電氣工程自動化應用探討

侯立剛

（河北 唐山 063000）

在電氣工程改造及其自動化相關領域內(nèi)，電氣工程的應用，使工業(yè)生產(chǎn)方式全面更新、實踐生產(chǎn)效率顯著提升，可以說，電氣工程的發(fā)展水平反映了國家的整體科技實力，其重要性可見一斑。隨著互聯(lián)網(wǎng)和以太網(wǎng)等各種新型網(wǎng)絡技術的不斷更新和發(fā)展，各類信息技術逐步滲透到電氣工程領域，例如計算機技術、自動化處理技術、數(shù)據(jù)庫存儲、傳感、遙感技術等的滲入，為其提供了高效應用工具和優(yōu)質(zhì)處理手段，很大程度上加快了電氣工程實踐技術的科學創(chuàng)新。由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術的發(fā)展，電氣工程與物理科學間的緊密聯(lián)系與交叉成為電氣工程學科的關鍵，將會向光子學、生物學與機電系統(tǒng)領域科學推進。

一、電氣工程及其自動化解析

（一）信息技術

信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網(wǎng)絡及通訊系統(tǒng)，以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。信息技術對電氣工程的發(fā)展具有特別大的支配性影響。信息技術持續(xù)以指數(shù)速度增長在很大程度上取決于電氣工程中眾多學科領域的持續(xù)技術創(chuàng)新。反過來，信息技術的進步又為電氣工程領域的技術創(chuàng)新提供了更新更先進的工具基礎。

（二）操控系統(tǒng)

由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術的發(fā)展，固體電子學在20 世紀的后50 年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵，并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學、微機電系統(tǒng)（MEMS）。21 世紀中的某些最重要的新裝置、新系統(tǒng)和新技術將來自上述領域。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異，使得我們必須每隔幾年對工程問題的過去解決方案重新全面思考或?qū)彶椤?/p>

二、電氣工程自動化的應用

目前，電氣工程自動化在以下兩個方面得到了廣泛應用：1.智能建筑領域。建筑的發(fā)展越來越智能化，而智能化離不開電氣自動化。隨著人們生活水平的提高，高檔智能化建筑成為了人們居住選擇的大方向，同時，也是世界建筑業(yè)發(fā)展的方向之一。智能化建筑利用電氣的自動化實現(xiàn)了資源和設備的合理利用，其內(nèi)部包含了大量的電子電氣設備和復雜的布線格局，并且這些設備和布線需要較高的抗干擾性和耐壓性。作為一級負荷建筑，智能化建筑還需具有多層屏蔽的防雷體系。2.空調(diào)凈化系統(tǒng)。自動控制和空調(diào)凈化系統(tǒng)能夠作為單獨的系統(tǒng)進行測量，也可以作為具備計算機控制管理功能的復合型系統(tǒng)使用。尤其是在控制溫度時，空調(diào)凈化系統(tǒng)對電氣工程自動化的要求較高，可使用DDC 控制。在回風管部位裝有溫度傳感器，可對較監(jiān)溫度與設定溫度進行比較，并運用微積分等數(shù)學預算進行控制操作，以輸出相應的電壓信號，進而控制加熱電動調(diào)節(jié)閥或冷水電動調(diào)節(jié)閥，將溫度保持在合理的范圍之內(nèi)，使建筑內(nèi)的溫度符合要求。

三、電氣工程實際運用情況

（一）智能建筑

智能化建筑的發(fā)展必然離不開電氣自動化。隨著數(shù)字電子化科技飛速發(fā)展，在建筑行業(yè)領域，高檔智能化建筑引入了電氣自動化系統(tǒng)，使其具備了智能化控制、節(jié)約能源、安全電子設備、防雷擊設施系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)保、舒適高效、低能耗等眾多功能。

（二）凈化系統(tǒng)

空調(diào)凈化系統(tǒng)由于科學引入了電氣自動化技術，使其具備了自動化監(jiān)控、數(shù)字化、智能化調(diào)節(jié)空氣環(huán)境的綜合功能。

四、電氣自動化控制系統(tǒng)的設計

（一）集中監(jiān)控方式

集中監(jiān)控方式不但運行維護方便，控制站的防護要求也不高，而且系統(tǒng)設計也很容易。但由于這種方式是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，所以處理器的任務相當繁重，處理速度也會受到一定的影響。由于電氣設備全部進入監(jiān)控，致使主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，這也會造成設備無法操作。這種接線的二次接線比較復雜，查線也不方便，而大大增加了維護量，還存在在查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

（二）遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高和組態(tài)靈活等優(yōu)點。但由于各種現(xiàn)場總線的通訊速度不是很高，使得電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所以這種方式大都用于小系統(tǒng)監(jiān)控，而在全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構建中卻不適用。

（三）電氣工程改造與自動化發(fā)展

以污水處理運行實踐為例，污水處理運行過程中，為有效節(jié)約能源，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，應將電氣系統(tǒng)、安全生產(chǎn)防雷系統(tǒng)改造及自動化建設作為重點，本著靈活性、實用性原則，圍繞結(jié)構設計簡單明晰，系統(tǒng)設備操作運行智能化、一體化監(jiān)督操控的科學思路，力求電氣工程體系安全可靠。1.電氣系統(tǒng)的優(yōu)化升級與自動化改造。污水處理電氣系統(tǒng)的優(yōu)化及自動化改造，應具有良好的針對性，由于污水處理環(huán)節(jié)復雜，涉及到信息化管理控制，需要完成生產(chǎn)調(diào)節(jié)、測控、安全保護與調(diào)度通信，確保污水處理運行經(jīng)濟、高效、安全。因此，在實踐改造中，一方面，可嘗試科學引入或增加繼電保護裝置，預防電力系統(tǒng)短路故障，通過有效的線路保護，實現(xiàn)科學的預防管控。在發(fā)生故障后迅速隔離故障設備，縮小相關生產(chǎn)運行機械處于低壓、高電流狀態(tài)的操作時間，確保整體系統(tǒng)不受破壞。另外，借助其仿真模擬、全方位監(jiān)控、快速預警等功能，可以保證污水處理生產(chǎn)體系在需要時，實現(xiàn)不間斷的操作運行，并提醒工作人員進行合理的調(diào)控更新，預防中斷運行導致不必要的經(jīng)濟損失。另一方面，在系統(tǒng)自動化優(yōu)化改造中，還應科學引入在線監(jiān)測體系，使其發(fā)揮較好的狀態(tài)維修能效。2.防雷接地系統(tǒng)的優(yōu)化改造。污水處理實踐中，接地系統(tǒng)涵蓋接地極、設備接地、基礎建筑接地等。污水處理系統(tǒng)中各類電氣設備可導電的外露裝置、系統(tǒng)工藝設備金屬管道或外部的頭尾均應實施安全接地處理，使其始終處于有效的安全保護中，有效預防直擊雷的不良作用影響。

五、電氣工程中自動化技術的應用優(yōu)勢

（一）電氣自動化的監(jiān)測優(yōu)勢

一般的電氣設備如變壓器、斷路器等等都需要進行實時的監(jiān)測，以對于一些臨時發(fā)生的故障進行及時的調(diào)整與排除，通過電氣自動化設備就可以實現(xiàn)這種實時監(jiān)測的要求。通過對于電氣設備的一些關鍵參數(shù)進行監(jiān)測，通過相應的反饋進行監(jiān)視，可以迅速的判斷出設備的故障原因并進行及時措施的采取。

（二）電氣自動化有助于實現(xiàn)電氣工程設備的智能化

現(xiàn)代化生活所需要的是一種現(xiàn)代化的管理方式，隨著電氣自動化系統(tǒng)的廣泛應用于各個行業(yè)領域，對于人們生活的智能化管理、對于工業(yè)生產(chǎn)的自動化運行提供了便利。人們也對于這種智能化與人性化的管理模式越來越習慣。由于電氣系統(tǒng)中對于微型計算機的完美結(jié)合，實現(xiàn)了生活生產(chǎn)的智能化，因此電氣自動化在電氣工程中尤其得天獨厚的優(yōu)勢。

六、建筑電氣工程自動化設計的注意事項

建筑電氣工程自動化設計的注意事項主要表現(xiàn)為：1.自動化系統(tǒng)架構的構建注意事項。在建筑電氣工程自動化設計的過程中，應該建立自動化的系統(tǒng)架構，包括電氣工程及其自動化技術需要具備的功能、需要處理的問題等等，在自動化的系統(tǒng)架構中應該設置一些管理模塊，根據(jù)實際需要，將相應的功能設置在管理模塊中；根據(jù)這個自動化的系統(tǒng)架構還可以作為后續(xù)制度建設的依據(jù)，并且在設置相關人員的時候，也可以充分的發(fā)揮指導作用；常見的模塊有數(shù)據(jù)管理、運行監(jiān)控、人員管理、電力設施養(yǎng)護以及電氣工程管理等等。2.電氣工程自動化設備選用的注意事項。電氣工程自動化技術的基礎就是自動化設備，因此自動化設備選用的合理與否將會直接影響到整個自動化技術的科學性和效率等等。一般情況下，可以電氣工程及其自動化技術設備分為三個類別，第一類別是電磁開關、自動化和變壓器設備等，屬于經(jīng)營設備；第二類設備主要是一些傳輸設備、監(jiān)測設備和網(wǎng)絡傳輸設備等，具體指的是電子信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和信息收集傳遞裝置等等，通過第二類設備收集的信息可以將系統(tǒng)的實時動態(tài)有效的反映出來；第三類設備主要是對系統(tǒng)的加工設備進行控制。3.環(huán)境監(jiān)控的注意事項。環(huán)境監(jiān)控主要是對建筑電氣工程設備的運行環(huán)境進行檢測，還應該實時監(jiān)控溫度、濕度、電壓和功率等等，并且建立相應的警戒線值，從而對外部環(huán)境做出正確的判斷，如果外部鏈接發(fā)生比較大變化的時候，控制中心就會及時的接收到這些變化的數(shù)據(jù)，從而及時發(fā)出相關的指令。

七、電氣工程自動化改造的發(fā)展趨勢

電氣工程作為一種基礎性保障，為工業(yè)生產(chǎn)提供了保證。在各種工業(yè)化生產(chǎn)中，智能化、自動化的電氣工程設備和先進的儀器已經(jīng)顯得越來越重要。從20 世紀50 年代開始，電氣工程的自動化進程開始發(fā)軔，幾十年來，從最初的簡單手工勞動到連續(xù)性機械施工，電氣工程自動化的應用領域日益廣闊、程度日益加深。電氣工程自動化的應用也大大提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，而對儀表的精確性也提出了更高的要求。簡而言之，自動化工藝從簡單的回路閉環(huán)控制到全面的自動控制，都在工業(yè)經(jīng)濟中起到了巨大的作用。使用的工具包括氣動單元儀表、電動單元儀表等，均從單參數(shù)控制發(fā)展到了復雜的變量控制，并不斷地影響著人們的生活。隨著工業(yè)化的發(fā)展，信息技術的廣泛應用，電氣工程自動化技術也在不斷地拓展應用領域和創(chuàng)新應用技術。電氣工程自動化改造日益成為業(yè)界發(fā)展的趨勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）電氣工程的功能日趨多樣化

在傳統(tǒng)的電氣工程中，其功能主要集中在發(fā)電、輸電等方面，在電力傳輸時對電能的轉(zhuǎn)換缺少必要的功能。因此，在對電氣工程進行改造后，電氣工程的功能變得更加多樣化，電壓轉(zhuǎn)變、電力分配和用電量的調(diào)控等功能應運而生，系統(tǒng)呈現(xiàn)出自動化運行的狀態(tài)，這也比較符合現(xiàn)代工業(yè)高負荷運行狀態(tài)的需求。

（二）結(jié)構日趨簡單

對電氣工程來講，結(jié)構問題是阻礙其功能發(fā)揮的重要因素之一。大量設備連接在系統(tǒng)上會降低操作人員的調(diào)控質(zhì)量，進而導致電氣工程的部分設備在系統(tǒng)運行時達不到最佳的狀態(tài)。因此，電氣工程自動化改造中的結(jié)構越來越簡單，功能也越來越強大。

（三）工程設備的智能化

電氣設備是電氣工程發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎，電氣工程的發(fā)電、輸電和變電等環(huán)節(jié)，都要靠具體的設備去實現(xiàn)。以往，人工操作的設備效率較低，在自動化改造之后，計算機就能夠作為操控的中心，運用程序代碼對電力設備發(fā)號施令，使工程命令的執(zhí)行更加靈活，提高了設備的工作效率。

結(jié)束語：總之，信息技術、工業(yè)發(fā)展離不開電氣工程自動化技術的支撐，隨著自動化技術研究的不斷深入，工業(yè)生產(chǎn)和信息技術產(chǎn)業(yè)也必將發(fā)展提速，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益與社會效益。只有深入探究電氣工程與自動化技術系統(tǒng)的應用發(fā)展狀況，對發(fā)現(xiàn)的問題不斷的升級改進，才能不斷適應時代發(fā)展，加速提高產(chǎn)業(yè)化的改革進程。