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建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)的探討
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,大量現(xiàn)代化電氣設(shè)備和裝置的安裝使用,已是現(xiàn)代化水平和質(zhì)量高低的重要標(biāo)志。下文研究了建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。
摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展,電氣工程的組成部分越來越繁雜,高新技術(shù)在生產(chǎn)、科研和生活中的應(yīng)用如:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),高科技通訊系統(tǒng)等的推廣應(yīng)用,使電氣工程所占的位置越來越重要。
關(guān)鍵字：建筑電氣;自動(dòng)化設(shè)計(jì);發(fā)展趨勢(shì)
引言
伴隨著用戶需求的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代智能建筑在我國實(shí)現(xiàn)了健康而快速的發(fā)展。這種集服務(wù)、管理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其最優(yōu)化組合于一身的建筑模式,為用戶提供了安全、舒適、高效、節(jié)能的生活場(chǎng)所和辦公環(huán)境,并致力于最大限度地滿足不同用戶的個(gè)性化需求。
1.傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)和自動(dòng)化設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)和特點(diǎn)
按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方式提供的電氣設(shè)備其控制、保護(hù)和計(jì)量主要由分立的、機(jī)械的、物理的方式和部件來完成,其相互之間的功能組合構(gòu)成達(dá)到用戶要求的配電產(chǎn)品。與其對(duì)應(yīng)的完全由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng),通過軟硬件組態(tài)達(dá)到用戶要求的系統(tǒng)控制管理功能。上述兩類設(shè)備分別由不同類的制造商提供,界限徑渭分明,它們由項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)條件和統(tǒng)一的控制管理原則劃定互聯(lián)的明顯界面,進(jìn)行協(xié)調(diào)連接。電氣設(shè)計(jì)根據(jù)用電設(shè)備的用電負(fù)荷、負(fù)荷特點(diǎn)和用電設(shè)備的分布情況,設(shè)置高中低壓變配電系統(tǒng)。進(jìn)而根據(jù)供電方條件、要求和用電設(shè)備要求和特點(diǎn)進(jìn)行高中低壓變配電系統(tǒng)二次計(jì)量、保護(hù)、控制的設(shè)計(jì);根據(jù)工藝控制要求和自動(dòng)化系統(tǒng)要求,進(jìn)行配電系統(tǒng)末端的用電設(shè)備就地控制設(shè)備的設(shè)計(jì)。
2.設(shè)備與技術(shù)發(fā)展為設(shè)計(jì)提供的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)條件
高壓配電柜內(nèi)的綜合保護(hù)控制器、綜合電量計(jì)量器,低壓配電柜內(nèi)的自動(dòng)空氣斷路器中的計(jì)算機(jī)控制模塊、馬達(dá)控制中心中的軟啟動(dòng)器、變頻器的可控硅觸發(fā)數(shù)字控制器,就地機(jī)電設(shè)備中的小型PLC控制器,閥門電動(dòng)裝置調(diào)節(jié)控制器,現(xiàn)場(chǎng)過程儀表,這些都可用現(xiàn)場(chǎng)總線連接在一起,以相同的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。這些由于芯片嵌入、機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)通訊及其標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一所帶來的發(fā)展變化,使得測(cè)量和控制徹底的分散化于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層得以實(shí)現(xiàn)�，F(xiàn)場(chǎng)通訊總線上的人機(jī)界面設(shè)備通過DDE方式采用商業(yè)化通用多平臺(tái)監(jiān)控軟件,提供運(yùn)行管理人員介入系統(tǒng)的手段,并且不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制。同時(shí)現(xiàn)在的監(jiān)控組態(tài)工具軟件亦有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)IEC1131-3,系統(tǒng)制造商均對(duì)此予以支持。從控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看,以現(xiàn)場(chǎng)總線為通訊媒介,只分為人機(jī)界面管理計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制器兩個(gè)層面�，F(xiàn)在有幾大現(xiàn)場(chǎng)總線組織制定了相應(yīng)的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議,符合同種通訊協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)控制器、儀表、嵌入式控制裝置可方便的通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接組成控制系統(tǒng)。監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)可通過專用或商用通訊網(wǎng)絡(luò)與更加廣泛的管理系統(tǒng)相聯(lián)系。
3.建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1中央控制室
中央控制室是指由變配電直接引出的回路供電。在中央控制室內(nèi)部必須設(shè)有專用的配電盤，而其負(fù)荷等級(jí)必須要高于高層建筑中的最高級(jí)別，在常規(guī)情況下系統(tǒng)供電電源的電壓要控制在±10%，頻率變化得小于±1Hz，波形失真率應(yīng)當(dāng)控制在20%以下。中央管理計(jì)算機(jī)要設(shè)置UPS不間斷供電設(shè)備，其容量主要涉及到高層建筑設(shè)備自動(dòng)化內(nèi)的用電設(shè)備總和，需要時(shí)可以擴(kuò)大容量，保持半小時(shí)以上的供電時(shí)間。中央控制室還要盡可能靠近控制負(fù)荷中心，與水泵房、電梯機(jī)房、變電所要保持在20m以上的距離。室內(nèi)控制的操作臺(tái)需要設(shè)置2m的距離，在設(shè)置臺(tái)離墻布過程中在后臺(tái)要留有2m以上的檢修距離，并且要做好陽光直射的防護(hù)措施。中央控制室需要選擇抗靜電架空活動(dòng)地板，其高度要保持在25m以上。
3.2電氣監(jiān)控系統(tǒng)
電氣監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及多發(fā)故障進(jìn)行監(jiān)控。在發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)切斷工作，從而避免擴(kuò)大故障的影響范圍。電氣監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分基本一致，主要包括測(cè)量參數(shù)、分析邏輯、執(zhí)行程序等。測(cè)量主要是通過保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行及把獲取的參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，使監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行處理后從不同角度顯示出來，然后對(duì)檢測(cè)參數(shù)及整定值實(shí)施對(duì)比分析，這樣就能得到實(shí)時(shí)掌握保護(hù)設(shè)備運(yùn)行情況的作用。在電氣系統(tǒng)或被保護(hù)設(shè)備被邏輯判斷出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)需要立即把輸出保護(hù)信號(hào)傳達(dá)給執(zhí)行元件，以起到保護(hù)裝置動(dòng)作的作用，執(zhí)行部分把邏輯信號(hào)放大后參照相關(guān)的指令信號(hào)來控制任務(wù)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控參數(shù)主要涉及到了電流、電壓、功率、頻率、相位、電量等，而數(shù)據(jù)信號(hào)、測(cè)量方式、儀表形式、控制對(duì)象缺少專業(yè)水準(zhǔn)，尤其是執(zhí)行部分主要是以接觸器、電磁機(jī)構(gòu)、繼電器作為主要結(jié)構(gòu)。由于電氣監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)物理量參數(shù)監(jiān)控廣、人工操作少，所以必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)裝置。
3.3電氣接地
在現(xiàn)如今的高層建筑供配電設(shè)計(jì)上，接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，它與供電系統(tǒng)的安全性和可靠性有著密切關(guān)系。尤其是近年來大量的高層建筑的出現(xiàn)都對(duì)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。電氣接地的主要方式分為以下兩種：
3.3.1TN-S系統(tǒng)
TN-S一個(gè)三相四線加PE的接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于高層建筑內(nèi)的獨(dú)立變配電所。其特點(diǎn)是，保護(hù)接地線PE與中性線N在變壓器中性點(diǎn)共同接地，除此之外，兩線不存在任何的電氣連接。PE線使不帶電，而中性線N是帶電的。這樣的系統(tǒng)已經(jīng)完全具備了安全、可靠的基準(zhǔn)電位。在計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備沒有特殊要求的時(shí)候，基本上我們都會(huì)采用這種接地系統(tǒng)。在高層建筑里，單相電的設(shè)備較多，其負(fù)荷也相對(duì)較大，三相負(fù)荷一般都是不平衡的，所以在中性線N中都有隨機(jī)電流。
3.3.2TN-C-S系統(tǒng)
TN-C-S系統(tǒng)是由兩個(gè)接地系統(tǒng)組成，一部分是TN-C系統(tǒng)，另一部分是TN-S系統(tǒng)，分界面在N線與PE線的連接點(diǎn)上。該系統(tǒng)一般用于高層建筑的供電由區(qū)域變電所引來的場(chǎng)所，進(jìn)戶之前用TN-C系統(tǒng)，進(jìn)戶處做重復(fù)接地，進(jìn)戶后變成TN-S系統(tǒng)。
4新設(shè)計(jì)思想與未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的契合
嵌入式控制裝置將覆蓋全部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議統(tǒng)一至最少的數(shù)量,嵌入式控制裝置具有完全符合標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊功能,現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上的全部節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)庫為分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,這些就如同PC及其外設(shè)的USB接口形成一樣。同樣智能化、分布式、扁平化的設(shè)備控制系統(tǒng)構(gòu)成的生產(chǎn)過程,也是生產(chǎn)管理系統(tǒng)的主要組成部分,數(shù)據(jù)共享、快速、高效、可靠、低成本也是扁平化管理系統(tǒng)的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述功能,在進(jìn)行未來的設(shè)計(jì)工作中要求設(shè)計(jì)人員既要進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),又要能對(duì)嵌入式控制裝置進(jìn)行編程組態(tài),同時(shí)還要完成基于現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架及其監(jiān)控軟件(包括數(shù)據(jù)庫)的組態(tài)。這樣一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作過程無論從人員還是到流程亦是快速、高效、扁平化的。
5.結(jié)束語
電氣自動(dòng)化是一門研究與電氣工程有關(guān)的研制開發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)行、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制、信息處理及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的綜合專業(yè)性學(xué)科。電氣自動(dòng)化被應(yīng)用于高層建筑中，能夠?yàn)橛脩籼峁┳罴训姆⻊?wù)，同時(shí)為物業(yè)的設(shè)施管理提供了先進(jìn)的技術(shù)支撐，充分現(xiàn)在現(xiàn)代高層建筑的優(yōu)越性。
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