深圳市天圳自动化技术有限公司
摘要：随着国家低碳生活方针政策的提出，更多的企业将节能减排放在了一个较为重要的战略位置，同时自动控制领域在其中也发挥着不小的作用。在系统方案设计过程之中越来越注重其设计的合理性指标，在技术方面则普遍采用采用自动化控制技术来实现建筑自动化系统的各个功能。本文针对建筑自动化所要求设计的可靠性、实时性、操作性、通用性等基本原则做出阐述。得出建筑自动化系统方案在设计以及应用过程中基本思路，相信能够对我国建筑自动化方案设计水平的提高起到积极作用。
关键词：建筑自动化；方案设计；可靠性
一、建筑自动化系统方案设计原则
有一些自动化传统设计中通常采用现代传感技术，计算机技术和通信技术对建筑物内所有机电设施进行自动控制，基于种种技术平台要求在系统设计时应遵守的原则主要有：可靠性强、实时性强、操作性好、通用性好、性价比高等几项。
1．可靠性强
建筑自动化系统长时间稳定地运行，是我们对建筑自动化系统的基本要求，是评价一套建筑自动化系统的基本指标。建筑自动化系统运行不稳定的现象对建筑内工作生活的人来说是十分不便的，甚至是危险的。所以在建设时就应该充分考虑自动化系统的可靠性，否则，系统一旦不稳定即系统出现崩溃或是基于某些原因不能正常运转，难免会造成不必要的损失，因此在工艺设备上一定要严格要求，不断地对运行设备进行大量重复性的各种方向的测试，对于起着决定性作用的设备应该投入使用冗余设备，也就是当一个设备出现故障而不能继续运转时，系统就会自动的采取相应的急救措施，由冗余的设备进行继续运转而抵消由于主设备不能正常运转所带来的损失。最大程度避免酿成更为重大的事故
2．实时性强
建筑自动化系统在运行过程之中应该能有效的处理相应的内部或是外部事件以免丢失重要数据造成更为不利的影响，所以在相应事件的处理上要实施定时功能，定时功能是指在计算机控制方面按照一定的时序启动、运行和终止的过程，能有效的完成定时处理的功能，例如温度定时的采集数据并做出相应的控制调节运算，随即运算按照优先级别进行中断处理，达到预期的目的，在出现故障的时候采取报警。或者是建筑物地基的受压状况采用定时的压力检测，传输相应的技术指标进行有效分析然后做出相应的控制，在危险时期同样用报警装置进行报警，当然，由于社会地质问题不稳定，各个地方出现地质剧烈活动状况，所以在这个层面上急需对地质进行监测。
3．操作性好
操作性是设计过程之中的重点，好的操作性能能够减轻系统操作人员的工作负担，方便系统操作人员为建筑的使用者提供各种优质的服务。因为只有设计出来的方案有简便易懂的操作性才能达到方便广大人民的目的，当然为了达到易操作的目的，在操作人员控制的操作器中应当配有相应的说明以及故障解决办法，并且尽量达到故障易查找，易排除。
4．通用性好
通用性好是指同一个控制系统能有效的转换控制另外的设备已达到有效资源配置的目的，由于建筑自动化所涉及的面比较广泛，在使用过程中可能需要同时操作多个被控制的设备，所以运用通用性比较好的系统装置显得比较便利，同时也提高了设备运行的灵活性，例如设计模板采用的标准总线结构，便于系统扩充功能，在软件设计时应该采用标准块结构，便于灵活组态。
二、电厂电气自动化系统的特点
电厂电气自动化系统在布置方式和数量上，厂用电设备分散安装于各配电室和电动机控制中心，元件数量众多，运行管理信息量大，检修维护工作复杂。与热工系统相比较，电气设备操作频率低，有的系统或设备运行正常时，几个月或更长时间才操作一次；电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快，比如保护动作速度要求在40ms 以内完成。在电气设备本身构造上，其具有连锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点。在控制方式上，厂用电系统的主要设备监控需要接入DCS 系统，但在两台机组共用一台起备变的情况时，由于一台机组的检修不能影响另一台机组的正常运行，因此需要考虑两台机组DCS电气控制的模式，确保对其控制权的惟一性。总结以上特点，在构建ECS 时，其系统结构、与DCS 的联网方式是确保系统高可靠性的关键。既要实现正常起停和运行操作外，又要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，保证电气系统在最安全合理的工况下工作。
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三、电气自动化系统关键技术分析
首先是间隔层终端测控保护单元。厂用电系统保护主要有线路、厂用变、电动机综合保护测控装置等，实现微机化保护、实时数据采集、远方及就地控制以及记录故障数据等功能。其次是网络通信设计，通信网络是ECS系统的关键组成部分，目前常采用电缆现场总线网络方式和光纤通信方式。通信管理层采用双冗余的设计思想，按照通信管理机双机热备用或双通道备用原则配置，当数据通信网络中出现问题时，系统能自动切换至冗余装置或通道，以提高系统可靠性。再次是监控主站系统设计，监控主站安置在站级监控层，实现厂用电电气系统监控和管理，主站配置的设备和规模需要根据发电机机组容量和运行管理要求进行设计。最后是DCS与ECS的协调控制系统设计，在系统设计阶段需要规划好DCS和ECS系统功能区分。DCS实现电动机连锁逻辑控制操作，ECS实现继电保护、故障录波和事故追忆等功能的管理。
四、电厂电气自动化系统的方案设计
4.1 电气自动化系统的构成
电气自动化系统不同操作的地方，在操作频率上较低，但是系统的保护性能可靠性较高，在结构上简单易连锁，只要两台相关的电气控制系统就能保证其控制的自动性，所以，电厂电气的自动化系统需要及时的构建合理的联网方式和操作系统来提高其可靠性，也只有这样才能使电厂电气的自动化系统能够安全的运行下去。电厂电气的自动化系统的结构组成是分层分布式系统，主要包括通信控制层和站控层以及间隔层。首先，第一部分是通信的控制层，需要使用不同的通信方式实现不同装置之间的数据转换工作。也可以说网络技术以及通信技术的快速发展作为电厂电气自动化系统发展强有力的支持，同时也为电厂电气的自动化系统在功能和结构上的进一步发展提供了更为广阔的发展平台，比如通过以太网技术实现数据与工作装置之间的数据转换工作，还可以通过现场的总线以及其他的一些主要设备来实现对于主控单元以及间隔层的通信工作，进而实现现代智能且有效的管理模式。电厂电气的自动化系统在逐步的向现代与智能控制的方面发展，其中主要的表现有两个方面，即间隔层和站控层。其次，在站控层方面，它是电厂电气的自动化系统的主控装置，不断的收集并有效处理相关的数据对于整个的控制系统进行监视和有效控制的作用，所以监督和控制系统也在逐步的向自动化管理水平提高其全面高效运行的水平。最后，在间隔层方面，存在智能设备和相关的保护装置，这些装置主要需要通过现场的总线以及其接口进行通信工作，这一趋势主要向着系统的综合化以及网络化的方向快速发展。所以，需要根据间隔层对设备不同程度的特殊要求，另外还可以采用以太网来实现通信。
4.2 电气自动化系统控制方案的设计意义
电厂电气的自动化系统与传统的电厂自动化系统相比较，电厂电气的自动化系统能够自动的与电波的脉冲信号连接起来，进而能够发送出电力报表信号，这也就能实现厂用系统的智能功能，同时也能够显示出发电机运行的状态是否正常，进而能够更加精准的进行定值管理以及在线审核功能。除此之外，能够对故障的出现进行及时的诊断和维修工作，有效提升电气系统的实用性以及有效性。电气自动化系统控制方案最重要的设计意义就在于，将各个独立运行的电气装置通过连线或者是以太网来连接成一个整体的系统，进而减少传统连接方式的缺点，而造成的高成本，这对与企业的稳定性发展也有着非常关键的作用。电厂电气的自动化系统可以通过以太网这一通信科技技术来减少员工的劳动量或者是降低整个的运行成本并且提高其经济的效益，电气自动化系统控制方案的设计能够为电厂的技术带来了进一步的提高。
4.3 电气自动化系统的监控方案
传统的电厂电气监控系统主要能够实现对于电气部分信息的采集以及远程控制功能的实现。但是总体来讲，其信息量还是比较小的，而且信息的类型也比较单一。但是电气自动化系统的监控方案主要侧重在电气系统的监控方面以及自动化监控技术的有效运用。电气自动化系统监控的模式分为两种，其一是，优于传统的监控方案集中模式，有效集中而且非常易于管理但是可靠性很弱。其二是，对于不同的分层结构继续进行管理以及数据的交换。进行装置间的数据交换主要通过站控层的转发以及工作站来实现，有一些非常重要的信息要通过有效的方式连接。还有一些非常重要的信息需要通过主控单元以及双向数据进行交换，另外一些不重要的信息要通过站控层的转发或者是相关的工作站来实现交换。电气自动化系统的监控方案有很高的实时性以及可靠性。在电厂自动化技术以及监控方案的应用中有许多需要注意的问题，如监控系统主站设备，整个系统的装置分组以及主控单元的保护等等。
结束语
本文首先介绍了建筑自动化初步设计的基本概念和范畴，并从了建筑自动化设计中可靠性、实时性、操作性、通用性等基本原则召开讨论，并结合建筑的实际特点，对在设计中对设计原则的遵循提出了相应的参考建议，最后通过一个建筑自动化系统设计方案的要点说明，举例说明了在设计时的工作思路，具体的建筑自动化设计的方案层出不穷，所选用的技术也千差万别，但是基本上都会遵循这么一个的设计构建思路。我们可以感觉到在科技日益进步的今天，人们逐步重视依靠科技让生活变得更加便利，也就有了自动控制技术在建筑领域的应用以及成长的空间。随着时间的推移以及人们在这个领域研究的深入，其系统方案的设计思路也将会随着社会的进步而更加完善。
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论文作者:王祎
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/8
标签：自动化系统论文; 电气论文; 系统论文; 电厂论文; 建筑论文; 操作论文; 设备论文; 《建筑细部》2018年2月上论文;