第三章 研究設計與描述
3.1 研究架構
3.1.1 硬體設計重點描述
圖 3.3 電氣迴路圖 P-01
圖 3.4 電氣迴路圖 P-02
圖 3.5 電氣迴路圖 P-03
圖 3.6 盤面配置圖 P-04
一個完整的監控系統，必然包含著硬體部份與軟體部份，硬體部 份又涵蓋者電腦、量測儀器、資料收集器、線路…等。本身自為主體 的部份，可以暫不管理，因為其內部線路與 IC 設計都已成態，由原 設計廠管控其品質與穩定度。但在電氣安全的部份，如果是台灣自行 生產必須符合 CNS 國家安全標準規範；如果是美國生產，就必須符 合 NEC 安全認證；而歐洲國家就是 CE 認證，由於國家眾多，我們 就不再贅述。這邊，我們要注意的是線路設計的部份，讓其符合台灣 電工法規中，所規範的安全設計準則。同時，本研究也將歐盟 CE 安 全規範的準則，納入設計的考量。
在圖 3.3 電氣迴路圖 P-01 中的 Line1~Line7，標示的是線路的導 線線徑的設計部份，選用如此多的線徑，原因就在於安全電流的考 量，電器在運轉使用時，會消耗功率、產生電流，電流在導線中流動 時，如果電流太大，導線的電流承受力又不足時，導線會產生高熱，
進而燒毀。每一種線徑的導線，在電工法規中，都有安全電線的限制，
因此在電氣迴路設計中，要考量每一迴路電流的大小，配置適合的電 線。使得設備在經年累月的使用下，線路都能符合安全電流的使用須 求，才不會發生火災危機。為了使配電的技工，能夠正確的配置導線，
因此每一迴路的線徑，都必須標示清楚，其線徑與導線之關係可參考 表 3.2。
截面
Line3。在同等階層之中，Line2 屬主迴路，Line3 屬副迴路，Line2
流經的電流包含著 Line3~Line7，而 Line3 流經的電流總合為Line6~Line7 與 PS1，請參考表 3.3。因此，我們可以知道，主迴路與
副迴路流經的電流是截然不同的，通常若不仔細標示每條迴路的線徑 大小，配線師父可能就會全部配一樣的線徑，如此一來，可能造成線 徑太小(線路燒毀危機)或線路太大(增加建造成本)，不管是那一種，都是我們不樂見的。
Line3
PS1+Line6(SH1)+Line7(GT1) 2+0.5+0.5=3 (A)
Line2
Line3+Line4(PC1)+Line5(PC2) 3+2+2=7 (A)
表 3.3 主副迴路安培計算
電氣迴路的設計除了線徑的安全電流設計之外，尚須考量電磁干 擾、雜訊、共模干擾、EMI、串音干擾。在圖 3.3 電氣迴路圖 P-01 中，
對應圖中 D3 方塊的位置，我們可以看到 PE 這條迴路，連接到大地，
就是為了避免電磁干擾。而 Filter，也是避免電磁干擾的最佳方法，
在圖 3.3 電氣迴路圖 P-01 的 FL1，就是一個 Filter。電磁干擾對 PLC 影響甚大，會造成訊號接收或輸出的異常，所以採用 Filter 來杜絕干 擾。在圖 3.4 電氣迴路圖 P-02 中，我們可以看到 PE 這條迴路，對應 圖中 B4 方塊的位置，此為 2.4 節中，我們提過的雜訊、共模干擾避 免的方式。在類比訊號傳輸中，我們利用屏蔽雙絞線的屏避網，將雜 訊、共模干擾的部份，導入大地之中，以杜絕之。在圖 3.5 電氣迴路 圖 P-03 中，對應圖中 B2 方塊位置的 T5G，以及對應圖中 D1 方塊位 置的 C5G，此為 2.2.2 節中，我們提過的 EMI、串音干擾避免的方式，
我們利用屏蔽雙絞線的屏避網，將我們利用屏蔽雙絞線的屏避網，將 雜訊、共模干擾的部份，導入大地之中的部份，導入大地之中，以杜
絕之。以上，各種干擾源的防範方式，雖為至簡，但不可不為。
在電路圖圖面設計中，我們採用行列座標標示法，在圖 3.3 電氣 迴路圖 P-01 中，我們可以注意到圖面的左邊邊界處，以 A~E 編號，
而右邊邊界處，以 1~8 編號，此設計的優點為故障排除時查尋快速。
通常，大型的控制系統，例如發電廠的再生水系統、科技廠的純水供 應系統，其電氣迴路圖，可以多達數百張，一旦發生電氣故障時，在 電氣迴路圖的查尋，會非常的困難，因此採用行列座標標示法，在此 種情況，就會突顯其重要性。舉例來說，圖 3.4 電氣迴路圖 P-02 中，
AD1 發生故障，我們判定是 24P 與 24N 供電異常，此時我們就會須
要知道，24P 與 24N 是由何處供電，來自於電氣迴路圖的那一張圖 面，而在 AD1 的 24P 與 24N 的上方，我們可以看到 P-01/D5，這就 是說明其來源為圖 3.3 電氣迴路圖 P-01 的座標 D5 位置。像這種行列 座標標示法，在故障排除時，非常實用。但此種設計法，筆者沒有找 到文獻說明，也不知是那一位學者先行提出的，目前筆者先給予其命 名為行列座標標示法。在硬體設計之中，至為重要的部份還包含 Parts List，如表 3.4，
及盤面配置圖，如圖 3.6 電氣迴路圖 P-04 所示。Parts List 其功用為 快速對應損壞的元件，可於元件損壞時，進行快速更換。而盤面配置 圖的功能與其相似。筆者在業界數十年，到訪數百家工廠，包含公家
的發電廠，其硬體資料大都不齊全，或標示不清，使廠務人員在維護