试论电气自动化系统的功能及发展趋势

试论电气自动化系统的功能及发展趋势

田新勇

（西安协同数码股份有限公司陕西西安710075）

摘要：智能建筑楼宇自动化是运用多种技术对建筑进行安装、调试及维护其设备自动化系统的过程，而电气自动化系统则是楼宇自动化的核心内容，对楼宇建筑智能化具有重要意义。可以说，自动化控制在现代社会占据越来越重要的作用，应用也越来越广泛，这就要求不断优化智能建筑楼宇电气自动化控制系统的设计和安装质量。

关键词：电气自动化；控制系统；安装质量

引言

近年来，智能建筑在我国已成为建筑市场的大趋势，也是建筑业中新的“经济增长点”。各类建筑（楼、馆、场等）的智能化工程投资，约占工程总投资的5%-8%，有的已高达10%，居住小区的智能化系统建设投资也平均在每平方米60元左右。根据我国的定义，利用先进的技术对楼宇进行控制、通信和管理，即为智能建筑。使用中强调实现楼宇三方面自动化的功能，即建筑设备电气自动化、通信自动化、办公自动化。建筑设备电气自动化系统起步较晚。由于技术发展晚、相应专业教育的滞后，工程设计的合理性和施工安装中的规范性都存在问题，文章从某实际建筑设备电气自动化系统的组成入手，对各子系统的设计原理进行了阐述，对系统的节能控制方案进行了研究。

1.电气自动化系统的功能

电气自动化系统是智能的控制系统，由中央监控计算机和两级网、主控制器、现场控制器、通信网络组成。中央监控计算机负责信息交流，通过现场控制器进行控制。两级网分为局域网和工业控制总线。中央监控计算机是第一级控制装置，现场主控制器是二级控制装置，二级网络上连有现场控制器，负责现场设备的控制，是三级控制装置。传感器与执行器是四级控制装置，从而保证了现场控制器的独立工作能力。

电气自动化系统可以实现以下功能，如自动控制、监视、显示各种机电设备的工作状态；自动检测并显示各个设备的运行参数及其变化趋势和历史数据；检测并及时处理各种意外、突发事件。在外界条件发生改变时自动调节各个设备正常运转；实现对各种机电设备的统一管理、协调控制，实现能源的自动化管理和设备的维护和管理。根据运营要求提供内部最佳集中管理策略；可以由系统干预设备工艺操作过程；根据系统记录，管理分析当前和过去运行过程；提供计算和预测工具、用于优化操作参数并组合、建立新的运行方式；对受控实现设备遥控操作；系统方便、友好的修改、扩展、检测工具；通过密码保护，实现数据安全功能。

按照本工程楼宇自控系统工程的监控要求，我们配置系统的硬件和软件。可以实现：

测量各类工艺、设备状态的参数、设置并控制设备启停、提供设备运行报告等功能；监视并显示系统监控设备的工作状态，故障时提供报警；对现场自动控制组织的安全调整功能；根据工艺流程合理调整能量的使用；根据运营要求提供内部最佳集中管理策略；可以由系统干预设备工艺操作过程；根据系统记录，管理分析当前和过去运行过程；提供计算和预测工具、用于优化操作参数并组合、建立新的运行方式；实现楼宇自控系统与其他系统数据交换；对受控实现设备遥控操作；系统方便、友好的修改、扩展、检测工具；通过密码保护，实现数据安全功能。

2.案例分析

针对某项目的电气自动化系统设计时，为保证系统能够正常工作，不仅需要有良好的主设备、性能卓越的UPS电源和安全舒适的工作环境，还需要有一个设计合理、可靠性高的供配电系统。电源部分应考虑好负荷及电源进线，计算机机房总用电量，配电设备，配电柜结构，桥架选择，配电线缆部分几方面。机房负荷计算应准确，如计算机设备用电，空调设备用电，照明及辅助用电，机房扩展备份用电；计算机机房总用电量时电源的容量应保障计算机设备、空调设备的用电。市电与市电间、市电与UPS、UPS与UPS的切换应在配电间完成。机房进线容量考虑不少于50%的冗余量；配电设备在机房各设置一台国产机房电源专用配电柜，机房电源专用市电配电负责普通空调、照明、机房内设电源插座及机房扩展备份用电控制，UPS配电部分负责服务器、监控报警、交换机、工作站、消防、及机房备份用电控制；配电柜结构宜采用配电柜进线下进下出方式，具有如下特点：操作，维护互不干扰，端子接线保障设备安全，屏面模拟板使操作简易掌握，同时防止误操作；桥架选择时除照明、辅助插座采用金属管配线外，其余所有线缆均采用桥架布线；配电线缆采用阻燃型电缆。

该工程配电系统分为两部分，即市电部分和UPS不间断电源。市电部分：该部分采用机房电源专用市电配电来完成，它接到变电所送过来的市电电源，通过配电柜总电源开关，输出到分支回路中，我们为该部分设计照明回路、空调回路、辅助插座回路、备用回路等，设计回路不低于30个回路。UPS电源部分：该部分采用机房电源UPS专用配电来完成，它接到UPS送过来的单路电源，通过UPS总电源开关，输出到分支回路中，我们为该部分设计了服务器回路、交换机回路、工作站回路、消防回路、门禁回路、事故照明回路、备用回路。

UPS不间断电源系统是计算机设备电源供应站，如果电源中断或瞬间断电，以目前电源供电无法达到计算机要求，也会造成设备损坏、及资料不全，对单位产生严重损失。UPS在市电断电时，可以延迟主机的关机时间，或配合发电机激活，避免计算机作业因此中断，确保联机操作及资料完整与存盘。

根据该工程的弱电系统工程需求在四个机房分别配备UPS电源设备，确保在停电状态下网络设备和服务器能延时工作1小时。

3.电气自动化系统的发展趋势

在全球经济一体化趋势下，电气自动化在国家经济和社会发展中占据越来越重要的地位，电气自动化系统逐步完善，实现系统与外界网络的连接，使系统信息能够进行综合处理能力与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。

未来的发展趋势是电气自动化产品创新，电气自动化系统平台统一化，电气自动化系统结构通用化，电气自动化系统程序接口标准化，电气自动化产业市场化，电气自动化生产安全化，操作人员专业化。

电气自动化生产企业能够按照国家中长期科技发展规划纲要提出的目标任务，不断提高开放条件下的原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。进一步提高自身产品的科技含量，研发生产更好的具有自主知识产权的电气自动化控制系统与产品，加大自主创新的发展力度，提供了更多、更大的空间。电气自动化系统平台统一化可以支持一个自动化项目周期中的设计、实施和测试、调试和开机、运行及维护等各个阶段和环节。这样可以大大降低从设计到完成的时间和费用。统一的系统开发平台还可以满足用户另一个重要需求即开发平台独立于最终的运行平台。

电气自动化系统结构通用化对于一个成功的电气自动化控制系统来说非常重要。整个企业的网络结构应保证现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻。在进行系统网络规划时，无论选择与现场设备通讯的现场总线还是与上级计算机或办公系统通讯的以太网，所选择的网络产品必须能够保证从办公自动化环境到控制级直至元件级的整个系统范围内的通讯。

4.结语：

在全球经济一体化趋势下，电气自动化在国家经济和社会发展中占据越来越重要的地位，电气自动化系统逐步完善，实现系统与外界网络的连接，使系统信息能够进行综合处理能力与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。

参考文献：

[1]陈富川.建筑智能化系统集成研究设计与实现[D].电子科技大学2008

[2]王东强.智能建筑工程设计中机电设备集成配置系统的研究与应用[D].重庆大学2003

[3]刘刚.建筑中的电气工程及自动化技术研究[J].科技资讯.2011(23)