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建筑電氣自動化設(shè)計及發(fā)展趨勢的探討
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化設(shè)計，并對其發(fā)展趨勢進(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:計算機網(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;自動化設(shè)計;發(fā)展趨勢
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)能的生活場所和辦公環(huán)境,并致力于最大限度地滿足不同用戶的個性化需求。
1.傳統(tǒng)電氣設(shè)計和自動化設(shè)計思想的基礎(chǔ)和特點
按傳統(tǒng)設(shè)計制造方式提供的電氣設(shè)備其控制、保護(hù)和計量主要由分立的、機械的、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。與其對應(yīng)的完全由計算機構(gòu)成的自動化控制系統(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,它們由項目設(shè)計人員依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場信號條件和統(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)計根據(jù)用電設(shè)備的用電負(fù)荷、負(fù)荷特點和用電設(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)備要求和特點進(jìn)行高中低壓變配電系統(tǒng)二次計量、保護(hù)、控制的設(shè)計;根據(jù)工藝控制要求和自動化系統(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。
2.設(shè)備與技術(shù)發(fā)展為設(shè)計提供的現(xiàn)實基礎(chǔ)條件
高壓配電柜內(nèi)的綜合保護(hù)控制器、綜合電量計量器,低壓配電柜內(nèi)的自動空氣斷路器中的計算機控制模塊、馬達(dá)控制中心中的軟啟動器、變頻器的可控硅觸發(fā)數(shù)字控制器,就地機電設(shè)備中的小型PLC控制器,閥門電動裝置調(diào)節(jié)控制器,現(xiàn)場過程儀表,這些都可用現(xiàn)場總線連接在一起,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,使得測量和控制徹底的分散化于現(xiàn)場設(shè)備層得以實現(xiàn)�，F(xiàn)場通訊總線上的人機界面設(shè)備通過DDE方式采用商業(yè)化通用多平臺監(jiān)控軟件,提供運行管理人員介入系統(tǒng)的手段,并且不受時間、地點的限制。同時現(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)制造商均對此予以支持。從控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看,以現(xiàn)場總線為通訊媒介,只分為人機界面管理計算機、現(xiàn)場控制器兩個層面�，F(xiàn)在有幾大現(xiàn)場總線組織制定了相應(yīng)的幾種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議,符合同種通訊協(xié)議的現(xiàn)場控制器、儀表、嵌入式控制裝置可方便的通過現(xiàn)場總線連接組成控制系統(tǒng)。監(jiān)控管理計算機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.建筑電氣自動化設(shè)計要點
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)荷等級必須要高于高層建筑中的最高級別，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。中央管理計算機要設(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)備自動化內(nèi)的用電設(shè)備總和，需要時可以擴大容量，保持半小時以上的供電時間。中央控制室還要盡可能靠近控制負(fù)荷中心，與水泵房、電梯機房、變電所要保持在20m以上的距離。室內(nèi)控制的操作臺需要設(shè)置2m的距離，在設(shè)置臺離墻布過程中在后臺要留有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)的主要功能就是對設(shè)備的運行狀態(tài)及多發(fā)故障進(jìn)行監(jiān)控。在發(fā)生故障時能夠及時切斷工作，從而避免擴大故障的影響范圍。電氣監(jiān)控系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)的組成部分基本一致，主要包括測量參數(shù)、分析邏輯、執(zhí)行程序等。測量主要是通過保護(hù)設(shè)備的正常運行及把獲取的參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，使監(jiān)控系統(tǒng)對測量參數(shù)進(jìn)行處理后從不同角度顯示出來，然后對檢測參數(shù)及整定值實施對比分析，這樣就能得到實時掌握保護(hù)設(shè)備運行情況的作用。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，監(jiān)控系統(tǒng)需要立即把輸出保護(hù)信號傳達(dá)給執(zhí)行元件，以起到保護(hù)裝置動作的作用，執(zhí)行部分把邏輯信號放大后參照相關(guān)的指令信號來控制任務(wù)。電氣自動化系統(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、測量方式、儀表形式、控制對象缺少專業(yè)水準(zhǔn)，尤其是執(zhí)行部分主要是以接觸器、電磁機構(gòu)、繼電器作為主要結(jié)構(gòu)。由于電氣監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)物理量參數(shù)監(jiān)控廣、人工操作少，所以必須對系統(tǒng)設(shè)置獨立的保護(hù)裝置。
3.3電氣接地
在現(xiàn)如今的高層建筑供配電設(shè)計上，接地系統(tǒng)的設(shè)計已經(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)都對接地系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求。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)的獨立變配電所。其特點是，保護(hù)接地線PE與中性線N在變壓器中性點共同接地，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。在計算機等電子設(shè)備沒有特殊要求的時候，基本上我們都會采用這種接地系統(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中都有隨機電流。
3.3.2TN-C-S系統(tǒng)
TN-C-S系統(tǒng)是由兩個接地系統(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)計思想與未來技術(shù)發(fā)展趨勢的契合
嵌入式控制裝置將覆蓋全部現(xiàn)場設(shè)備,現(xiàn)場總線通訊協(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)場總線通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通訊功能,現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上的全部節(jié)點設(shè)備的數(shù)據(jù)庫為分布式實時數(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。為了實現(xiàn)上述功能,在進(jìn)行未來的設(shè)計工作中要求設(shè)計人員既要進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計,又要能對嵌入式控制裝置進(jìn)行編程組態(tài),同時還要完成基于現(xiàn)場總線通訊協(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)。這樣一個項目的設(shè)計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
電氣自動化是一門研究與電氣工程有關(guān)的研制開發(fā)、系統(tǒng)運行、電力電子技術(shù)、自動控制、信息處理及電子與計算機應(yīng)用等領(lǐng)域的綜合專業(yè)性學(xué)科。電氣自動化被應(yīng)用于高層建筑中，能夠為用戶提供最佳的服務(wù)，同時為物業(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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