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【关键词】电气自动化 自动化控制 智能建筑控制应用 控制
中图分类号: TU855 文献标识码: A 文章编号:
一.引言
智能建筑是实现建筑结构优化以及设备、服务、管理来满足住户需求的综合,其目的是给用户提供一个舒适、安全、高效、便利的人性化建筑环境。智能建筑中的电气自动化控制技术是搭建智能建筑的基础和平台,电气自动化控制实现了暖通空调、变配电设备、照明设备、排水设备等为建筑服务或提供生活功能的系统集成,是智能建筑中不可缺少的组成部分。从早期建筑中的暖通空调设备自动化控制,伴随着建筑技术和控制技术的不断进步,智能建筑中的电气自动化控制也得到飞速发展。
二.智能建筑中的电气自动化功用。
1.实现系统设备的自动化控制。
在智能建筑中,由于提高生活舒适度的要求,需要采用大量的电子、电气设备,如智能开关模块、传感器、红外控制、信号中继器、对讲设备、音乐系统、安防监控系统等组成了建筑的智能化功用。通过实行电气自动化控制技术,将各个独立分散运行的单机设备进行集成控制,实现对设备、终端的自动化运行和远程管理控制,实现了建筑的智能化。同时,对提高建筑设备运行效率、减少设备运行成本、提升住户舒适度和安全度具有积极意义。
2.实现智能建筑的系统集成。
智能建筑的系统集成是对建筑中各终端设备的远程管理与控制,通过对终端设备的控制和管理,实现建筑节约费用、节约能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技术和计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术的集成,系统集成的目标是为了搭建建筑主体内的智能化管理,通过对建筑自动控制技术、通信技术、综合布线技术、计算机网络技术、安全防范技术以及多媒体技术等将相关设备进行整合,通过软件进行集成,实现建筑智能化的目的。智能建筑的系统集成提升了建筑的智能化水平,实行电气控制自动化是保证智能建筑系统集成的基础。
三.电气自动化控制技术在智能建筑中的应用。
1.智能建筑的系统自动化控制原理。
智能建筑的自动化控制系统是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,又称之为分布式控制系统(Distributedcontro systems DCS)。其实现原理是采取“分散控制、集中管理”的模式,通过对现场终端设备上的微型计算机控制装置(即DDC)进行实时检测和分布控制任务,而设备终端上的微型计算机控制装置实现对终端设备的控制以及管理,对终端设备进行信号采集,通过传感器进行信号传输,将传输信号送至智能设备上,实现对设备的工况管理和自动控制。这样就避免了计算机集中控制带来的高危险性,同时也弥补了单机设备管理的局限性。
2.LONWORKS技术的应用。
LONWORKS技术原本是为工厂管理服务的,是以工厂测量和控制机器间的数字通讯为主的现场网络,通过将通讯的数字化,使得终端多点化成为可能,实现了传感器、终端设备和控制器之间的特化通讯。由于LONWORKS技术支持分布式网络控制,同时又是一个开发性的可交互操作的控制技术平台,其优势正符合智能建筑的系统需要。在早期的智能建筑中,并没有控制网络,其控制系统只是采用电线将气动控制装置连接而成,这种控制组成结构简单,不利于设备扩展。同时由于终端设备厂商所使用的通讯协议互不兼容,导致无法实现系统的整体自动化控制。随着计算机技术的发展,网络技术也越来越完善,基于网络开发的系统LONWORKS技术被逐步应用到智能建筑中。
LONWORKS技术能实现终端设备和智能设备在简单网络上可以进行对等的通信,能形成一个低成本、可相互操作的控制系统,便于服务定制、程序编写、功能扩容。在智能建筑的电气系统中,采用LONWORKS技术,将照明、保暖、通风、安保等终端设备进行资源整合,通过传感器控制为单一的开放式网络,节约了安装和运营成本。LONWORKS技术中,房间中的多功能传感器可以将房间的供暖控制器的运行状态进行改变,根据用户需要可从待机状态转为用户需要的模式;房间中的光感传感器对自然光进行检测,并将检测到的自然光数据通过网络传输给LONWORKS控制器,控制器根据设置自动进行区域内灯光照度的调节,可在外部阳光充足时,关闭房间内照明灯具,在房间光线较暗时,自动开启照明灯具,并可以根据用户的个人爱好或预先设定好的环境模式来调整灯光亮度。
LONWORKS技术中的Honeywell自动化控制系统控制着智能建筑的照明设备以及暖通空调,该系统与住户的门禁系统、闭路电视监控系统、消防报警系统以及防盗系统进行系统集成,通过对各个工作站通讯和信息综合,实现对住户特定生活需要的提供。例如:当智能建筑中的住户回到家时,楼道上的门禁控制系统输入安全代码,系统开始启动HVAC系统,将照明控制和暖通空调系统调节至用户离开前的照明度和室温。而在住户外出时,输入代码后实现对照明系统、空调系统的自动关闭,并将各设备调节至节能状态。在HVAC系统中,其控制器可根据房主的要求,将卧室和居室的温度维持在一定理想范围内,采用PI算法控制的FCU通过与暖气片的连接实现自动运行,达到对室内温度、湿度的自动调节、自动控制。
3.基于IP+无线技术的新型电气控制技术。
在智能建筑的发展中,IP+无线技术是随着计算机技术和计算机网络技术的完善而产生的,是计算机网络技术在智能建筑中的具体应用。通过IP+无线网络技术,构成了特有的智能家居系统。由于终端设备采用IP管理,传输通过无线方式进行,可实现双向通信,其好处不言而喻,这也是智能建筑的系统控制的发展趋势。
在计算机网络时代下,智能建筑的电气设备不在是单一、独立运行的终端设备,系统需要采用设备IP绑定,通过无线进行数据和信息传输,这就增加了电气设备的自动化难度。在电气自动化控制系统中,终端设备要具有智能性,如智能电源转换器、无线红外转发器、智能开关、智能插座、安防报警系统、智能窗帘系统以及网络摄像机等,并在设备上进行IP分配,通过智能网关和网络,将数据传输至智能主机,智能主机进行实时监控和任务分配,实现对电气设备的控制和管理。
智能建筑中的智能门锁、对讲可视系统、房间对讲系统、照明系统、空调系统、安防系统、音乐系统以及环境监测等都通过WEB控制,用户即使是在房间外,也能实现对房间内温度、照明、设备开关的控制,并能对建筑设备的运行状况、运行报警情况、性能参数等等进行了解。
四.智能建筑中的电气自动化控制发展趋势。
传统的智能建筑需要实现电气自动化,一般仅仅是采取电线连接设备的单一模式,在发展中受到较大制约。未来的建筑电气自动化控制将注重终端的集约化,将终端功能进行集中,体积减小,降低耗电,在此基础上,形成电气设备的模块化,增加其拓展性。同时电气设备的无线化必是大势所趋,通过无线化接入,提高了设备可移动性和可扩展性,同时简化了施工,避免造成建筑墙面损伤。
五.结束语。
智能建筑的电气控制自动化是提升住户生活水平的必要因素,其技术应用越来越广,这对提高智能建筑的功能具有积极作用。电气的自动化控制,实现了终端设备的远程控制和管理,提高了住户的生活水平和质量。
参考文献
[1] 陈裕家 浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》2012年4期
[2] 樊耀华 电气自动化在智能建筑中的应用 [期刊论文] 《科技传播》2012年9期
关键词:电气工程;安全供电;节能降耗
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:
随着世界能源的大规模使用及其不合理的浪费,能源的短缺越来越引起发达和发展中国家的普遍关注。其中,电力能源的耗费和电力设计也引起了人们的高度重视。人们在追求智能楼宇、博物馆建筑、住宅楼和校园建筑的舒适、安逸、安全和人性化的同时,也开始注重电气自动化工程的节能设计,既要做到合理、达到用户使用需求,又要兼顾到节能设计。
1电气工程设计原则
1.1优化供配电设计。促进电能合理利用
在做电气工程设计时首先考虑的是适用性,就是要能为电气设备的运行提供必要的动力:为在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源;应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求;应能保证电气设备对于控制方式的要求,从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。其次考虑的是安全性,电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度;确保供电、配电与用电设各的安全运行:有可靠的防雷装置:防雷击技术措施;在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施;按建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。在满足电气工程的实用性和安全性的基础上,利用先进的技术,优化供配电设计。促进电能合理利用。
1.2提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗
在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,尽可能减少建设投资,最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用,提高电源的综合利用率,提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。
1.3合理调整负荷。
选取合理的设计系数,提高负荷率和设备利用率在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施,提高负荷率和设备利用率节约电能。
2电气自动化节能技术
在进行电气自动化的技能设计时,主要就是希望能够通过一些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效控制。在实际的设计与施工过程中,可以从多个角度多个方面来实现,下文中分类简述之。
2.1减少电能传输的损耗
电路线路上必然会存在电阻,因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗,对于这样一种形式的能量损失,我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理,考虑到线路上的电流是不允许改变的,因此就只能够在线路的电阻上做文章,也就是说,只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻,就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨,与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度,相应的节能方式也就可以分为三个大类:一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线;二是尽可能的减少线路的长度,这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现;三是适当的增大导线截面的面积。
2.2无功补偿
在电气自动化系统中,无功功率占有供配电设备的很大一部分容量,因此增大了线路的损耗,从而造成电网的电压下降,从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此,为了实现无功就地平衡,减少损耗,可以选用恰当的无功补偿设备,这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言,对无功补偿设备有以下几点要求:一是在使用电容器补偿时,电容器容量的确定应该根据具体参数,如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等,通过对这些参数的计算来确定;二是为了达到良好的补偿效果,应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式,因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等,都不能达到现在我们想要的补偿效果;三是最好选择无功功率作为投切参数物理量,以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外,无功补偿装置最好就地安装,实行就地补偿,这样才能使线路上的无功传输减少,达到节能的目的。
2.3使用有源滤波器
为了有效避免与电网联结电气设备的误动作,就必须消除谐波,而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加,产生的谐波越来越多,又由于这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠,就会引起电压的畸变,从而造成电气设备产生误动作。概括起来,有源滤波器主要以下特性:具有优异的动态性能;反应快;能使功率范围更宽大等,能使无功补偿达到更好的效果。一般情况下,采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤,在电气设备误操作之前就能够将其阻止,使电气设备的运行更加有效率,从而达到节能的目的。
2.4选择电压等级
电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果,一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择,另一方面就是在进行供电电压的确定时,需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行,包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。
2.5供配电系统的设计
通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一,具体来说可以从以下三个方面来着手进行:一是尽可能的减少配电的级别,这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性;二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定,尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置,这样就能够最大程度的降低供电半径,从而实现电力节能,并且,这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。
2.6提高自然功率因数
自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类,而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在,这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率,我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到,提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中,实现功率因数降低的方式有两种:一是直接采用功率因数较高的同步电动机,二是采用电容器来实现补偿。
2.7照明节能
在电气自动化的节能设计中,还可以通过照明节能来实现,具体来说同样是有两种方式,一种就是直接利用高效光源,传统的白炽灯虽然简单便宜,但是其发光的效率比较低;另一种就是充分的利用自然光,这就需要对构筑物的门窗进行扩大,或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。
3结束语
社会还在不断的发展,电气系统也随着社会的发展在不断的进步,而对于电气自动化中的节能技术而占也正处于发展阶段。现在的节能技术能够达到节能的效果,而今后研究的节能技术将会朝着更好的方向发展。而现在要做好电气自动化的节能设计则应该从导线的选择到最后安装的完成都应该做到最好,并且还要让节能技术在电气系统中发挥到最好的效果。
参考文献:
[1]永恒,绿色自动化改变生活——施耐德电气自动化暨Modicon40周年现场报道[期刊论文]-自动化博览2008,25(8)
关键词:电气自动化;建筑;自控系统;应用
Abstract: the construction of electrical automation for building users create a comfortable, safe, economic and efficient, convenient working environment, and through its strong management function realizes the equipment operation optimization of water supply, power supply, air conditioning system for monitoring and control, lower operating costs. This paper expounds the electrical automation system composition and basic functions, and analyses the architecture electrical automation control system of the principles, advantages, and introduces the electrical automation in the building of the application of the automatic control system, to have the certain reference value.
Keywords: electrical automation; Architecture; Automatic control system; application
中图分类号:F407.6文献标识码:A 文章编号:
引 言:
电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域的一门学科。随着信息化社会的到来,人们对建筑控制系统的先进性、开放性、互动操作性等方面的要求也越来越高。
建筑自控系统 (Building Automation System) 是针对建筑内各种机电设备进行集中管理和监控的综合系统。建筑控制系统主要包括空调新风机组、送排风机、集水坑与排水泵、电梯、变配电、照明等。在整个建筑范围内,通过整套建筑自动控制系统及其内置最优化控制程序和预设时间程序,对所有机电设备进行集中管理和监控。在满足控制要求的前提下,实现全面节能,用控制器的控制功能代替日常运行维护的工作,大大减少日常的工作量,减少由于维护人员的工作失误而造成的设备失控或设备损坏。
随着社会经济和科学技术水平的日益增长,建筑电气自动化在日常生活中的应用变得越来越普遍,建造一座现代化、智能型的建筑,电气自动化已成为建筑自控系统不可缺少的基本环节。随着电气自动化技术的发展,电气自动化在建筑自控系统中也得到了更多的应用。在此,文章对其应用进行了粗略的探讨。
一、建筑电气自动化系统的介绍
1、建筑电气自动化系统组成
建筑电气自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下,这两个子系统宜一同纳入BAS考虑,如将消防与安全防范子系统独立设置,也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时,能够进行一体化的协调控制。
2、建筑电气自动化系统的基本功能
(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停,显示或打印当前运转状态;
(2)监测并及时处理各种意外、突发事件;
(3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,使之始终运行于最佳状态;
(4)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据;
(5)设备管理:包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等;
(6)能源管理:水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化;
(7)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
3、建筑电气自动化控制系统的原理
建筑电气自动化控制系统采用的是集散型计算机控制系统,也称分布式控制系统。它的特征是“集中管理分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能,能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。
4、建筑电气自动化系统的优点
(1)实现计算机测控网络与管理的数据共享;
(2)建筑设备运行状态的实时监测、故障自动诊断、报警;
(3)运行数据与故障信息自动存入数据库,实现了运行数据的实时管理;
(4)确保建筑内具有最佳的工作与生活环境;
(5)延长设备使用寿命;
(6)提高建筑物整体安全水平。
二、电气自动化在建筑自控系统中的应用
1、在电气保护方面的应用
建筑自控系统中的电气保护主要包括交流工作、安全保护、屏蔽与防静电、直流工作、防雷保护接地五方面内容。
(1)交流工作接地指的是必须在变压器中性线或者中性点接地,中性线选择铜芯绝缘线,配电中存在的等电位接线端子通常在箱柜内。需要注意的是,等电位接线端子不能外露,也不能和直流接地、安全保护接地或是屏蔽接地等其它接地系统混接,还不能和保护接地线连接。采取中性点接地能够确保高压系统继电保护动作可靠、准确,并避免零序电压偏移,确保三相电压平衡。
(2)安全保护接地指的是对电气设备中没有带电的各个金属部分使用金属连接的方式与接地体作良好连接,使用保护接地线连接用电设备及其金属构件,但不能连接保护接地线与中性线。建筑中的强电设备、弱电设备、导电构件都需要安全保护接地,如果不作安全保护接地,设备外部绝缘损坏可能使外壳带电,不仅容易进一步损坏设备,还可能造成人员触电事故。使用安全保护接地,应该尽量降低接地电阻,这样可以保障电气系统运行的稳定、安全,还能保障设备安全和人身安全。
(3)屏蔽与防静电接地分别指的是用保护接地线连接设备外壳、屏蔽管路两端、室内的多个部位,用导静电体连接带静电或可能产生静电的物体与大地,以避免设备、导线受到电磁干扰。由于人员在房间内走动或是移动设备等都可能产生大量静电,如果接地不好不仅会对电子设备产生干扰,还可能损坏设备芯片,甚至引发一些安全事故,因此防静电接地需要将所有可能产生或带静电的设备外壳和设施与保护接地线可靠连接,并使接地电阻尽量降低。
(4)直流工作接地指的是用截面积较大的铜芯绝缘线连接电子设备与基准电位。由于建筑中有大量的电子设备,在计算机、自动化设备、通讯设备等电子设备中输入、传输、输出信息或是放大信号等操作都以微电位或者是微电流进行,需要依靠直流工作接地使其基准电位和供电电源保持稳定,以提高其操作的准确性和稳定性。需要注意的是,直流工作接地不宜与保护接地线连接,更不能与中性线连接。
(5)防雷保护接地指的是对建筑中的电子设备、线路等做防雷保护接地。如通信自动化系统,火灾报警及消防联动控制系统,建筑自动化系统,保安监拧系统,办公自动化系统,闭路电视系统等,以及他们相应的布线系统。这些电子设备及线路系统一搬均属于耐压等级低,防干扰要求高,最怕受到雷击的部分。因此楼字的所有功能接地。必须以防雷接地系统为基础,并建立严密,完整的防雷结构。
2、在中央空调中的应用
(1)中央空调的配电负荷电流的计算
中央空调负荷基本都属于三相负荷, 在计算负荷电流时,要注意以下两点:功率P是指电功率,而不是指制冷量,因为它们用的单位都是kw,有些人常将它们弄错。中央空调中的电功率会随着运行工况的变化而变化,在进行电流计算时,应取中央空调最恶劣工况下的电功率进行计算。
(2) 电线电缆载流量
在计算好负荷电流后,就可以进行低压电器和电线电缆的选择。选择低压电器, 需要满足额定电流小于所在回路的计算电流。 电线的载流量不是跟截面积成正比关系的,而是根据不同的敷设方式和环境温度查表得到的。因此,我们在进行电线电缆选型时,务必认真求实,保证有足够的载流量,杜绝电线火灾隐患。
(3)中央空调的远程监控
中央空调的远程监控可以有很多种,我们这里讲的是现场总线控制系统(FCS) ,实现的是用远程计算机直接对现场的空调设备进行监控。一栋大楼的空调系统, 可能包括多台冷水主机和多台空气处理风柜, 每台冷水主机和空气处理风柜都有自己的独立控制系统。对于设备管理部门来说, 多台空调机组的开关机、故障处理、数据抄录, 将耗费很大的人力物力, 并且效率低下。如果有一套集中监控现场所有空调机组的系统, 所有问题就可以解决, 这就是我们要讨论的FCS系统。“现场设备”就是我们的空调机组,“操作站”就是我们的计算机监控中心计算机监控中心通过总线对现场的空调机组进行数据的采集和修改,从而达到了监控的目的计算机监控。包括计算机、打印机、U PS 、上位机软件、数据服务器等; 监控中心通过网络介质( 通信线) 访问现场控制器, 但在数据交换时, 我们需要用到通信协议, 在此, 我们使用免费开放的通信协议Modbus或Profibus,目前, 我们推荐使用Modbus通信方式, 因为Modbus通信方式需要的硬件配置很简单: 1 套上位机软件( 网络主站) ,1个转换器就可以与现场控制器建立通讯。远程监控系统的使用, 大大提高了设备管理部门的工作效率, 他们通过在一台计算机上面操作, 就可以对现场所有的空调设备进行集中管理。同时,远程监控系统还生成了历史故障报表,可直接在监控中心的打印机上打印出来。
三、结束语
电气自动化技术及其应用在国民生产中各个部门和领域已得到了广泛应用,能够有效提高建筑行业整体的自动化水平,特别是行业的运行管理水平,还可以大大节省建筑成本,提高设备的安全性和可靠性。随着更多建筑的出现,将有更加先进的技术补充到这一领域中,使这一技术更加成熟、完善,电气自动化的应用也必将有长足的进步和发展。因此很有必要对其进行探讨,这是一个很漫长而艰巨的任务,同时也是一个新的研究趋势,具有较大的经济价值和社会意义。
四、参考文献:
[1]于海英.浅谈电气自动化在建筑自控系统中的应用[J].黑龙江科技信息,2009,(01).
[2]李成荫.电气自动化系统在建筑智能化中的应用分析[J].科技资讯,2009,(04).
[3]胡新.对智能建筑建筑自动化控制系统的探讨[J].科技资讯,2008,(19).
[4]李灿旭.楼字自动化控制[J].中国高新技术企业,2008,(3) .
[5]李桓栋,左攀华.陈强浅谈建筑电气自动化的应用[期刊论文]-中国科技博览 2009,(30).
关键词:电气工程设计;安全供电;节能降耗
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:
引言:节能是当今世界已成共识的头等大事,电气自动化中对于节能技术的应用具有非凡的意义。现在电气工程设计对于节能的考虑在不断的增加,但是仍存在一些缺点和疏漏,对于电气自动化中应用节能技术的研究应当引起足够的重视。
一、电气工程设计原则
1、优化供配电设计。促进电能合理利用
在做电气工程设计时首先考虑的是安全性,电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度;确保供电、配电与用电设各的安全运行:有可靠的防雷装置:防雷击技术措施;在特殊功能的场合下还应有防静电、防浪涌的技术措施;按建筑物的重要性与火灾潜在危险程度设置相应必要的技术措施。其次考虑的是适用性,就是要能为电气设备的运行提供必要的动力:为在建筑物内创造良好的人工环境提供必要的能源;应该满足用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性的要求;应能保证电气设备对于控制方式的要求,从而使电气设备的使用功能得到充分的发挥。做到供电系统高效、灵活、稳定、易控、多样、便捷、畅通。在满足电气工程的实用性和安全性的基础上,利用先进的技术,优化供配电设计。促进电能合理利用。
2、提高设备运行效率。减少电能的直接或间接损耗
在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,尽可能减少建设投资,最大限度的减少电能与各种资源的消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用,提高电源的综合利用率,提高设备运行效率、减少电能的间接或直接损耗。
3、合理调整负荷,选取合理的设计系数,提高负荷率和设备利用率在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下,设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施,提高负荷率和设备利用率节约电能。
二、电气自动化节能技术
在进行电气自动化的技能设计时,主要就是希望能够通过一些可靠的新技术和新思路来保证设备的安全运行和成本的有效控制。在实际的设计与施工过程中,可以从多个角度多个方面来实现,下文中分类简述之。
1、减少电能传输的损耗
电路线路上必然会存在电阻,因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗,对于这样一种形式的能量损失,我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理,考虑到线路上的电流是不允许改变的,因此就只能够在线路的电阻上做文章,也就是说,只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻,就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨,与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度,相应的节能方式也就可以分为三个大类:一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线;二是尽可能的减少线路的长度,这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现;三是适当的增大导线截面的面积。
2、无功补偿
在电气自动化系统中,无功功率占有供配电设备的很大一部分容量,因此增大了线路的损耗,从而造成电网的电压下降,从而大幅度影响到电能质量和电网的经济运行。因此,为了实现无功就地平衡,减少损耗,可以选用恰当的无功补偿设备,这样也能够有效提高社会和经济的双重效益。具体而言,对无功补偿设备有以下几点要求:一是在使用电容器补偿时,电容器容量的确定应该根据具体参数,如目标功率因数、配电电压的容量、负荷等等,通过对这些参数的计算来确定;二是为了达到良好的补偿效果,应该采用集调节平滑、跟踪准确、适应面广等优点为一体的模糊投切方式,因为以前的补偿电容组中电容器的分担方式、投切开关的方式、按编码配置的方式、按比例分配的方式等,都不能达到现在我们想要的补偿效果;三是最好选择无功功率作为投切参数物理量,以有效防止投切振荡、无功倒送等情况的发生。此外,无功补偿装置最好就地安装,实行就地补偿,这样才能使线路上的无功传输减少,达到节能的目的。
3、使用有源滤波器
为了有效避免与电网联结电气设备的误动作,就必须消除谐波,而消除谐波最有效的方法就是使用有源滤波器。误动作主要是由于电气设备数量的增加,产生的谐波越来越多,又由于这些谐波电流在电网阻抗上产生的电压与基波电压重叠,就会引起电压的畸变,从而造成电气设备产生误动作。概括起来,有源滤波器主要以下特性:具有优异的动态性能;反应快;能使功率范围更宽大等,能使无功补偿达到更好的效果。一般情况下,采用有源滤波器对产生的谐波进行过滤,在电气设备误操作之前就能够将其阻止,使电气设备的运行更加有效率,从而达到节能的目的。
4、选择电压等级
电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果,一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择,另一方面就是在进行供电电压的确定时,需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行,包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。
5、供配电系统的设计
通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一,具体来说可以从以下三个方面来着手进行:一是尽可能的减少配电的级别,这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性;二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定,尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置,这样就能够最大程度的降低供电半径,从而实现电力节能,并且,这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。
6、提高自然功率因数
自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类,而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在,这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率,我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到,提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中,实现功率因数降低的方式有两种:一是直接采用功率因数较高的同步电动机,二是采用电容器来实现补偿。
7、照明节能
在电气自动化的节能设计中,还可以通过照明节能来实现,具体来说同样是有两种方式,一种就是直接利用高效光源,传统的白炽灯虽然简单便宜,但是其发光的效率比较低;另一种就是充分的利用自然光,这就需要对构筑物的门窗进行扩大,或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。
三、结束语:
社会还在不断的发展,电气系统也随着社会的发展在不断的进步,而对于电气自动化中的节能技术而占也正处于发展阶段。现在的节能技术能够达到节能的效果,而今后研究的节能技术将会朝着更好的方向发展。而现在要做好电气自动化的节能设计则应该从导线的选择到最后安装的完成都应该做到最好,并且还要让节能技术在电气系统中发挥到最好的效果。
参考文献:
一 人才培养方案的研究队伍
该项目具有能力较强的研究队伍,课题组成员年龄结构和知识结构合理,掌握教学规律和授课艺术,同时具有较高的专业能力和学术水平,并具有多项研究成果。课题组老师均担任电气自动化专业课程的教学工作,对教学内容、教学方法、教学效果等有着较深的认识,这些都有利于课题开展。参加本课题研究的老师,都从事一线教育教学,平均年龄在30岁左右。经历过其他课题的研究,并且针对所研究的课题,他们大多数人有相关的研究经验,有数篇论文在各级评比中获奖或发表。其次,实施人才培养教学过程中的老师,专任教师中同时具有技师资格证和高校教师资格证的“双师”素质教师占100%。专任教师中有企业工作经历5年以上的占50%。研究队伍的构成,保证人才培养方案研究的正常进行和实现预期目标。
二 人才培养方案的研究过程
人才培养方案的研究与实践过程按照“调研、方案设计、实践、成果”研究方案进行。第一阶段为初步研究阶段。研究教育部高职教育教学纲领文件;开展职业岗位调研、毕业生跟踪调查、人才需求调查工作;根据调查结果,整理出人才需求调查报告。第二阶段为人才培养方案拟定阶段。根据前一段的工作总结,提炼出典型工作任务并进一步优化;拟定电气自动化技术专业人才培养目标,完成行动领域向学习领域的转化;成果形式为电气自动化技术专业以就业为导向的课程体系,及相应课程的课程标准。第三阶段为实践与修订阶段,通过三年人才培养改革实施实践,完善人才培养方案,同时建设核心课程资源,改革教学方法,建设校内外实训基地。第四阶段为形成成果阶段。完善并形成最终“基于就业导向的电气自动化技术专业人才培养方案”,提交专业建设委员会审批;确定教学条件建设方案;完成研究报告;并建成电气自动化专业院级、省级精品课程。
三 人才培养方案的研究方法
该人才培养方案的研究与实践主要采用由外到内、由宏观到微观、理论与实践相结合的研究方法和思路。在现代教育理论指导下,理论与实际紧密结合,运用调查法、比较法、文献检索法、行为研究法、经验总结法等进行教育教学实践活动和方案研究工作。在具体操作上,以学校开设的电气自动化技术专业班级为研究对象,进行循环招生、循环教学、循环试验,在实践中构建和完善符合岗位要求、满足就业竞争力需求的电气自动化技术专业的高端技能型人才培养模式。
四 人才培养方案的研究内容
该人才培养方案研究的主要内容包括:
1 人才需求与学生就业取向调查分析
针对京津冀、山东省内、长三角经济带的多个厂家和参与各个工作岗位的电气自动化技术专业的毕业生做了大量调查,得出调查结论,明确人才培养改革的紧迫性。
2 基于就业导向的人才培养目标定位
对所调研的数据进行整理、分析,得到电气自动化技术专业就业的职业领域和主要就业岗位群,最终将人才培养目标定位为:本专业培养具有良好的职业素质,掌握电气自动化技术的基本知识和技能,具备与本专业未来工作岗位相适应的职业素质、较强的职业发展能力、较强的电气设备安装调试和自动控制技术应用能力,能够从事自动化产品的电气系统安装调试、自动化生产线的运行维护、自动化工程设备升级改造等工作的高端技能型专门人才。
3 构建基于就业导向的“平台+模块”人才培养课程体系
课程体系构建过程采用六步法完成:(1)通过市场需求调研确定电气自动化技术专业的职业岗位或岗位群;(2)通过岗位分析确定各个岗位的工作任务;(3)归纳出典型的工作任务;(4)通过典型工作任务分析确定专业应具备的能力(专业能力、方法能力、社会能力);(5)通过职业能力分析确立学生应具备的知识、技能、态度;(6)最后完成从行动领域到学习领域的转换,即从教学内容归纳出课程体系。
在构建时,组织专业教师、企业的一线专家等组成分析小组,在课程设计专家的指导下,引入创新教育理论,采用能力/素质分析的方法,根据能力解析表和专业教学目标,提出课程的教学目标以及考核评价标准,通过这种方式筛选出课程内容和课程体系,最终确定了“平台+模块”的课程体系。
该课程体系的具体构成包含公共基础课程平台、专业群课程平台、专业课程平台、专业方向课模块、选修模块(包括专业拓展课程和公共选修课)、素质拓展模块、专业集中实践模块等,构建了“三平台+四模块”的课程体系。
学生职业综合素质和就业竞争力的培养主要通过寓于课程体系全过程来实现。
4 开发提升就业竞争力的“做、学、教一体化”教学
在教学团队指导下,采取边开发边实践再反馈的思路,开发一体化课程。在一体化教学实施过程中,按照图1的方法进行分阶段教学。制定了合理的一体化学习效果评价方案,加强过程性评价。
五 人才培养方案的实施成效与特色
人才培养方案从改革研究到最终方案实施,已经经历了五届毕业生,从企业的反馈到毕业生的评价,学生的就业竞争力和企业的认可度都非常好。其成效具体表现在:第一,形成了与区域产业发展相融合,与企业需求密切衔接的电气自动化人才培养方案。第二,提升了高职自动化专业学生就业能力,提高了毕业生好评率。第三,建立了以符合企业需求、基于工作过程的专业课程体系。第四,构建了职业院校电气自动化专业校企合作培养模式。第五,建设了院级、省级精品课程群。第六,打造了一批高水准的师资团队。
该人才培养方案实施又具有以下几个特色和创新点:
1 参与人员广泛是人才培养方案研究与实践成功的保证
在人才的培养的各各环节,除了优秀专职教师的倾心付出,学院还聘请、引进了企业中经验丰富的专家、工程师和一线的技术人员。这一点上突破了原来只是聘请企业专家的做法,而是通过更广泛的人员的参与,更加真实地了解了企业岗位的设置、人才需求、人才类型等许多的信息。
2 “工学结合,校企合作”作为人才培养的重要模式
通过实习基地建设和实践教学综合改革,先后与包括亚太集团、皇明集团等多家公司签定了共建协议,投资上千万元,在实验实习、毕业生就业、科技服务等方面进行全面合作,建设了设备先进、能满足教学、科研、实习等需要的实训基地。该项目已经运作两年,取得了很好的效果。
3 建成的省级精品课程群是人才培养方案实施的重要成果
构建自动化专业核心课程群,建设院级、省级精品课程,是课题组及专业建设委员会的初期目标,而在几年的课题研究实践中,最终也实现了这一目标。精品课程的建设,完善了专业课程资源,是人才培养方案改革实施的重要依据。
5 以大赛为抓手,促进学生就业竞争力提升是创新途径
教学团队的成员积极组织学生参加各种比赛,如山东大学生机电创新设计大赛、山东大学生电子设计竞赛、山东省职业技能比赛等,这些比赛极大地激发了学生的学习兴趣和学习热情,同时,这些竞赛用到了许多的工程和企业常用的知识,对于提高学生的就业竞争力有着极其重要的作用。
六 结语
基于就业为导向的电气自动化技术专业人才培养方案实践已经取得了良好的成果,这些成果可以直接应用到教学中去,对电气自动化技术专业人才的培养确定了指导方向,对提升毕业生的就业竞争力有很大的帮助,同时对相关专业的教学有一定的指导作用。
参考文献
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京:清华大学出版社,2007.
关键词:人工智能自动化
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。随着电气的设计的发展,传统的方法有时很难适应。在此背景下,人工智能技术被引入电气设备的优化设计过程中,并取得了一些成功经验。本文在总结人工智能在电气设备领域取得成果的基础上,对具体应用提出一些看法与策略。积极运用人工智能的新成果无疑有利于电气自动化学科特别是自动控制领域的发展,也有利于提高电气设备运行的智能化水平,对改造电气设备系统,增强控制系统稳定性,加快生产效率都有重大意义。
1人工智能控制器的优势
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但AI控制器例如:神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解,也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势,这些优势如下:
(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合,很难得到实际控制对象的精确动态方程,实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素,例如:参数变化,非线性时,往往不知道)。
(2)通过适当调整(根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如:模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍,下降时间快3.5倍,过冲更小。
(3)它们比古典控制器的调节容易。
(4)在没有必须专家知识时,通过响应数据也能设计它们。
(5)运用语言和响应信息可能设计它们。
(6)它们有相当好的一致性(当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计),与驱动器的特性无关。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果十分好,但对其他控制对象效果就不会一致性地好,因此对具体对象必须具体设计。
(7)它们对新数据或新信息具有很好的适应性。
(8)它们能解决常规方法不能解决的问题。
(9)它们具有很好的抗噪声干扰能力。
(10)它们的实现十分便宜,特别是使用最小配置时。
(11)它们很容易扩展和修改。
总而言之,当采用自适应模糊神经控制器,规则库和隶属函数在模糊化和反模糊化过程中能够自动地实时确定。有很多方法来实现这个过程,但主要的目标是使用系统技术实现稳定的解,并且找到最简单的拓朴结构配置,自学习迅速,收敛快速。
2 人工智能的应用现状
随着人工智能技术的发展,许多高等院校及科研机构就人工智能在电气设备的应用方面展开了研究工作,如将人工智能用于电气产品优化设计、故障预测及诊断、控制与保护等领域。
2.1 优化设计
电气设备的设计是一项复杂的工作,它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识,还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的,因此很难获得最优方案。随着计算机技术的发展,电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD),大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进,使传统的CAD技术如虎添翼,产品设计的效率及质量得到全面提高。
用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法,非常适合于产品优化设计。因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
2.2 故障诊断
电气设备的故障与其征兆之间的关系错综复杂,具有不确定性及非线性,用人工智能方法恰好能发挥其优势。已用于电气设备故障诊断的人工智能技术有:模糊逻辑、专家系统、神经网络。
变压器由于在电力系统中的特殊地位而备受关注,有关方面的研究论文较多。目前对变压器进行故障诊断最常用的方法是对变压器油中分解的气体进行分析,从而判断变压器的故障程度。
人工智能故障诊断技术在发电机及电动机方面的研究工作也较为活跃。
2.3 智能控制
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开,但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种:模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。由于模糊控制是其中最为简单、最具实际意义的方法,因而它的应用实例最多。
关键词:自动化控制 信息技术 有效结合 工业技术 技术应用
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)11(c)-0070-02
自动化控制技术对于现代工业发展起到了重要的推动作用,成为工业发展的基础条件。而自动化控制则是借助于自动化设备或者装置来实现操作的,包括机器、仪器以及仪表等装置,从而代替人工操作[1]。信息技术则是现代化的信息传输方式,借助于计算机以及通信设备等来实现信息的快速传播。在现代化工业生产过程中,综合运用了自动化控制技术和信息技术,使其成为促进现代工业发展的重要推动力[2]。该论文主要是从研究自动化控制和信息技术综合运用的角度出发,通过其技术发展探索,从而找出其未来发展趋势,为技术的进步提供参考性意见。
1 自动化控制与信息技术分析
工业自动化控制技术对工业发展,社会进步都起到了重要作用,成为重要的推动力。分析整个工业发展进程可知,我国的传统制造业自动化水平较低,对于技术的应用和融合不足,在现代化工业进程中发展较为缓慢;在社会发展变化的影响之下,我国工业也开始运用自动化控制技术,逐步实现了自动化进程。自动化控制技术在国民经济发展方面做出了较大贡献,尤其是信号制式改进技术,促进了现代化控制技术和信息化技术的进一步运用。有统计数据表明,工业自动化技术主要应用于现代化的工业设备预测诊断,设备资产管理和操作技术等方面,还具有广阔的发展空间,需要进一步完善自动化技术的深广应用。自动化仪表的阐释,将自动化技术的应用推到了一个新的高度,目前的发展应用水平还较低,需要进一步加强应用[3]。
PLC技术是较为常用的工业自动化控制技术之一,通过编订程序的方式实现对于电子系统的控制和操作,让整个工业生产的过程都能够处于自动化控制当中。这一技术的运作流程是,在编程存储器内进行逻辑运算,以此实现对用户进行计数,定时或者计算等方面的操作指令,而操作指令采用的是数字模拟来进行输入和输出的,进而实现现代工业控制操作。
另外,还运用到了DCS技g,也可以称之为集散控制系统,采用网络通信技术进行过程全面管控,促进现代化控制技术的升级运用。还应当注意的是,这些技术的运用还需要其他现代化高新技术的配合运用,综合发挥作用才能够确保自动化控制技术的有效运用,确保工业自动化控制能够高效、开放运行,实现工业生产的分散控制,集中操作和分级管理以及灵活配置的功能。例如:工业PC,这是一种分布式的系统基础技术,比原有的PLC,DCS系统更加先进,具有很强的替代性。具体来说,工业PC能够实现私人定制,提供更具有针对性的服务器模式,兼容客户机,服务器机,以通信网络为基础从而实现管控融合的自动化控制操作。这些技术的推广应用,促进了现代化工业水平的提升,实现了工业企业内部的资源共享和信息交流,使得信息的作用得到了有效发挥[4]。
信息技术对于工业发展具有重要的推动作用,在现代化社会当中,更是必不可少的技术手段。但是,传统工业也具有自身的优势,在某些方面是自动化技术所不能取代的。国家的发展,尤其是工业的发展,代表着一个国家经济发展的水平,在信息化时代,要充分运用信息化技术的手段来促进工业发展,提升工业的质量和水平,促进传统工业与现代化技术的融合运用。
2 自动化控制与信息技术的有效结合应用研究
2.1 自动化控制与信息技术的有效结合在工程机械应用分析
(1)高精度GPS系统的应用。这一系统的技术优势在于高精度,可以精细化到厘米级别,其技术应用基础是GPS差分技术,并与其他多种技术相结合使用,包括全站仪,多传感技术,激光以及超声波等技术,同时,系统中的虚拟仪表又可以帮助实现对于施工工地的信息模拟功能,能够在施工前提供工地的三维图形,机器三维坐标等内容。因此,施工工地应用这一系统能够提高施工效率和精准度,在大型施工现场中的多种机器同时作业过程中成效显著。这也就带来了施工管理方面的提升,促进了施工效率的有效提高[5]。
(2)闭路监视系统以及超声波后障碍探测系统应用。这主要应用于大型工程机械中的系统,主要功能是:保证司机的安全高效作业,其工作原理是:随时为司机提供音频和视频信号,与此同时,微机监控和自动报警集中系统这两大系统,对于机器的故障处理方面具有明显效果,主要表现在:缩短维修程序,提高效率。
(3)自动化控制的应用。中央微处理机是进行自动化控制的枢纽,其重要功能主要表现在:一方面,接收司机室中的所有操纵装置的相关指令信息,这些信息的传递是通过电位计以电流的形式来传送给中央微处理机的;另一方面,微处理机将所接收到的信号又进行了转发,转给各自对应的阀,从而利用这些信号来开启阀。微处理机的功能实现依赖的是既定程序的芯片,通过芯片程序的启动可以保证泵能够具有足够的功率。
2.2 自动化控制与信息技术的有效结合在电气工程应用
(1)地球数字化技术。地球数字化技术是一种综合运用的技术类型,表现为电气自动化工程和信息技术两大技术的结合,其功能实现途径是:基于电气自动化技术,可以实现将地球所有的数据信息都能够以坐标的形式来呈现,这些信息的精准度非常高,这是基于信息技术来实现海量精准信息的动态多维呈现,最终使得地球通过技术形式转化为电气自动化数字的形式。这些信息在集中之后存储进计算机网络当中,那么,通过信息的调取和系统运行就可以获取任何人的精准地理坐标,从而获取详细的数据信息内容。
(2)现场总线技术。这一技术的产生背景是,现场总线和以太网主导的计算机网络技术是电气自动化工程控制系统基础应用,在不断地应用处理过程中,促进了电气设备的自动化和智能化发展趋势,从而进一步产生了现场总线技术。因此,这一系统属于经验积累性的应用,相当于连接了企业基层设施的通信互联,促进了上下沟通实现。
2.3 自动化控制与信息技术的有效结合在工业生产控制应用
(1)信息化技术呈现出过程检测仪表和执行器往数字化,智能化和柔性智能化以及网络化的发展趋势。该技术的发展依托于人工智能理论和方法,通过拟人智能功能向固态传感器以及智能传送器发出信号,促进其精准化操作。智能阀门定位器由于是由微控制器所控制的,而这种控制器的精准度极高,可以实现的功能有:组态控制参数,线性分程控制和等百分比等特性修正,表现出极强的智能化操作特性。
(2)有很多控制软件和控制系统都在进一步的完善和强化之中,主要包括:生产执行系统(MEC),供应链管理系统(SCM),企业资源计划系统(ERP),CAD、CAM、CAP等,这些系统和技术的升级都不是单独进行的,而是与其他系统相连同步升级的。
3 结语
自动化控制与信息技术的有效结合对于工业技术发展有着重要的促进作用,是现代工业发展的必要条件。在未来自动化控制与信息技术的有效结合需要进一步智能化水平,借助大数据和云网络,提升信息控制能力,从而让工业自动化获得新发展。
参考文献
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题目:成都国际金融中心负5层制冷机房的电
一、结合毕业论文课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述:
摘要:本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题[1]。案为成都国际金融中心项目,成都国金中心净用土地面积82亩[2]。为香港九龙仓投资的西部地标性建筑整个项目设计由4座塔楼及裙楼组成,包括超五星级酒店、高端写楼、高档酒店式公寓及高品位住宅等,其中主楼双塔最高达248米[3]。2007年9月香港九龙仓集团在成都以8800万元/亩[4]。总价72.4亿元拍下了位于成都市最繁华的商业中心春熙路片区82亩土地建成后,将成为中国西部地区最高档次、最具规模和影响力的地标性建筑物,将引进数百个中西部最具代表性的商铺,其中包括世界上最出名的国际名牌、港澳名牌,再加上其九龙仓本身之马哥孛罗酒店等,有望成为中国西部今后最具影响力的国际商贸金融中心[5]。
关键词:电气设计;配电系统;智能化系统;电气控制;电机;制冷机房;水泵
1.前言
建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学[6]。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合[7]。随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高,人们对有关供配电、照明、消防、防雷接地、通信、网络等系统的要求越来越高,使得建筑开始走向高品质、多功能领域,并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展[8]。建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下,进行工业与民用建筑建筑电气的设计,并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理[9]。
2.设计内容
成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习,了解制冷机房电机启动类型,启动方式,启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的[10]。了解系统的电气设备及其主回路工作原理[11]。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率,了解相关电气设备的选用[12]。
3.设计依据
1)中户人民共和国工程建设标准强制性条文(房屋建筑部分)(2002年版)
2)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范CB50736-2012
3)高层民用建筑设计防火规范CB50045-95(2005年版)
4)建筑设计防火规范CB50016-2006
5)汽车库、修车库、停车场设计防火规范CB50067-97
6)公共建筑节能设计标准CB50189-2005
7)《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》(2009年版)
8)《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》(2007年版)
9)通风与空调工程施工质量验收规范CB50243-2002
4.总结
本次的文献综述内容主要是对成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分的一个概述,简要说明了毕业设计(论文)文献综述应该做些什么系统的设计,在查阅了大量的资料后的一个总结,也是对这段时间的工作的一个汇报[13]。并对一些规范和国标有了初步的了解,对以后的毕设做一个铺设[14]。小区的建筑电气设计主要是对变配电系统、冷却系统、电话系统、消防系统等的一个设计[15]。对这些系统的初步了解可以确定以后电气设计的方向,对之后的毕设起一个带头作用[16]。从对电气设计的迷茫到初步的认知,有老师的指导同学的帮助,更重要的还是自己的解收获的是实践知识,本次的文献综述对之后的毕设奠定了良好的基础[17]。
参考文献
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[13]刘思亮.建筑供配电.北京:中国建筑工业出版社,2004年:24页
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二.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):
1.研究的问题
本课题主要研究的是成都国际金融中心负5层制冷机房的电气部分研究问题。通过到成都国际金融中心负5层制冷机房实地实习,了解制冷机房电机启动类型,启动方式,启动速率。研究其中各个电机与电气控制装置之间是如何协调工作的。了解系统的电气设备及其主回路工作原理。探究其中存在的节能环保效应。计算电气设备的负荷、功率,了解相关电气设备的选用。最终了解现场施工的程序等。
2.研究的途径
1)收集相关资料,查阅中外文献。学习相关知识,了解国金中心项目的基本情况。做好前期准备。
2)请教校外导师学习、掌握国金中心负5层的解制冷机房的电机启动类型、启动方式、启动速率,系统的电气设备及其主回路工作原理,探究其中存在的节能环保效应。
3)通过计算电气设备的负荷、功率,了解相关电气设备的选用。
4)利用AutoCAD等绘图软件,绘制施工平面图,系统图,及各个原理图等。
[关键词]电气控制系统 应用与发展 功能应用
中图分类号:TD525 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0273-01
在电力市场飞速发展的今天,随着电力体制改革的进一步深入,对电厂的控制水平的定位,自动化水平的要求越来越高。分散控制系统(DCS)已经成为 50MW 以上机组的标准配置;加之企业为了适应现代管理的需要,采用信息技术、建立 SIS(实时信息系统)、MIS(生产管理系统)已成为必然趋势。为了适应“厂网分家,竞价上网”这一新的形势,最大限度的提高机组的控制水平,发展 DCS 系统,建立信息共享、管理、决策平台,已成为必然趋势。
一、电气控制对象的特点和要求
电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点,电气的主要特点表现为:
(1)电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少,操作频率低,但强调快速性、准确性;
(2)电气设备保护自动装置要求可靠性高,动作速度快;同时对抗干扰要求较高。
(3)热力系统控制处理信息量大,系统复杂,以过程控制为主;电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主,联锁保护较多。
因此,机组的电气系统纳入 DCS 控制,要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外,尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态,并提供相应的操作指导和应急处理措施,保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。
二、常规 ECS 系统的实现功能和水平
目前,大多数电厂和 DCS 厂家所实现的 ECS 控制功能主要局限在以下几个方面:
(1)监视部分 发电机―变压器组系统,励磁系统,高、低压厂用电系统及备用电源系统,220V 直流系统和 UPS 电源系统,电气公用系统,所控电气设备开关、闸刀的状态监视;中央信号及事故报警,事故记录及追忆功能。
(2)控制部分 发电机―变压器组单元电气一次设备的控制、联锁,发电机程序起停,ASS 的投切;厂用工作电源,高、低压厂变与高、低压备变之间的正常切换操作;电气接地系统管理;220kV 断路器、隔离开关的控制。
应该说在传统的 DCS 系统中对电气量的监视、控制非常有限,尤其是对电气专用智能设备信息的采集更是少之又少,致使这些设备各自为政,对运行人员来说,无法在操作员站的监视器上了解相关信息。有时不得不采用大量的电流、电压变送器将部分模拟量采集进 DCS 系统;或者采用硬接线的方式接入 DCS 系统,使系统复杂、投资增加和资源浪费。
三、功能扩展后的 ECS 系统
1.设计原则
(1)系统的可靠性设计原则:保护测控装置的高可靠性满足 IEC61000-4 的四级标准,重要设备和关键环节考虑冗余设计,如发变组保护、通信服务器等;通讯网络采用双网,网络具有自诊断和纠错功能;
(2)系统的大容量实时数据库,满足大容量数据采集的要求;
(3)系统的实时性设计原则:通讯网选用高速工业以太网/高速现场总线,通讯主控单元选用工业计算机和实时多任务操作系统,确保了系统的实时性;
(4)通信服务器、通讯网络采用冗余方式,每个控制设备可采用主/备双通道,故障时自动切换,任何单一故障不影响系统正常运行;
(5)快速的主/备机故障切换机制;
(6)严格的同步机制,确保主/备机数据的一致性。
2.电气自动化系统的设计思路
厂用电系统现场级(也叫现场应用层)设备采用分散式就地安装的集保护、测量、控制、通讯于一体的基于微处理器的微机综合智能终端设备,如发变组保护装置、微机励磁调节装置、微机备用电源自投装置、电动机综合保护测控装置、低压变压器保护测控装置、厂用分支保护测控装置、同期合闸装置、厂用电快切装置、小电流接地选线装置等。用现场总线(或以太网)将这些终端设备的通信接口连接起来,构成电气监控网络,通过通信处理机实现设备的分层管理;通信处理机(也叫通信管理层)进而与厂用电监控主站相连,最终由厂用电监控主站(主控单元)连接至 DCS 系统及电厂MIS 系统、SIS 系统、Internet 网等;同时也可通过通信处理机直送 DCS 的 DPU 等设备,以提高测控的可靠性和响应速度。
四、电气监控系统(ECS)的控制网络及构架
电气监控系统(ECS)应采用开放、分层分布式网络结构,电气控制网络宜采用三层设备两层网结构,分为主控层、通信管理层、现场应用层。网络具有自诊断功能及网络纠错能力,选用工业高速网络能满足大容量信息和接点的要求。
1.主控层
主控层网络通讯介质可采用以太网线,它负责主控层各个交换机之间和来自现场应用层的全部数据的传输和各种访问请求。其网络协议应符合国际标准化组织 OSI 模型。具有良好的开放性。主控层网络按冗余双网配置,采用 10M/100Mbps 以太网,通信速率高、容量大,易于与 SIS、DCS及其它系统联网。主控层分别设置两台服务器(或交换机),每台机组设置一台操作员站,工程师站可根据机组情况设定。交换机采用采用双机冗余配置,交换机负责接受将通信管理机转换后的信号转换成 TCP/IP 的通信协议通过 10M/100Mbps 以太网与 DCS 的以太网连接。主控层主要设备包括交换机、GPS 对时装置、路由器(选配)、硬件防火墙(选配)等。
2.通信管理层
通信管理层为通信转换和接口设备,将现场总线设备接入系统,实现现场总线设备通讯协议、通讯介质的转换。设备采用双机热备原则设置,以提高可靠性。现场应用层保护测控装置采用 RS485,RS232 接口或总线。通信管理机将多个现场管理的保护测控装置信号采集后经过集线器、通信电缆或光缆、光电转换器等转换成以太网与站控层交换机通信。通信网络通讯速率应满足系统实时性要求。当数据通信网络中出现某个差错时,系统应自动采取安全措施,如自动要求重发该数据、切除故障设备或切换至冗余的装置等。与各类现场设备通讯可采用屏蔽双绞线、五类线或光纤等介质。通信管理机负责把各个保护测控装置的数据整理汇总,再将这些信息上送至 ECS 和 DCS。另一方面,接收由 ECS 下达的命令并转发给相应的保护测控装置。
3.现场应用层
在 ECS 各装置的硬件配置上,采用通信模块化设计,可以同时支持多种类型的通信口,包括以太网、串行通信口、可扩充的其他现场总线接口等;软件上,采用规约库,支持MODBUS、标准网络协议(TCP/IP)等。
总之,功能扩展的 ECS 系统首次将微机保护技术、现场总线技术实际应用到电厂电气自动化,实现了电厂厂用电部分的综合自动化、实现了与 DCS 系统的无缝连接。
参考文献