应采用专用通信网关，进行设备认证、注册管理，保证安全连接。可以采 用有线、蜂窝网络（3G/4G/5G等）上网方式连接智能型成套设备与云端服务器。传输通道应设置防火 墙，并采用加密传输方式，确保信息安全可靠。

系统配置有相应的软件，如系统的参数化软件、组态软件、监控软件等，其应配置： 总线单元（从站）地址； b） 主、从站的参数化； c 设置传输速率； d) 系统组态； e） 各种操作、控制界面； f） 移动终端应用程序（APP）

应采取可靠措施保障网络通信系统所需要的控制电源的可靠性，控制电源应带有 措施。

应采取可靠措施保障网络通信系统所需要的控制电源的可靠性，控制电源应带有雷击、过压保

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应符合现场总线设备或其他数字控制设备 出的特殊安装规范以及有关安全指南的 要求。

8.5.2总线器件的布置

智能型成套设备中的总线器件或其他电子器件，应将它们放置在独立的辅助隔室中。安装布置时 应远离母线、大电流开关器件，绝缘距离应符合GB/T7251.1一2013中的要求。

8.5.3.1柜内电缆布置

系统数据传输是基于网络通信电缆。通信电缆及连接应符合有关通信电缆规范要求。通信电缆应 带有抗电磁十扰的屏蔽层，电缆屏蔽层应可靠地接到接地导体上。对于数据芯线，在整个系统中，同 种颜色的芯线应连接到同一个颜色对应的端点上。 通信电缆、控制电缆应与动力电缆或母排分开，使通信电缆尽可能远离母线或与母线垂直走向。 在成套设备内，电缆屏蔽层还应根据网络通信设备制造商的要求与通信设备相连，并良好地与接地 导体或导轨连接

8.5.3.2屏蔽及接地

通信电缆的屏蔽层应根据所使用的总线的要求在电缆的一端或两端接地。如果使用环境中有严重 干扰问题，宜使用光纤电缆 接地电缆应采用并联方式并尽可能靠近通信数据电缆；接地电缆应捆扎好以保证大面积区域、高频 下仍有效及较低的阻抗等。 应注意电磁干扰对总线器件的影响，应满足电磁兼容（EMC)所需的要求，同时制造商应按有效的 安全和预防事故的规范进行操作

8.5.3.3连接中继器

应按所选用的网络通信的形式，选择相应类型的中继器。安装中继器时还应符合制造商的规范要 求。中继器应优先安装在成套开关设备内

应符合GB/T7251.1—2013中第9章的要求

[10. 1 一般要求

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10.2.1 一般检查

10.2.1.1柜体结构

安8.3的要求，柜体结构应经初始制造商检查确认

10.2. 1.2 系统配置

满足各自的EMC试验，并有相关试验报告

10.2.1.3装配与布线

.5的要求，装配与布线应经初始制造商检查确认

10.2.2 功能测试

应在电磁兼容性试验期间和试验后分别进行系统功能测试。 首先连接好系统所有的控制设备。在电磁兼容性试验期间和试验后应分别通过上位机进行系统操 作，按8.2的要求测试系统的功能。上位机的参数及功能记录应包括以下方面，如适用： a 设定任意一路进出线断路器的保护特性参数；任意设定一路电机控制回路的保护参数，如电机 过载倍数（或实际电流值）、电机启动控制方式（试验条件允许时）； b 通过上位机对试验回路进行试验操作； c）包含软起动器、调速器的系统控制器应带电机进行启动、调速、制动、正常运行的试验； d）试验中记录任意两个回路的电流、电压值； e）其他制造商产品中提供的功能要求。 以上参数记录或功能应与柜体上仪表或开关显示的参数或功能一致，参数测量准确度等级应不低 于1.0级，有一项不符合可判定为产品功能不合格

合GB/T7251.1一2013中第11章的要求外，还应

根据系统配置的要求，检查元器件以及通信器件是否符合所选通信网络的要求。器件安装、柜体内 布线等应符合8.5的要求。 在设备不带负载或用模拟负载情况下进行试验，用来验证设备8.2的功能要求是否满足用户订货 要求

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附录A （规范性附录） 采用Modbus总线成套设备的附加要求

本附录规定了智能型成套设备中采用Modbus总线构成自动化系统的附加要求

A.2 Modbus 总线

A.2.1Modbus总线概述

A.2.2Modbus总线描述

Modbus协议可以方便地在各种网络体系结构内进行通信，如图A.1所示。 每种设备（PLC、HMI、控制面板、驱动器、运动控制、I/O设备..）都能使用Modbus协议来启动 远程操作。 在串行链路和TCP/IP以太网上能够进行同样的通信。网关能够实现在各种使用Modbus协议的 总线或网络之间的通信

Modbus协议可以方便地在各种网络体系结构内进行通信，如图A.1所示。 每种设备（PLC、HMI、控制面板、驱动器、运动控制、I/O设备..）都能使用Modbus协议来启动 远程操作。 在串行链路和TCP/IP以太网上能够进行同样的通信。网关能够实现在各种使用Modbus协议的 总线或网络之间的通信

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A.3串行链路上的Modbus要求

A.3.1串行链路上的Modbus基本特征

图A.1Modbus网络体系结构的示例

图A.2Modbus协议和ISO/OSI模型

网络上连接的设备之间的客户机/服务器 通信。在Modbus串行链路上

交网络上连接的设备之间的客户机/服 通信。在Modbus串行链路上 从站作为服务器

A.3.2数据信号传输速率

要求实现9600bit/s和19.2kbit/s传输速率。默认值为19.2kbit/s。 也可使用其他波特率：1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、**.**、38400bit/s、56kbit/s、115kbit/s等。 在发送的情况下，每种实现的波特率精度应高于1%；在接收的情况下，应允许2%误差

odbus寻址空间由256个不同地址组成。见表A

表A.1Modbus寻址空间

地址0为广播地址，所有从站应识别广播地址。 Modbus主站没有特定地址，从站有一个地址。在Modbus串行总线上，这个地址是唯

应符合GB/T19582.2一2008中7.3的规定

A.3.5多点系统要求

A.3.5.1无中继器情况下.最大设备数量

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A.3.5.2拓扑结构

应限制十线电缆的端到端长度。最天长度与波特率、电缆（规格、电容或特性阻抗）、菊花链上的负 数量以及网络配置（2线或4线制）有关。 对于最高波特率为9600bit/s、AWG26（或更粗)规格的电缆来说，其最大长度为1000m。网络长 度可以通过中继器进行扩展。 分支应短，不能超过20m。如果使用n个分支的多端口分支器，每个分支最大长度应限制为40m 除以。

A.3.5.4接地形式

应将“公共端”电路（信号与可选电源的公共端）直接连接到保护地上，最好是整条总线单点接 ，该点可选在主站上或其分支器上

A.3.5.5线路终端

A.3.5.6线路极性偏置

当在RS485平衡线对上没有数据传输时，这个线路没有任何驱动，因此容易受到外部噪声或干扰 的影响。为确保其接收器处于一个稳定状态，在没有数据信号出现时，一些设备需要使总线偏置。 每个Modbus设备都应用文件说明： 该设备是否需要线路极性偏置； 该设备是否已经实现或可以实现这样的线路极性偏置。 如果一个或多个设备需要线路极性偏置，则在该RS485平衡线对上连接一对电阻： D1线上的上拉电阻连接至5V电压； DO线上的下拉电阻连接至公共端。 这些电阻的阻值应在450Q～650Q之间。在串行链路总线上，650Q的电阻值可以允许接入较多 设备。

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A.3.9Modbus串行链路一致性测试

A.3.10Modbus串行链路互操作测试

Modbus串行链路互操作测试应按GB/T25919.2的规定进行

A.4Modbus TCP/IE

4.1ModbusTCP/IP的通信系统总体通信结构

ModbusTCP/IP的通信系统总体通信结构见图A.4和图A.5 ModbusTCP/IP的通信系统可以包括不同类型的设备： 连接至TCP/IP网络的ModbusTCP/IP客户机和服务器设备； 互连设备，例如：在TCP/IP网络和串行链路子网之间互连的网桥、路由器或网关，该子网允许 将Modbus串行链路客户机和服务器终端设备连接起来

图A.4ModbusTCP/IP通信结构

图A.5通用Modbus顿

Modbus协议定义了一个与基础通信层无关的简单协议数据单元（PDU）。特定总线或网络上的 Modbus协议映射能够在应用数据单元（ADU）上引人一些附加字段。 启动Modbus事务处理的客户机建立Modbus应用数据单元。这个功能码向服务器指示执行何种 操作。

A.4.2TCP/IP上的Modbus应用数据单元

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图A.6TCP/IP上的Modbus请求/响应

Modbus是目前工业控制领域中使用最为广泛的总线之一，几乎所有的国内外组态软 Modbus驱动程序，因此，在系统监控软件方面并无特殊要求，可根据工程组态的要求选择合 组态软件。

成套设备应能承受GB/T17626.2一2018中试验等级3级：6kV接触放、8kV空气放电的抗扰度 武验。 成套设备应能承受GB/T17626.4一2018中试验等级3级：电压峰值为2kV、重复频率5kHz、施 加1min的快速瞬变（5/50ns）抗干扰试验。 成套设备应能承受GB/T17626.5一2019中试验等级3级：开路试验电压线对线为2kV试验；试 检等级2级：开路试验线对地1kV以下进行重复频率1次/min、脉冲数正负极性各10次的抗干扰 试验。

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附 录B （规范性附录） 采用DeviceNet总线的成套设备的附加要求

锻件标准DeviceNet总线是适用于工业现场设备的开放总线。本附录规定了智能成套设备中采用 DeviceNet总线构成自动化系统的附加要求

只元 在支线上出现分支结构， 终端电阻应连接到干线的首尾两端。线缆系统中任意两点间的电缆距离不应超过波特率所允许的 最大电缆距离。两点之间的线缆距离包括两点之间的干线及支线长度

B.2.3介质、距离、站点数

DeviceNet使用一个线缆内二对屏蔽双绞线。其中的一对用作差动通信介质园林标准规范范本，另一对作为设备的 电源线。DeviceNet提供两种不同的电缆：圆形屏蔽线（如粗缆和细缆）和扁平非屏蔽线（如扁平电缆）。 粗缆允许较大的电流和较远距离的通信，细缆可支持简便的布线，粗缆和细缆可以任意组合用于干线或 支线。扁平电缆仅可用于干线。电缆传送数据，距离最大为500m，每个总线最多64个节点。 电缆长度应根据用途的不同分别计算：干线电缆由所有直接连接终端电阻的电缆组成，其他电缆为 支线电缆。电缆长度应符合表B.1的规定

表B.1电缆长度限制

DeviceNet可以容纳64个节点，通常，保留三个节点供扫描仪、PC和新设备使用。节点数受性能 要求和未来扩展性的影响