现代自动化建筑设计（通用12篇）
现代自动化建筑设计 篇1
0 引言
进入二十一世纪以来, 建筑电气自动化已逐渐步入现代建筑之中, 这是社会、经济、科学技术的发展所共同决定的。建筑电气自动化能够使建筑更好地发挥其保护、控制等职能, 进而营造更加安全、舒适的居住与使用环境。在推动建筑电气自动化普及的过程中, 必须高度重视其应用环节, 从而真正发挥出应有的价值。
1 电气自动化技术的优势分析
随着城市化速率的提升, 越来越多的高层智能建筑兴建起来, 传统建筑中陈旧的电气技术已经无法跟上时代的步伐, 对现代建筑的发展产生了制约, 新的电气自动化技术成为了主要的发展趋势与潮流。具体来说, 其优势主要集中在以下几个方面。
1.1 使电气系统监管效率更高
由于建筑物结构相对较为复杂, 传统的监管模式无法实现全方位、无死角的监控, 较易出现盲区, 故障率居高不下, 这无疑会大大降低用户与居民的居住体验。反观建筑电气自动化系统, 可以凭借监控系统轻松获取电气信息, 并实现了24 h的无死角监管, 在降低了故障率的同时, 保障了建筑系统运行的稳定性。
1.2 提升多系统间的联动效应
电气自动化可以通过智能化的监管与控制实现, 并借助消防、空调等多个功能的联动, 使其效果得到加成和提升。例如, 若建筑物内发生火灾, 建筑电气自动化系统能够及时发现险情信号, 并在开启喷淋系统、消防系统的同时将建筑物内其他系统适当关闭, 从而为火灾的控制提供有力支持。不仅如此, 逃生系统也能够自动发挥作用, 帮助人们逃生。类似于这种模式的多种联动功能对于建筑内居民生命财产安全的保障有着非常重要的意义。
1.3 增强建筑电气安全性
电气系统具有一定程度的危险性, 若出现故障或操作失误, 都会造成安全风险。建筑电气自动化对于这种问题的解决极有帮助, 它不仅能够及时发现系统中的问题, 还能够凭借远程遥控降低故障风险, 从而强化建筑电气系统的安全性能。
2 现代建筑中建筑电气自动化的应用
2.1 电气保护技术
中性线在交流电接地中的作用十分重要, 必须确保材料选择的科学性。一般来说, 中性线大多选用铜芯绝缘体, 以保障设备的安全性。同时, 在配电的过程中, 要将等电位接线端子置入箱内而不是箱外, 由此避免与其他接地系统误混, 更不能与PE线相接触。只有将高压、低压系统结合起来, 才能确保接地方式的科学性, 提升安全性能。
2.2 安全系统
现代建筑中的电气系统非常复杂, 由于人们对建筑的要求越来越高, 电气自动化体系的引入能够对整个系统进行有效监控, 进而提升建筑业的总体管理水平, 为用户提供更安全的居住和办公环境。在这其中, 消防、防盗等警报系统使用频率较高, 也只有自动化技术才能保障其功能符合预期。
3 现代建筑中电气自动化系统的创新
3.1 变电、配电监控系统
该系统实际上是通信、计算机控制、网络等技术的综合使用, 所选用的仪表和通信设施大多抗干扰水平较好, 能实现监控系统的管理、监控功能。电气自动化变、配电系统对其中各设备的实时电流、实时电压、开关状况等都能够很方便地获取和收集, 并能对电气工程运行提供实时监测, 配电设备效能的发挥也能得到根本保障。在与智能化的监控仪表连接之后, 该系统能够对建筑进行全方位的监控, 获取更加详实的第一手资料。
3.2 变电站自动化
为了更好地推进电气自动化, 就必须对变电站进行自动化的改革。在采集与存储信息时, 改革后的自动化变电站不再采取以往陈旧的人工手段, 大大提升了其工作效率。计算机技术的运用也为对建筑工程的进一步控制提供了有效途径, 这对于建筑安全性而言具有划时代的意义。
4 结语
随着科技的进步和社会的发展, 人们的生活水平与品质都在不断提升, 电气自动化技术正是在这一背景下得到了极大的完善与发展, 进而带动了现代建筑中建筑电气自动化的应用、推广与普及。相关研究和实践证明, 电气自动化对于用电安全化、用电智能化有着革命性的影响, 这也反过来促使人们对建筑功能有着更高的要求和衡量标准, 在潜移默化间改变了人们的生活方式。
参考文献
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[2]刘秀云.关于建筑电气自动化控制技术的若干思考[J].技术与市场, 2014 (7) :163-164.
[3]梁达.浅析建筑电气自动化在现代建筑中的应用[J].科技创新与应用, 2013 (25) :220.
现代自动化建筑设计 篇2
林琳
（黄河水利职业技术学院，河南 开封475001）
摘 要：办公自动化改变了传统文秘工作方式，提高了工作效率，适应了当前社会的需要，也给文秘工作带来了极大的影响和冲击。从办公自动化的发展切入，分析了办公自动化在文秘工作中应用的必要性及影响。
关键词：办公自动化 文秘工作 办公自动化设备
引言
随着社会的发展进步以及市场经济体制的改革,各个领域工作中处理的信息量大增,企业的生产经营正不断向集约化、现代化迈进,产品的科技含量不断提高,在这种背景下,传统文秘工作中存在着许多弊端而无法满足现代办公的需求。办公自动化作为一种可以有效提高工作效率和质量的科学应运而生，在当今的文秘工作中发挥了巨大作用。
许多事务工作,如速记、誊写等普遍由手工操作转向使用电脑,不仅如此,由于一些办公自动化软件(Excel、Powerpoint 等)的应用,使报表统计、会议安排等大量繁琐的日常工作趋于智能化。可以说,现代文秘工作最大的特点就是办公自动化,文秘工作已经进入了办公自动化时期。网络通信技术和计算机技术的融入,使现代办公室不再是孤军奋战,不再是闭门造车。当代秘书工作推崇一种新概念“OA”。OA(office automation)即指办公自动化,是指利用现代信息技术提供的技术手段改善办公室工作的环境,提高办公室工作的效率与水平。随着信息技术的发展与整个国家经济信息化的深入发展,计算机及通信等现代信息技术越来越广泛地应用于各行各业。秘书工作本来就是以处理信息为中心任务的,当然就首当其冲地受到这个浪潮的影响。
1办公自动化概述
1.1办公自动化涵义
办公自动化是指利用计算机、通信和自动控制等技术与设备,实现办公业务的自动化。英文简称OA。它是提高办公效率、办公质量和实现科学管理与科学决策的一种辅助手段。现代办公自动化系统是由计算机、通信网络和自动化办公设备以及相应的软件所组成的人机信息处理系统。具有办公信息采集、加工、传
输和存储等功能，对文字、数据、语音、图形、图像等信息能进行综合处理。
1.2办公自动化系统的主要功能
①文字处理。办公业务中最大量的工作是文字处理，包括对中外文字进行编辑、排版、存储、打印和文字识别等功能。
②数据处理。包括数值型和非数值型办公信息的处理。
③资料处理。包括对各种文档资料进行分类、登记、索引、转存、查询和检索等。④行政事务处理。包括机关本身的行政业务，如人事、工资、财务、营房、基建和办公用品等的管理。
⑤图形、图像处理。包括对图形和图像的输入、编辑、存储、检索、识别和输出等。
⑥语音处理。包括语音的输入、存储和输出，语音识别和合成以及语音和文字之间的转换等功能。
⑦网络通信。网络通信技术是实现办公自动化的关键技术之一。它可以沟通系统内部各部门之间的联系,实现信息交流,使办公人员更有效地共享办公自动化系统的资源，同时便于和外界的信息联系。
⑧其他。如信息管理、辅助决策、专家系统等功能。一个办公自动化系统的建立，其功能和规模视其目标而定，并根据不同的技术要求配置相应的各种功能设备和软件。办公自动化是一项军民通用的综合性技术，在军事领域中应用，其可靠性、保密性、安全性和实时性等方面比民用要求更高、通信手段更多、信息综合处理能力更强，广泛应用于军事机关办公、军事训练、作战指挥、后勤保障等各个方面。
2办公自动化对文秘的影响
在早期,大家认为OA 就是诸如公文流传、收发文管理、档案管理、会议安排、电子邮件等这些非结构化数据的处理交换,其面向的用户群也只是机关或企业的职能部门、文秘部门。其实今天看来,OA 应该有更丰富的内容和层面,更广泛的用户群,对网络的依赖性更大。对于高层领导而言,OA 是决策支持系统;对于中层管理者而言,OA 是信息管理系统;对于普通办公人员而言,OA 是
事务/ 业务处理系统。计算机技术是OA 的前提,没有了计算机技术,来阔谈OA ,无异于痴人说梦。
网络通信技术是OA 的基础,OA 是利用网络通信技术来实现人与机器、机器与机器以及人与人的交流,没有网络的支持,OA 便成了空中楼阁。
2.1对日常工作的影响
秘书的日常工作中,单位内部的沟通协调、事务管理类的工作居多、计算机技术及网络的应用使这类办公变得更方便、更轻松。主要表现在:
① 资源共享,使信息和资源由整个机构共享,使得众多人员能够一起处理项目;
②节省资金,在一个网络上,昂贵的硬件(例如彩色打印机、传真/ 调制解调器)都可以由这个网络上的每个人员所共享,这种硬件共享方式就是节省开支的一种替代方案;
③效率高,一封电子邮件可以使你在几秒或十几秒的时间里便与你的业务对象进行联系。而对于一个企业而言,在一个普通的发文系统中,可以定制批阅流程,工作人员起草了发文以后,根据批阅流程,由相关人员批阅,最后交由领导签发,如果同时配备了档案管理系统,对于需要进行归档的文件,在领导签发后,还可自动进行归档管理,整个事务处理过程非常清晰有条理,从而避免了工作中人为地推诿和拖延,极大地利用网络的高效率传递来提高办公效率。
④网络改进了内部信息控制的可靠性和准确性,内部办公公自动化系统可以根据各个岗位设置资源存取权限,可以对邮件、数据加密,还可结合电子签名技术等来确保办公的安全可靠进行;
⑤网络使远程办公成为可能,现在许多大型集团性企业由于业务发展的需要,在各地建立分公司,或者由于销售网络的开拓,在各地建立销售网点,相互之间的办公文件可以通过电子邮件传送,商务会谈也可以在网上进
行,这可以大量节省办公费用,大大提高工作效率。
2.2对其他工作的影响
秘书的职能中,除了日常事务管理、沟通协调外,还有更重要的参谋咨询、辅助决策职能,秘书要做好领导的助手,除了练就扎实的业务功底,还需要经常进行调查研究,掌握和本行业、本单位、本部门密切相关的前沿性、动态性、苗头性的信息,只有这样才能在领导集团的决策过程中,提供高质量、有价值的资料,真正当好领导的参谋助手。通常,依靠报纸、杂志、电视等手段获得信息费时费力,效
率很低,而计算机技术和网络技术的融入,使得秘书调研工作的效率成倍提高。首先,网络的速度优势能为秘书调研提供第一手资料,秘书调研中常会遇到一些突发事件,需要赶写紧急材料,这些工作的关键是充分占有材料,网络无与匹敌的速度,能解“燃眉之急”;
其次,网络集信息之大成,它的丰富信息是秘书调研的“资料库”,需要某方面的信息,只需输入关键字,即可搜索到与此相关的所有信息,秘书可以从中仔细挑选,下载打印,细细研究。秘书可以方便快捷地利用这些手段搜索到大量的有效信息,深入开展调查研究,协助做好工作活动中的分析、判断、预测,高节奏、高效率地为领导提供服务,更好地发挥助手作用。
3如何组织办公自动化环境下的秘书工作
办公自动化给秘书工作带来如此大的冲击和改革,那么,秘书工作在办公自动化条件下的新情况、新特点及应当注意的事项,是我们应当认真考虑和研究的。秘书工作是办公室行政工作中最常见、最普通的一类,OA 对于秘书工作来说,只是一种技术手段的更新,从管理的内容或对象来说,推行办公自动化还存在着一些误解。
如何正确运用好办公自动化,提高秘书工作水平,实现秘书工作现代化呢? 在秘书工作中,应当有计划有步骤地从长远发展的角度去组织这项工作：
一、认真实现秘书工作的规范化操作。要科学有效地建立办公自动化条件下的秘书工作规范,严格规范秘书工作制度和程序。
办公自动化的实现对日常性的事务处理有极大的帮助;但是,象公文办理、档案管理等工作虽然运用了自动化软件,由于这类工作有传统的规范程序,例如,公文办理中的拟办、批办、承办等核心环节,档案管理中的鉴定、分类、整理等核心环节,即使在办公自动化环境下仍要坚持规范处理,使OA 与传统秘书工作真正相结合。
二、认真分析工作中所需要的信息处理功能,分清轻重缓急,把有限的办公自动化设备与软件用在刀刃上,切实取得成效和经验。
三、随着办公自动化进程的推进,秘书人员的素质需要不断提高。
除了在日常工作中不断完善自己的专业知识,提高自己的业务技能,单位或部门还应组织或培训秘书人员熟悉常用的现代化办公设备以及常用的办公系统软件,使秘书真正成为一个办公自动化时代的行家里手,在办公
自动化环境中从容高效地处理业务工作。
四、重视设备与软件的购置,更要重视它们的使用与管理。
4秘书如何适应办公自动化
办公自动化的实现从方方面面对传统秘书工作提出了挑战,处于转型期的秘书人员应努力适应办公自动化新环境。
首先,从思想观念上应充分认识到办公自动化实现的必要性和长远功效;其次,应落实到自己的行动上。秘书工作千头万绪,错综复杂,秘书人员不仅要掌握电脑、传真机、复印机等现代办公手段,尤其要掌握计算机信息处理技术和网络技术,熟练使用办公自动化软件(如Word、Excel、Powerpoint),以适应新环境对秘书的新要求,充分发挥秘书职能;最后,要能逐渐地在日常工作中,把传统工作环节和先进的自动化手段相结合,真正提高工作效率。
秘书工作的现代化不是一朝一夕之功,是一个长期的逐步提高的过程。如果秘书工作的技术手段仍然拖沓不前、因循守旧,就会影响整个单位的工作和效益。
现代自动化建筑设计 篇3
摘 要：在当今经济发展如此迅速的环境下，技术成为支持企业发展的持续动力。而在现代建筑中，电气自动化技术更是能够凭借其自身优势，适应越来越复杂的现代化建筑，并成为现代建筑中不可或缺的一部分。本文从电气自动化自身的优点入手进行分析，探讨了在现代建筑中电气自动化技术所能应用的方面，为现代建筑行业中电气自动化技术的运用提出一些参考意见。
关键词：现代建筑；电气自动化技术；优势；运用
电气自动化技术运用在现代建筑中有着自己独特的优势，主要表现在安全性、系统性和自动性管理上面。首先，电气自动化技术在安全上更胜一筹。在现代建筑中运用电气自动化技术，能有有效提高建筑电气方面的安全性。其次，在系统性上，电气自动化技术更能有效地将电气方面各个系统联合起来。最后，电气自动化技术应用在现代建筑中，其自动化管理以其及时性和高效率性成为其优势之一。
一、现代建筑中电气自动化技术的运用优势
（一）安全性
如今，在全球化发展的环境下，现代建筑的设计通常简约又不乏特色，外观简单而内部则充满各式满足不同个性需求的设计。因此，在日渐复杂的建筑设计中，建筑电气显得越来越重要，这对建筑电气而言是一项新的挑战。在建筑电气各系统运行过程中，是存在着一些安全隐患的。例如，电气设备老化将有可能导致建筑出现安全问题；电气系统在操作过程中出现失误，将会导致电气供应功能上出现问题；当环境有变化，电气系统不能很好地适应环境时也有可能出现问题。这些问题将直接影响建筑的安全性，需要采取一系列措施避免这些问题的出现。
现代建筑中运用电气自动化技术，则能够较好地避开这些安全隐患。电气自动化在运行过程中，能够利用其自动化技术，及时检测电气系统中是否存在着安全隐患，假如设备出现老化或环境出现变化，电气自动化技术将及时发出警报，提醒维修人员进行修理，进而提高了现代建筑的安全系数。
（二） 系统性
现代建筑中电气自动化技术的特点之一是网络化。网络化的电气自动化技术能够将现代建筑电气中的照明系统、消防系统等各个系统连接起来，形成一个大的系统，再进行整体控制。而电气自动化技术的另一个特点之一则是智能化。电气自动化技术的智能化表现在当出现特殊情况时，电气自动化利用自动化技术，控制已形成整体的建筑电气系统，自动采取一系列措施进行防治。举个例子，当现代建筑某处突然起火时，电气自动化技术将使的电气系统及时做出反应，第一时间做出火灾警报，断电的同时打开应急灯以便人群逃生，并通过互相联系的各项电气系统找出事发地点发出消防信号，打开消防系统进行灭火。由此可见，在现代建筑中运用电气自动化技术，能利用其网络化和智能化将各系统连接起来构成一个大系统，将能有效提高现代建筑的安全性。
（三）自动管理
在现代建筑中运用电气自动化技术，将能有效推进建筑的电气系统的自动管理。在经济发展的今天，城市化进程也在不断加快，城市中的现代建筑规模越来越大，内部的结构也随着人们的需求变得更舒适便捷，同时也变得更加复杂。对于电气系统的管理，传统模式是以人工为主，采用的方式主要有两种，一是出现问题时报修，维修人员进行维修；二是进行定期检查维护。在如今的环境条件下，如果继续采用传统的人工管理方式，极有可能造成管理盲区，一些隐藏起来的问题不容易被发现，给建筑造成安全隐患。因此，在现代建筑中采用电气自动化技术，将能避免这样的情况。
二、 现代建筑中电气自动化技术的运用
（一）自动化保护系统
在现代建筑中，电气自动化技术的运用能够为建筑的电气系统提供自动化保护。其中的应用之一是TN-C-S系统。该系统在连接过程中比较便捷且具有可靠性，因此在现代建筑中应用比较广泛。另外，电气自动化技术的应用表现为能够通过自动化技术有效避免火灾事故发生的TN-S系统。
（二）自动化保护系统的作用
1.在现代建筑中应用电气自动化技术，采用自动化保护系统，能够有效防雷。
现代建筑中的各项系统都对环境有着较高要求，例如通信系统和消防系统，都需要干扰度低的环境。当遭到雷击时，系统容易因为环境的变化而造成损坏，造成损失。电气自动化技术中的防雷技术以网络为基础，将建筑内所有的电气设备接地，尽可能地将雷击的打击降到最低，避免出现雷击损坏某些电气系统的情况。
2.采用电气自动化技术能够实现将电气设备直流接地。
在现代建筑中，其复杂的设计中有着大量的电气设备，这些电气设备通过微电流进行电气设备的信息处理。这些设备直接与互联网相连接，需要保证信息传递过程中的稳定程度和信息本身的准确程度，因此，需要一个稳定的电源为其供电，并要有稳定的基准电位，再通过一系列的连接，实现直流接地技术。这样的技术将能有效保护建筑的安全。
3.在现代建筑中应用电气自动化技术，能够实现静电接地和屏蔽接地。
在现代建筑中，许多电气设备容易被建筑中人类产生的静电所干扰，而在日常生活中，人类在活动时产生的静电是非常大的，防静电是建筑电气保护中重要的一个环节。应用电气自动化技术，将静电通过导电的材料使其与大地相连，避免了静电给电气设备造成的干扰，进而保证了电气系统的正常运作，也为现代建筑的安全提供了保障。
三、小结
综上所述，在现代建筑中运用电气自动化技术，是适应社会发展的必然趋势。且现代建筑电气自动化的安全性、系统性和自动管理的特点都能够有效提高建筑的安全性，因此电气自动化技术被广泛运用在现代建筑中，它的多种特点也都是现代建筑电气所需要的。随着科学技术的进一步发展，电气自动技术将得到进一步发展，更安全、更智能、更全面的自动化将是其发展目标，也能给现代建筑提供更有保障的电气系统。
参考文献：
[1]程维胜.智能建筑中运用电气自动化技术分析[J].中国科技纵横，2014.（15）：109-109.
[2]王国梁.试析电气自动化技术在现代建筑中的应用[J].建材发展导向（上），2014，（10）：177-178.
现代自动化建筑设计 篇4
关键词：电气自动化,现代建筑,应用,优势
1 在现代建筑中建筑电气自动化的优势
当前, 电气自动化已经被广泛的应用在了人们的生活当中, 比如:在大楼中的电梯、家中的空调等等, 这些都是电气自动化的产物。在我国经济和科技不断的发展中, 电气自动化在人们的日常生活中占据着重要的位置。电气自动化可以成功的应用到现代的建筑领域中, 主要的关键就在于电气自动化安全和保护两大优势, 并且电气自动化系统普遍性很高, 适用于各个的领域当中, 与每一个领域中的应用可以很好的联系在一起。所以, 电气自动化在现代建筑电气管理中的优势也在逐渐的显露出来。
1.1 提高建筑电气的安全性和可靠性
在建筑电气智能化中, 其安全性以及可靠性是尤为重要的, 建筑电气自动化可以对建筑电气设备的安全提供保障。当建筑电气设备发生异常的时候, 电气自动化设备可以在很短的时间内发现问题的根源出现在哪里, 在一定的限度上减少了人工查找的时间以及修理的时间。建筑电气自动化系统可以准确的监视电气设备的每一个环节, 并且针对不同的问题提出不同的解决办法, 并且其办法必须安全、可靠。与传统的建筑模式相比, 电气自动化的应用更加安全。可靠。所以, 建筑电气能够安全、可靠的运行, 是离不开电气自动化系统的。
1.2 加强建筑电气各个系统的联动反应
在如今科技的发展下, 电气自动化系统更加的完善, 也可以说, 建筑电气的普遍适用性往往牵一发而动全身。在人们的日常生活中, 医院以及宾馆等地是最常见到这种联动反应的地方。比如:在宾馆或者是医院出现火灾的情况下, 受到高温的建筑电气系统则会发出一定的灾情信号, 室内电气自动断电, 喷淋和消防系统启动, 走廊的应急灯打开, 建筑电气系统联动反应便于人们的疏散, 减低人员的伤亡。这一系列的现象可以反应电气自动系统的特征。建筑电气的联动反应不仅为人们提供了安全保障, 也为人们的生活带来了便捷, 也因为联动反应, 也会减少人工的一些时间, 不但减少了人力也减少了一定的成本, 并且在短的时间内完成人工无法完成的任务, 从而表现了建筑电气系统反应的重要性。
1.3 实现现代建筑电气系统的高效管理
在建筑行业不断的发展中, 我国的建筑设计也越来越变化多样。在如今的建筑之中, 人工监管的弊端已经日益显现。随着建筑的复杂性, 导致许多地方成为了监管的误区, 并且大量的人工消耗造成了严重的经济损失。随着电气自动化在现代建筑中的应用, 电气系统管理可以保证人员监管的全面性和精准性, 减少人工监管的漏洞, 在减小成本和人力的同时, 还可以保证建筑电气管理的水平。通过运用电气自动化系统, 对建筑电气的安全运行实行实时监控, 为建筑电气的管理起到意想不到的效果。
2 建筑电气自动化在现代建筑中的应用
如今, 电气自动化已经成为现代建筑中不可或缺的一部分。随着时间的增长, 建筑行业的不断创新, 电气自动化中越来越广泛的应用在建筑领域之中。我国当前的建筑行业已经离不开建筑电气自动化系统的支持, 电气保护系统、电气监视功能、电气接地和电气测控功能都是在建筑行业中的集中表现。在日常生活中, 电气自动化系统可以更好的方便人们的生活, 减少人力以及财力, 并且在各个方面突显出优势。
2.1 电气接地技术中的应用
在人们的日常生活中, 是离不开电的, 电气接地技术就是建筑电气中思维一项主要应用。电气的接地技术包括防雷保护、静电接地、直流接地与屏蔽接地。在这其中, 其中TN -S和TN -C-S是电气接地的主要组成方式。防雷接地可以有效的避免雷雨天气中, 雷电放射对电气设备的损害。静电接地和屏蔽接地主要通过是将电气设备远离辐射物或静电放射区, 从而达到电气设备的用电安全。而直流接地一般会应用在电子设备上, 并且通过绝缘铜芯进行绝缘的保护, 在如今的生活中, 所有的电气设备均必须连接电源才可以正常的运行, 而电气接地技术也可以保证电路系统的正常运行。电气自动化在电气接地中不仅可以提供稳定的电流, 还可以保证人们在安全的环境中用电, 防止人员触电所造成的伤害。电气接地技术更加贴近人们的生活, 并且在电气应用中占据着一定的位置。
2.2 建筑电气测控功能的应用
建筑电气的组成包括测量和控制两项功能。在现代建筑的建设中, 电气自动化系统是控制建筑安全的主要应用。比如一座建筑, 在其中包括监控设备、给排水系统、电梯、电气检测设备等均是实现电气自动化测量和检测功能的方式。不但可以保证其稳定的运行, 还要保证其安全。在建筑安全不断提高的今天, 电气自动化系统有效、安全的运行是保证建筑安全的基本原则。
2.3 建筑电气监视功能的应用
在当前的建筑当中, 监控设备是保证建筑安全的主要保障, 在现代的建筑中应用监控设备, 不仅可以大大的减少人力, 还可以对建筑周围进行监控, 保证周围的安全。人员的检测总会有失误的时候, 电气监控设备可以独有的讯号来对周围进行实时的监控。与传统的人工监听相比, 电气监听更加的方便。建筑电气监控的范围比较宽广, 监视的更加的全面、细致, 可以更好的保证巨门的安全。电气自动化技术应用在现代建筑中, 不仅可以提高建筑的安全性, 也可以让人们对居住的地方更加的放心。通过电气自动化系统在现代建筑中的应用, 使我国的建筑安全更加的有保障。
2.4 电气保护系统的应用
在建筑中, 电气保护系统中是可以是电气设备稳定运行, 并且电气保护被广泛的应用在电气接地的功能之中。电气保护系统不仅可以保证电气可以正常的运行, 也可以在电气系统出现故障的时候启动保护系统, 对用户的用电起到保护性的作用。在现代建筑中, 电气保护系统可以有效的防止电气系统出现连电、断电、触电等现象。当在用电的过程中, 出现触电、连电的情况时, 电气保护系统会自动的切断电源, 有效的保证了人们的安全和用电的安全。因此, 电气保护系统是保证现代建筑中电气自动化应用安全运行的重要因素。
结束语
随着技术的不断发展和创新, 使我国的人民生活质量有所提高, 也在不断的改变着人们的生活方式, 同时使生活变得更加的便利。在如今的建筑行业中, 电气技术已经被广泛的应用。随着电气技术的不断发展, 也带动着我国一些领域的进步和创新。在我国未来的发展当中, 需要不断的利用电气技术, 并且要使其技术不断的完善和发展, 为人民生活水平的提高做出贡献。
参考文献
[1]乐新华.浅谈现代建筑中建筑电气自动化的应用[J].科技展望, 2015 (04) .
[2]谷晓亮.浅析建筑电气自动化在现代建筑中的应用[J].黑龙江科学, 2014 (02) .
现代自动化建筑设计 篇5
第1 章 绪 论
1.1 水厂自控系统简介
1.1.1 水厂制水工艺流程
各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图1.1 所示。
图中主要分为以下几个工艺过程：
（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。
（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。
（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。
（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。
（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。
（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。
1.1.2 水厂自控系统组成
自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分，主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加矾自动控制系统、加氯自动控制系统、格栅配水池控制系统、反应沉淀池控制系统、滤池气水反冲洗控制系统、配电控制系统、水厂中央控制室自动化调度系统，这些工艺单元内设备相对集中。根据这些特点，自控系统较多采用PLC＋IPC的集散控制系统(DCS)模式。
采用PLC+IPC 系统的水厂自动化控制设计一般采用多主站加多从站结构，能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。控制点分布在水厂内不同的位置，采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC 站对该区域设备进行监控，再通过通讯网络，各PLC 站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。在控制单元内，PLC 站实现对该单元内设备的自动控制。这样的优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。一般根据土建设计，将水厂自动化控制系统按设备位置情况及功能进行组织，分为如下一些控制站点。
（1）中央控制室站点：对整个系统进行监控和调度，同时留有四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）系统接口，与上层管理系统进行通讯。（2）配电室控制站点：对高压及低压配电系统进行监控。
（3）取水泵房控制站点：取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。（4）送水泵房控制站点：对送水泵、潜污泵等进行监控。
（5）格栅配水池控制站点：对快开排泥阀、格栅液位、格栅除污机、螺旋输送机等进行监控。
（6）反应沉淀池控制站点：对快开排泥阀、刮泥机进行监控。
（7）滤池公共部分控制站点：对反冲洗公共部分（反冲洗泵、鼓风机、干燥机及相关阀门）进行监控。
（8）滤池控制站点：根据单格滤池数量进行配置，每格滤池一个，对单个滤池设备进行监控。
（9）加矾控制站点：对加矾、自动配矾系统进行监控。（10）加氯控制站点：对加氯系统进行监控。
在实际工程当中，当控制站点较近时，可以将某些站点合在一起，根据功能及控制规模大小，有些站点可以设为从站或远程站点。例如长沙榔梨水厂自控系统中，根据实际情况，按照功能分为5 大块：即取水泵房控制系统，加矾、加氯和格栅配水控制系统，滤池及反冲洗设备控制系统，送水泵及设备控制系统，中央控制室等。
1.2 我国自来水厂自动控制的现状
我国自来水厂的自动化工作起步较晚，但发展很快。从六十年代简单的水位自动控制发展到七十年代采用热工仪表和集中巡检装置，八十年代以后随着国家工业水平的整体提高，使水厂进入了大规模的发展年代，特别是随着外资的引入，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。由于历史和现实的原因，我国水厂自动化的总体发展水平还不高，发展也不平衡。大中城市水厂，特别是发达地区大型水厂的自动化程度很高，而小城市和城镇水厂，特别是落后地区小型水厂的自动化程度较低，甚至还是空白。在一些已实现自动化的水厂中，虽然自动化系统和设备与其他行业，如化工、电力等相比并不差，甚至更先进，但是，其功能并未充分发挥出来。有的自控系统从未运行过，一直处于闲置状态；有的运行一段时间后变为了手动，甚至处于瘫痪状态，造成了自动化系统和设备的极大浪费。
国内实现水厂自动化控制的方法主要是新建和扩建工程。大型水厂建设项目依靠引进外资和全套技术设备，水厂工艺自动化水平高，但设备和控制系统投资很大。中小水厂自动化的设计、工程服务以国内为主，但系统中关键技术和设备仍以引进国外产品为主，在设备选型及工程服务上采取“土洋结合”的办法。这种“土洋结合”的办法不但大大降低了水厂在自控系统中的投资，而且实现了工程售后服务的本地化，有利于该行业的长远发展。
1.3 现代自来水厂自控系统的主要内容
我国水厂自动化控制系统的发展过程可分为三个阶段：第一阶段是分散控制阶段，该时期水厂各部分分别进行自动控制，各独立系统互不相关；第二阶段是水厂综合自动化阶段，在该时期整个水厂作为一个综合自动化控制系统进行生产，同时各个独立子系统又可以独立工作，该系统共享整个水厂的信息，同时又有分散控制的可靠性。现阶段大部分水厂处于此阶段；第三阶段是供水系统的综合自动化阶段，该阶段要求在一个区域的供水企业共享信息，实现整个城市或地区供水系统的自动控制。目前我国的中小型水厂大部分处于第一或第二阶段，只有很少大型水厂达到了第三阶段。在国外，如加拿大、美国等发达国家基本实现了供水系统的全自动化，而且开始进行分质供水，同时对水厂内部的自控系统也在不断地进行改进和提高。
当前水厂采用的自动控制系统的结构形式，从自控的角度可以划分为数据采集与监视控制系统系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）、集散型控制系统(Distributed Control System，DCS)、IPC+PLC（Industrial PersonalComputer & Programmable Logic Controller）系统，即工业个人计算机与可编程逻
辑控制器构成的系统等。
SCADA 系统组网范围大，通讯方式灵活，但实时性较低，对大规模和复杂的控制实现较为困难。DCS 系统则采用分级分布式控制，在物理上实现了真正的分散控制，且实时性较好，但应用软件的编程工作量较大，对开发和维护人员要求较高，开发周期较长。IPC+PLC 系统既可实现分级分布控制，又可实现集中管理分散控制。而且PLC 本身可靠性高，组网、编程和维护很方便，开发周期很短，系统内的配置和调整又非常灵活，可与工业现场信号直接相连，易于实现机电一体化。因此，IPC+PLC 系统成为了当今水厂自动控制系统的主要结构形式。综合分析国际和国内水厂发展的各个阶段的特点以及现有的水厂自动控制系统可知，自来水厂主要的控制技术与核心组成基本相同，主要有水质检测技术、水处理控制技术、变频节能技术与综合自动化系统四个方面，可用图1.2 描述。
1.3.1 水质检测技术
水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。
目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。
水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。
检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。
1.3.2 水处理控制技术
随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。有关控制系统的研究和应用也一直是现代工业生产的重点工作之一，并且已经在控制理论和自动控制系统水平方面都发生了极大的变化。表1.1 给出了近三十年来水厂自控技术的发展变化。
随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。
由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。文献就设计了一种基于图像处理的自动加矾系统，文献则采用智能控制，如神经网络、模糊控制、遗传算法等来进行加矾或加氯控制，亦取得了较好的控制效果。
虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。
1.3.3 变频节能技术
在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。它具有调速精度高、功率因数高等特点，使用它可以提高产品质量、产量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。
变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。在水处理行业变频器具有广阔的发展前景，有关其应用研究也一直得到相关工程领域的重视。
应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少[。
1.3.4 供水综合自动化系统
在市场经济与信息时代的飞速发展中,企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。迫切需要建立一个全集成的、开放的、全厂乃至整个供水系统的综合自动化信息系统，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。对自来水公司而言，为了安全、稳定、可靠地管理好遍布全城的供水系统，要有一个满足企业特点的、现代化的、先进的的企业综合自动化系统(SAS)。在该系统中，要实现对整个供水系统的现代化企业管理。主要包括社会服务系统，自来水管网地理信息系统（GIS），自动抄表收费系统（AMR）、生产过程数据采集与监控系统（SCADA），办公自动化系统（OAS），自来水管网优化系统，数据仓库中心数据管理系统，信息管理中心系统（IMCS）等。在美国和加拿大等发达国家，已经建立了不少现代化的水厂，实现了整个供水系统的自动化。
1.4 水厂自动化发展趋势
利用改革开放的机遇，通过引进国外的先进技术，经过近10 年的努力，以PLC 为基础的集散型控制系统已成为当今水工业自动化系统的主流，并具备了一定的技术和物质基础。
由于信息技术的飞速发展，网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。
1.4.1 控制系统的智能化、分散化、网络化
水厂的智能化包括智能设备、智能控制技术和现场总线技术等几个主要方面。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展[22]。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。
现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统，即所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备 智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC 或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统(FCS)的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。在水厂自动化系统中，通过采用开放式网络，如现场总线、工业以太网(Ethernet)等，把TCP/IP引入水厂现场，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。
1.4.2 控制系统管控一体化
水厂控制系统管控一体化就是要建立一个对生产现场状态的监视和控制，同时还把现场信息和水厂管理信息结合起来的具有水厂控制和企业管理功能的综合自动化系统。一般水厂控制系统网络结构如图1.3 所示：
企业信息网络是管控信息集成的基本条件，没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集，建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享，以及与外部世界的信息沟通。
管控一体化解决方案中的企业管理层由各种服务器和客户机等组成，用于集成企业的各种信息，实现与Internet 的连接，完成管理、决策和商务应用的各种功能。过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成，现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连，或者监控层直接由现场总线来担当；监控站可以完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能。
现场控制层由现场总线设备和控制网段构成，把传统的集散系统控制站(如水处理企业的PLC分站)的功能分散到了现场总线设备，此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络，充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点，为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础，现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路。现场总线为开放式网络，可实现同类或不同类网络的互连以及网络数据库的共享，打破了传统控制系统的封闭性，使系统的开放性大大增强，既可实现水厂控制网络与其它网的无缝连接，也可把Internet引入水厂自动化，从而建成测控管一体化的综合自动化系统[。
1.5 项目背景
本课题来源于榔梨镇10 万吨水厂自动化系统新建工程。
该水厂分二期建设。首期工程设计供水能力为5 万吨，具体包括：配水池、絮凝池、平流沉淀池、叠合清水池、气水反冲洗滤池、送水泵房、吸水井、投药间等自动化系统工程以及一套视频监控系统。
本人主要负责上述工程软件部分的设计和实施。根据榔梨水厂制水工艺的特点和土建实际，可以将该工程分为自动送水控制系统，滤池控制系统，加药控制系统，取水控制系统等四个主要部分。针对榔梨水厂取水泵房远离送水厂，而送水厂内部各工艺的设备和检测仪表相对集中，控制相对独立的特点，实际采用目前广泛使用的PLC+IPC 集散控制模式。该模式具有分散控制可靠性高的特点，又具有集中控制便于管理的优点。每一个功能控制系统均由一个PLC 进行单独控制，同时又连接到中央控制室的上位机上进行集中控制和管理。
取水泵房设备信号和图像信息通过数传电台送到中央控制室进行控制和显示。厂区内的加矾、加氯、滤池、变频供水系统分别通过光纤连接到上位机，组成水厂内部工业以太网。中控室计算机通过水厂内部局域网连接到水厂上级管理部门，构成水厂主干网。
在各分系统内部采用现场总线进行控制。
滤池控制系统由7 台CJ1M PLC，用欧姆龙公司的controller link 网络结构组成，控制6 个滤池的过滤和反冲洗。6 个滤池的操作相同，一个滤池由一台PLC控制，6 个滤池反冲洗的公共部分：反冲洗水泵、鼓风机和相应的阀门的控制单独采用一台PLC（主PLC，安装有以太网模块）。通过controller link 网络，6台滤池PLC 实现与主PLC 的信息共享，并通过主PLC 将信息传送到水厂中央控制室主机。中央控制室命令也通过主PLC 传送给滤池PLC。
对沉淀池和格栅配水井的控制则是通过Device Net 网络进行的。在控制现场安装有数个DRT2-ID16，DRT2-AD04 模块，负责现场数据的采集。在加药加氯间也装有一个PLC，它除了对加药加氯系统进行控制外，还负责传递沉淀池和格栅配水井的数据到中央控制室。在它上面安装有Device Net 的主站单元，负责从从站读取和传送数据。
在送水泵房有4 台大功率送水泵电机，通过送水PLC 控制ABB 公司的变频器来实现循环变频软启动。该方案不用再配制软启动器，节省了成本。同时采用循环变频的方式，有效的保护了水泵电机。送水泵房的设备，如潜水泵和排风机通过Device Net 网络进行控制，与沉淀池控制类似。上位机监控软件采用美国Wonderware 公司的InTouch 组态软件。数据库采用SQL Server2000，报表系统则用Excel，通过VB 来编写。
1.6 本论文的主要内容及创新点 本论文研究了水厂内部实现自动化的几个主要方面，并针对当前我国大部分水厂只考虑厂内而较少涉及管网的实际情况，提出了一种综合厂内与厂外、水厂与管网的供水系统网络方案，设计了数据采集终端。结合榔梨水厂的工程实例，详细讲解了供水企业生产过程中几个关键部分的自动控制系统构成和自动控制策略，如送水泵站的自动控制、滤池的自动控制、加氯加矾自动控制等，并针对加氯加矾自动控制系统中的问题，提出了一些改进方案。论文章节内容包括：
第1 章 绪论，对国内外供水自动控制系统的组成、现状、发展趋势以及项目背景进行了简要的分析、综述和讨论。
第2 章 主要研究了水厂自动加药控制系统的自动化实现。对自动配矾子系统进行了详细的计算并绘制了流程图。同时对自来水厂采用的几种常规加矾控制方案进行了研究和分析，并针对实际情况提出了改进型自动加矾方案。
第3 章 主要研究了水厂自动加氯控制系统的自动化实现。研究了比例、反馈、复合三种常规的自动加氯控制系统。针对水厂实际情况，将前馈+串级控制系统运用到滤后加氯控制系统中。在实现过程中，应用采样控制理论进行采样控制，并对采样控制进行了仿真研究。
第4 章 主要研究了水厂变频供水的节能原理。简述了恒压供水的节能原理及实现框图；详细推导了变压变量供水的工程模型，对其节能原理进行了深入分析和研究。同时对循环变频软启动技术进行了分析和探讨。
第5 章 对水厂综合自动化系统进行了研究。深入研究了数据采集终端，设计了该数采终端的软硬件图和网络结构图。
第6 章 结合榔梨水厂的工程实际，运用上述理论详述了水厂各个部分自动化的实现。主要有水厂的工艺流程，网络结构，加药加氯自动化，滤池控制系统自动化，变频供水自动化和上位机监控等。本文主要工作及创新点如下：
1．设计了改进型加药控制方案。该方案在前馈中考虑了取水量和浊度对投加量的影响，比只考虑取水量的方案更容易克服浊度扰动，且容易实现。同时该改进方案在流动电流检测仪测量不很准或是出现故障时仍可以进行有效控制。可以避免仪表故障时，要求人工投加的尴尬。
2．针对滤后加氯要求人工设定投加量的情况，提出了增加一级反馈回路进行自动设定的前馈+串级控制方案。该控制方案可以全自动连续调整投加量，实现自动有效投加。在实施的过程中采用了采样控制原理，并进行了仿真研究。
3．分析了变频供水的节能原理，推导了变压变量供水的工程模型，并在榔梨水厂的实际过程中加以运用。
4．设计了水厂管网参数监控系统的网络结构和数据采集终端，对供水系统综 合自动化进行了阐述。
5．对榔梨水厂进行了软件部分的整体设计和实现。包括取水，变压变量供水，过滤，反冲洗，加矾加氯，数据通信，网络构成，上位机监控，报表打印等在内的水厂自动化控制系统。
第2 章 加药控制系统
加药自动控制必须根据水厂特有的源水情况和工艺设施配置情况来选择合适的控制和实现方式。该系统一般由自动配矾子系统和自动加矾子系统组成。前者主要实现矾液的自动配制，后者实现矾液的自动投加。2.1 自动配矾子系统
2.1.1 自动配矾子系统的组成和功能
水厂常配备两个矾池，一用一备。用于投加矾液的池称为工作池，另一个称为备用池，两个矾池均独立运行。池中矾液的配制一般要求在投加前几分钟内启动并完成，称为配矾。在连续加药过程中，备用池配矾的启动是由工作池的配矾液位控制的。
每个矾池均有一个加浓矾阀，用于加入浓矾。一个进水阀，用于稀释浓矾。一个出矾液阀，用于将矾液投加到水池中（用计量泵投加）。为保证矾液的连续供应，在工作池矾液低于停止投加液位设定值时，停止该池的投加，改用备用池投加，于是存在工作池与矾池的切换。以上工作及矾液的配比计算，相应故障诊断报警都是由自动加矾子系统完成。
2.1.2 自动配矾子系统的计算
配矾子系统需要完成两类计算：一是波美度与配比浓度的的换算；二是配矾比计算。
1．波美度与百分比浓度换算
对于矾液来说，一般用波美度来表示浓度，这就要进行浓度换算。一般有如 下公式：
假设某矾液质量百分比浓度为a,其中水的质量为X，矾的质量为Y，则有
2．配矾比计算
配矾其实就是在矾池原矾液基础上，配加一定浓度的高浓度矾液和水，使矾液浓度达到投加要求，以保证加药质量。
现代自动化建筑设计 篇6
消防自动报警系统施工的要点
1. 配管
配管一般分暗埋和明敷两大类，其中暗埋又分为建筑物构件内的暗埋和吊顶内的敷设两种。对新建建筑物，我们均采用管线盒在建筑构件内预埋，但在实际施工过程中，我们常会遇到预埋的管子不通，必须进行疏通处理，造成材料和人工的浪费，同时也为后期施工增加了难度。因此，管线盒预埋时，须做好管、盒的固定：用铁丝将管线捆扎在底筋上，使之不易移位，将金属管子入盒，盒外侧应套锁母，内侧应装护口。塑料管入盒也应采取相应固定措施。管子用束接连接时，接头处应用胶带固定保护，防止管子内灌浆。
2. 布线
布线施工质量直接影响到消防系统的正常工作。在后期调试中，发现许多问题均是在布线时留下的隐患：如穿线时管内未清理；管口未加护口，有毛刺；积水、杂物等导致穿线时拉破、拉断线，影响线路绝缘，且不易被发现；强、弱电线共管或共桥架敷设，导致系统工作时互相干扰，引起系统误报信息，调试时还不易找出原因。
另外，在接头处理的时候，很多施工人员没有足够重视，随意扭结，简单地用黑胶布包裹，且有的为了施工方便，接头还放在管子里等等，极大地影响系统的调试开通。随意扭结，强度不够，导线可能被拉断在管子里；不带焊锡焊接，接头处易氧化，导线接头氧化后生锈，接触电阻增大，线路导电不可靠或接触不良，影响了火灾信号及指令信号的传输。若在施工时不做好处理，后期调试中才发现这个问题，影响系统的调试时间，即使当时能够开通，但随着时间的延长，主机工作不稳定，故障就很快会暴露出来，而且在使用中处理这些问题会更麻烦，务必在施工中注意。
消防自动报警系统的设备安装
消防自动报警系统的设备安装包括设备安装和设备接线两部分。消防系统设备一旦启用，一般是火灾发生的紧要关头，如果操作不便，很可能贻误战机，浪费宝贵时间，所以消防设施的安装必须保证操作方便，主要注意安装高度、操作空间。部分消防设施要求安置在明显位置，并有明显标志，且应设置消防专用通讯装置，如固定电话、电话插孔等。在设备接线时要注意两个问题：一是电缆芯线和所配导线的端部应有明确标记，二是采用屏蔽电缆时，应将屏蔽网层捻成线状，避免屏蔽网接触不可靠。
消防联动控制系统的调试
在调试报警部分时，调试人员首先要熟悉产品的技术性能和调试方法，掌握消防设备的技术参数，如电阻、电流、电压等，了解这些参数对以后线路中出现的短路、开路等故障处理起来会很顺手。调试中常见问题及处理方法有以下几点。
1. 报警设备故障
报警设备在调试中一般不会出现太大故障、排除故障也较为简单，施工中常见的设备故障是不上号或不报警。其处理方法为：
（1）检查总线线路是否供电正常，如无电压应检查线路；
（2）总线供电正常时应检查设备的地址码、接线是否正确、是否有重号漏编等情况；
（3）上两种情况排除时应检查报警主机一次码是否编入。
以上三种方法基本能对报警设备（感烟探头、感温探头、手动报警按钮、各种模块等）的故障进行排除。
2. 联动设备故障
消防联动设备故障在消防工程调试中较多也较为复杂，主要表现为各联动设备在火灾发生时不动作，如：非消防电源、正压送风机、消防及喷淋泵等。其处理方法为：
（1）检查报警主机启动方式是否为自动状态；
（2）主机自动状态下报警设备是否满足相应设备启动的逻辑关系，其观察主机是否发出启动命令、模块指示灯是否变常亮。如主机在设备报警满足逻辑关系时并未输出命令，检查相应的主机逻辑公式、不同厂家产品公式表达是否一样；
（3）当主机已输出命令且相应的动作模块指示灯已亮应检查模块输出端接线是否正确。被控设备一般有两种接口方式、一种是无源接口、另一种为有源接口（DC24V接口），动作模块一般有电压输出端子和常开常闭端等。有源启动的设备接电压输出端，通常如非消防电、正压风机等；无源启动接常开端，通常如电梯等。两种接线方式不能接错，否则被控设备将不能正常启动甚至造成主机主板的烧毁。
3. 消防广播及通信设备故障
消防广播及通信在消防系统工程中主要用于发生火灾时对人员的疏导及通信，在调试中常见故障表现为消防广播发生火灾时未自动启动。解决方法：（1）检查主机逻辑关系是否正确；（2）消防电话表现为噪声大、话音不清晰，应检查电话线路是否受到外界电磁干扰等。特别注意在施工过程中不得将电话线与广播线（110V）等强电压线路共用同一管线，线路的敷设最好使用屏蔽线，特别是线路较长点位较多的时。
4. 湿式报警设备故障
水喷淋系统中湿式报警阀是喷淋管网的重要部分，在调试中也是故障较多的。表现为水力警铃不报警、压力开关不动作。常见原因是：1）湿式报警阀前段稳压系统有问题；2）湿式报警阀在有压差时侧瓣不出水，应检查阀内报警阀内芯是否有杂物阻隔阀片等。在施工中常见为焊接管道时焊渣掉入阀芯内，造成水力警铃的不报警，应做到及时清出。
结语
消防自动报警系统作为智能建筑中的一个重要子系统，其重要性是众所周知的。使用单位也应加强对该系统的管理，做好操作人员的培训，明确值班人员职责，定期对系统进行检查和维护，条件许可还可进行消防演习，防患于未然。总之，要充分发挥消防自动报警系统应有的作用，确保人民生命和财产安全。
现代自动化建筑设计 篇7
虽然我国的水厂自动化的起步比较晚, 但是发展十分的迅速。随着我国工业水平的不断提高, 我国的水厂进入到了一个非常大的规模下, 特别是随着如今外资企业的引入, 大量的先进技术被引入到了国内, 建成了很多较为先进的水厂, 这使得我国的水厂自动化进程在不断的进步, 其自动化水平也在不断的提高。
我国的水厂自动化水平还不是很高, 发展也不是特别均衡, 很多的大城市的水厂的自动化水平比较高, 但是在一些较小的城市, 特别是一些偏远的山区, 其自动化水平不是特别的高, 甚至有的水厂根本就没有开展自动化。在当今实现自动化的水厂中, 虽然自动化水平比其他的行业自动化水平低一些, 这主要是水厂的自动化还没有发挥到应有的效果, 一些水厂的自动化设备和系统有的根本就没有运用过, 都是一直处在一个闲置的状态, 有的设备也只是运行了一段时间, 就不再运用了, 使得设备不能够正常的工作, 严重的影响力水厂自动化带来的经济效益。
我国实现水厂自动化控制基本上是实现新建和扩建的过程。规模比较大的水厂主要是依靠较为先进的技术和设备, 水厂的自动化水平较高, 但是投资却也是相当高的。比如一些中小型的水厂的自动化的设计和服务一般都是依靠国内的技术, 但是综合的控制系统的技术和设备是依靠国外的产品, 在设备和服务上, 一般是采用中西相结合的方式。这样的方式有很大的优点, 不仅仅降低了水厂自动化的控制系统设备的投资, 同时也使得水厂的设备更加的本地化, 有助于本行业的长足进步。
2 总体设计
2.1 起停方式
1) 直接起动。总的来讲, 笼型交流异步电动机在起动的过程中会带来很大的电流, 大约会是其额定电流的7倍, 这种情况只是单纯的限制于功率稍小的电动机。
2) 定子串电抗或电阻降压起动。这样的方式只是单纯的适用于轻载起动, 能够非常好的增加起动平稳性, 并且有效的减小电流, 但是由于起动的过程中损耗比较大, 并且经济型较差, 所以也只是在电机容量较小的时候才运用。
3) 自耦变压器降压起动。这样的起动方式一般来讲有失压和过载保护, 能够有效的减少电动机电流对于电网的影响, 但是它也有自身的缺点, 主要是体积较大、结构比较复杂、价格较为昂贵, 并且检修起来不是十分的方便。
4) 软起动器起动。软启动器的原理是利用可挖硅能够更好的控制整流, 如果改变可挖硅的控制角, 使得电动机的电压按照相应的规律升为全压时, 撤去控制信号, 软动器可退出运行, 把此项技术运用到水泵中, 可以更好的避免水锤效应产生。
5) 变频起动。此种启动方式主要是变频器带动电机从零起动, 直到其能够达到额定转速。一般来说采用电压/频率的控制方法, 不会使得电流过大, 对于机器的冲击也是比较小的, 能够进行调速。但是它也有一个缺点, 就是价格相对来讲比较高, 有电磁兼容的问题, 是重载设备的首选。
2.2 恒压供水
如果需要实现恒压供水, 就需要保持水压力的稳定, 也就是平时所提到的调节供水量。简单来讲, 调节供水量一般是可以通过以下两种形式实现的:需要保持水泵的恒速转动, 可以依靠调节阀门的宽度来调节供水量;如果阀门的开度不变, 那么我们可以调节水泵的转速, 从而有效的调节供水水量。
2.3 系统总体设计
1) 井群系统。我们对水泵的控制大体可以分为三种形式:手动控制、水源地值班室控制、远程控制。一般来说, 手动控制是依靠人工来进行的;水源地值班室控制是依靠相应系统进行控制的;远程控制主要是通过远程中心来控制。
2) 水厂系统。主要设备包括了加氯车间、输水泵房以及清水池。井群水泵起停是依靠水厂的蓄电池进行控制的。一般可以分为如下几个单元:水厂参数需要采集压力和流量等参数;控制系统主要是实现恒压供水;数据系统是负责有效交换数据的。
3) 调度中心。这是整个供水系统操作、处理、统计、维护和监管的中心, 集中管理的整个监控系统。水厂的监控软件主要是负责同现场的通信设备进行协作运行, 要把采集到的数据经过计算后以图表或者数据的形式进行显示, 同时还需要进行故障报警、发出声光信号等。
3 现代水厂自动化综合控制系统的主要设备选择
3.1 可编程控制器PLC
德国西门子公司的PLC是一种微型应用的PLC。它主要是以紧凑的结构、优良的扩展性、低廉的价格、强大的指令功能, 成为当今各种控制工程的理想的控制器。
3.2 RTU
RTU是一种远程的现场测控单元装置, 其主要是对于现场的信号、工业设备的检测进行控制。RTU是一种远程的监控平台, 可以通过单片机开发的设备和通讯设备组成的硬件, 该硬件主要能实现两种功能, 首先是数据的采集, 通过把输入信号转化为数字信号。其次是数据通信, 是把采集到的数据通过通讯网络来传送到检测中心, 从而能够更好的完成数据的通信。
3.3 EDA检测模块
EDA模块是一个非常智能的三相电参数综合的采集模块, 通过该模块就能够方便的检测到三相电流、三相电压、无功功率以及电源频率等参数。EDA主要是采用高性能的嵌入式处理器, 其优点是接线比较简单, 并且操作很灵活, 并且输入的为三相电流和电压, 输出为一个比较智能的通讯接口。
3.4 软起动器
软起动器又可以称作是智能马达控制器, 主要的原理是可控硅桥式电路, 电机的每相全部都介入一对背靠背连接的可挖硅元件, 一般是通过微处理器来不断的进行优化, 从而能够更好的降低电动机给电网带来的冲击。我们可以根据供水系统的控制要求, 对井群水泵的知识要求合理就行, 并不是需要进行调试, 因此, 水泵的启停能够运用软启动的方式进行实现。
3.5 压力检测及流量检测
压力的检测使通过利用不锈钢膜片来感知压力, 利用硅油里传输到硅油片的另外的一侧, 参考压力基本上作用到膜片的另一侧。压力差产生一个相当大的压力场, 处在压缩区及其拉伸区的电阻会发生阻值变化。从测量的要求来看, 我们应该从仪表实际进行管理, 全面的考虑测量的经济性, 并需要保证较为准确, 并且需要根据被测量流体性质确定取样装置应该采取什么样的方式。
4 水厂自动化系统工程的验收
一般来讲, 对于水厂自动化系统工程验收的好坏, 对于企业的正常运行具有十分重要的影响。工程的验收能够很好的保证竣工后系统的正常运行, 同时可以使得水厂的技术人员更加的了解系统, 从而有效的确保系统在生产运行的过程中的安全。
4.1 设备的验收
相关人员需要来到现场将自动化设备进行登记, 内容主要是包括设备的型号及其规格, 以及安装地点、运行状况等。这些设备的验收都将直接的为以后更好的管理打下基础。
4.2 工艺验收
4.2.1 施工工艺验收
一般来说, 需要检查接线是否标准, 与外壳设备相连接的接地线是否很好的缠在螺栓上, 还是经过焊接处理后接到外壳上。
要进行详细的检查布线是否标准, 哪种接线需要有标记, 哪种接线头没有标记都要清楚, 要在图纸上进行标号。为了更好的防止干扰发生, 弱电和强电不能够放在一起, 从而防止产生干扰。PLC屏以及控制箱的走线需要摆放合理, 从而使我们一目了然。
4.2.2 生产工艺的验收
需要现场检查信号是否可靠, 并且需要在智能遥控的状态下, 选择几个开关进行人工操作, 并且充分检查其可靠性, 观察由计算机发出的开关信号是否能够正常工作。
需要现场检查检测信号的准确性。通过测量现场仪表的输出电压、电流以及脉冲信号, 从而有效的换算成实际的值, 与计算机显示的值是否相符合, 检查报表系统以及曲线的数据是否符合。
5 水厂自动化的发展趋势
因为信息技术的不断普及, 并且在中国飞速的发展, 使得我国的网络化以及信息化等概念相继的向水厂自动化渗透, 这样就要求水厂自动化结构体系需要作出改革, 从而有效的适应这种变革, 这对于水厂工业泵产生了很大的影响。
5.1 控制系统智能化、分散化、网络化
水厂的智能化主要包括智能设备、智能控制技术以及现场总线技术等方面。
随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器及其执行器等装置, 及其模糊控制、专家系统、自适应控制及其神经网络等智能技术的应用, 水厂的自动化将面临着逐步向智能化进展。
现场主线一般来说是应用生产现场的双向、实时、全数字化及其多节点的数字系统。应用可以进行简单连接的同轴电缆线作为纽带, 把多个现场级的仪表全部依次连接为网络, 并且按照公开的协议, 使得现场的测控仪表之间与计算机之间能够更好的实现信息的传输, 形成适应实际需要的系统。
水厂的自动化控制系统当中, 采用开放式的网络, 如工业以太网、现场总线等, 使因特网延伸到现场的设备当中, 利用Web技术实现水厂的远程监控、维护、调试和故障诊断等功能, 这是信息时代的要求, 同时也是当期水厂自动化网络的发展方向。
6 结束语
在当今的大型水厂中, 我们不仅仅需要采用先进的技术来适应水厂工业的变革, 同时还需要对与厂区内部的管理进行有效的控制, 并且需要对于整个供水系统进行管理。本文主要探讨了现代化水厂的综合控制系统的结构设计的相关问题, 为水厂自动化提供更好的技术支持。
摘要：自动化介入自来水行业是近些年来水厂工艺发展的显著特点。随着水厂自动化技术、系统控制设备和机电仪表的发展, 以及电脑应用的日益普及, 这些标志着自动化水厂在我国已经具备了较好的技术环境, 已经是一个逐渐成熟的技术。虽然这些水厂的自动化都有了长足的进展, 但是因为多种原因, 当前国内还并没有一座能够真正的实现全自动化的水厂, 主要原因是经济、技术因素所致。该文主要对于水厂自动控制的现状, 综合控制系统的总体设计, 主要设备选择, 水厂自动化系统工程的验收, 以及水厂自动化的发展趋势做了分析, 希望对水厂的发展能够起到积极的作用。
关键词：水厂自动化,综合控制,结构设计
参考文献
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现代自动化建筑设计 篇8
1 现代水厂自动化控制现状
从国外水厂的自动化技术应用研究情况来看,我国的相关理论研究开始得较晚,但是发展速度很快。随着我国工业的不断发展以及生产力的不断提高,我国水厂的建设规模也在不断扩大。尤其是在经济全球化的背景下,越来越多先进的科学技术被引入自来水行业,水厂的技术含量和科技含量越来越高,有效推动了我国水厂朝着自动化方向发展。
需要明确的是,我国水厂目前的自动化水平尚且有待提升。同时,水厂自动化综合控制的发展水平较低。在大城市,水厂的自动化水平普遍较高,而在一些中小城市,其自动化水平还不是特别理想,甚至部分城市还没有开始水厂自动化的探索。此外,与我国其他行业的自动化水平相比,水厂自动化水平偏低。究其原因,主要是因为水厂中的自动化技术还没有充分发挥其技术优势和应用价值。很多水厂引进了大量的自动化机械设备,但是都没有进行充分运用,或者是运用一段时间后闲置,使得水厂自动化水平的提升实现难度变大。
针对我国水厂建设的具体情况,自动化技术的应用过程就是水厂新建与扩建的过程。在规模较大的水厂中,自动化技术水平的提升主要依靠引进先进的技术设备以及大量的资金。在一些规模较小的水厂中,自动化的实现主要依靠我国所掌握的技术和科技。但不同的是,综合控制系统的实现需要依靠国外的部分产品。因此,水厂自动化综合控制系统的结构设计通常采用的模式是中西结合。由此一来,就能大大降低水厂建设的总投资额,同时也能提高水厂的技术含量,促进水厂的健康发展和经济利益的增收。
2 现代水厂自动化综合控制总体结构设计
2.1 水泵起停
2.1.1 起动环节
在笼型交流异步电动机起动过程中,直接起动会产生大量的起动电流,电流量达到定额电流的五倍以上。不仅如此,直接起动过程中的转矩也会明显增大。因此,直接起动一般用于功率较小的电动机。
2.1.2 定子串电阻或电抗降压起动方式
这种起动方式大多数情况下适用于轻载起动。相比直接起动,能够有效降低起动电流量,同时还能提高起动的稳定性与安全性。但是,这种起动方式的能耗较大,成本较高,因而一般不在电机容量大的情况下使用。
2.1.3 自藕变压器降压起动方式
在这种起动方式运用过程中,能够对超载和失压的情况进行有效保护,从而降低起动过程中产生的电流对电网的影响,使得起动转矩增大。但是,这种起动方式比较复杂,而且设备的体积较大,容易发生故障。另外,在故障发生时进行维修也是具有较大难度。不仅如此,这种起动的方式成本也较高。
2.1.4 星——三角降压起动方式
这种启动方式一般在定子绕组△接的异步电动机的正常使用情况下使用。另外,在起动的时候,这种起动方式会在转换的同时产生尖峰电流,有可能对电源和电动机产生不利影响。综合这种起动方式的优点与缺点,它通常适用于空载和轻载的情况。
2.1.5 软启动器起动方式
软启动器的主要工作原理是通过对可控硅的运用,借助可控整流的优势来改变可控硅的控制角,从而促使电动机的电压得到更有效的控制。当电压升至全压后,再关掉可控硅,完成软启动器的运行。这种起动方式在现代水厂中能够有效预防水锤效应的发生。
2.1.6 变频起动方式
变频起动方式主要通过对变频器的运用来带动电机的起动。通过电压的逐步上升,使其达到规定的电压值后开始转动。这个过程中不会产生电流,同时可以提供对等的起动力矩。因此,在这种起动方式下,不会对设备产生太大的影响。但是,这种方式的成本也较高,所以通常在重载和满载的情况下使用。
2.2 恒压供水
恒压供水的主要目的在于提高供水压力的稳定性,主要方式是对供水水量的控制和调节。通常情况下,我们会采用以下两种调节水量的方式:一是水泵的恒速转动,对阀门的开度进行控制,从而达到调节水量的目的;二是在固定阀门开度的前提下,调节水泵的转速,从而实现水量控制的目的。
2.3 总体设计
(1)从水泵的控制方式来看,主要有三种类型:一是手动控制方式,即水泵的起动与停止的全过程都通过人工进行;二是水源控制方式,这种方式主要通过水源地值班室进行控制;三是远程控制方式,即对水泵的控制主要通过远程中心控制系统实现。
(2)水厂系统。水厂包括清水池、水泵房等。清水池负责对水源地水的储存,其中主要包含以下几个方面的内容:数据采集系统、泵房控制系统、通讯系统等。
(3)管网测压系统。管网上有很多测压点,负责对当地水压进行测试与记录,并通过数据传输的方式将相关信息传送到调度中心。
(4)调度中心。它的主要功能是对供水系统进行具体操作、日常维护和维修、故障处理与应对、数据的整理分析、系统的监督和控制等。
3 结语
综上所述,在当前的水厂建设与发展过程中,相关人员要积极研发和引进先进的科学技术,提高水厂的技术含量,同时还应加强水厂的管理制度建设,引进先进的设计理念和方法,全面做好水厂自动化综合控制系统结构设计工作,从而推动我国水厂的蓬勃发展。
参考文献
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现代自动化建筑设计 篇9
1 调整培养计划, 增设现代设计方法的课程
现代设计方法是在继承和发展传统设计方法的基础上, 随着计算机技术的飞速发展和广泛应用, 融汇新的科学理论和科技成果而形成的一个新兴的设计学学科, 经过几十年的发展到现在已有包含创新设计、优化设计、可靠性设计、有限元设计、产品生命周期设计和动态设计等在内的几十种设计方法[2,3,4]。现代设计方法学科包含的内容很多, 但专业培养计划中的总学时数是有限的, 并且在专业的知识体系结构需要通过公共基础课、专业基础课和专业课等多种课程来构建。因此, 需要权衡多方面的因素, 精心规划课程组合, 以达到将现代设计方法的知识融入专业的知识体系结构中的目标。
最终确定以《机械创新设计》、《系统可靠性设计》、《机械CAD/CAM》和《机械优化设计》四门课作为专业任选课的核心课程群。《机械创新设计》课程介绍机械创新设计的表达方法、机械创新设计的选题、功能原理创新设计、机构创新设计、结构创新设计、一般创新设计技法、创造力开发和创新失误分析等内容[5]。《系统可靠性设计》课程介绍保证机械及其零部件满足给定的可靠性指标的机械设计方法, 包括产品的可靠性的预计、分配、技术设计和评定等内容[6]。《机械CAD/CAM》课程介绍机械CAD/CAM技术基础、机械CAD/CAM数据处理、机械设计与加工、机械CAD/CAM建模和数控加工基础等内容[7]。《机械优化设计》课程介绍优化设计概述、优化方法的数学基础、一维搜索方法、基于导数的优化方法、非导数优化方法、线性规划方法、优化设计实用技术、机械优化设计常用软件等内容[8]。
《机械创新设计》、《系统可靠性设计》、《机械CAD/CAM》和《机械优化设计》这四门课程所介绍的现代设计方法都是目前在制造企业应用较为广泛的技术, 通过这些课程的学习, 有助于学生对现代设计方法有一个较深入的认知。
2 在其他教学环节中融入现代设计方法
由于培养计划的限制, 只能在专业任选课中开设几门课, 这对全面了解现代设计方法来说是不够的, 因此还需要在其他课程中融入现代设计方法的内容。
首先是关于现代设计方法的整体性介绍。由于培养计划中没有单独开设这门课, 因此, 在《机械设计》课程中, 结合其中设计总论的内容, 专门用2个学时对现代设计方法做一个概述, 使学生对现代设计方法有一个较为全面的初步了解。通过这样的概述, 结合《机械设计》课程的学习, 调动学生进一步了解现代设计方法的兴趣, 为学生在后期进行专业任选课的选择做引导。
其次是在其他课程中结合课程内容的特点融入一些现代设计方法的知识。例如:在《工程力学》课程中, 结合力学分析的内容融入有限元分析方法, 将传统的力学分析计算与利用计算机辅助进行的有限元分析放在一起。先通过用有限元分析方法对一些力学分析算例进行验算的过程使学生掌握有限元分析方法的一些基础知识。然后, 布置一个大作业, 利用有限元分析方法对传统力学分析无法完成的算例进行分析, 从而使学生对有限元分析方法的应用有一个较清晰的认识。
另外, 在实践教学环节中加入现代设计方法的内容。现代设计方法是一门应用型学科, 因此, 在实践教学环节中加入一些现代设计方法的内容是将现代设计方法融入学生的设计思维的重要环节之一。当然, 具体实施的时候也要考虑实践教学环节本事的特点, 例如:在《机械原理课程设计》中可以将现代设计方法中的动态设计内容融合进来, 要求学生在设计机构运动方案时利用仿真软件进行动态仿真;在《机械设计课程设计》中可以将现代设计方法中的有限元分析和优化设计内容融合进来, 要求学生在结构设计中利用有限元分析软件进行受力分析, 采用优化设计方法对一些结构参数进行优化设计;在《毕业设计》中可以结合毕业设计的题目将现代设计方法中的内容融合进来, 提升学生运用现代设计方法进行机械设计的能力, 培养学生运用现代设计方法进行机械设计的习惯。
3 现代设计方法在辅助教学上的应用
除了开设现代设计方法的相关课程和在其他教学环节中融入现代设计方法这两种方式之外, 还可以在一些相关课程的教学中运用现代设计方法辅助教学。
在一些理论课程的课堂教学中, 可以利用三维CAD技术和三维运动仿真技术等现代设计方法来辅助教学。例如:在《工程图学》的课堂教学中, 可以利用Solid Works等三维CAD软件辅助教学。在介绍组合体构形的内容时, 可以在三维CAD软件中操作展示叠加、切割、相交、拉伸和旋转等常见的组合体构形方法, 相对于传统的图片展示更为直观生动, 同时也展现了利用三维CAD软件生成三维立体的过程。在介绍表达方法的内容时, 可以利用三维CAD软件中的剖视命令演示立体的全剖、半剖、局部剖和断面图等表达方法的实现过程, 可以帮助学生在掌握制图中表达方法知识的同时也了解在三维CAD软件怎样进行剖视图的生成。在介绍装配图的内容时, 可以利用三维CAD软件演示由零件装配组成装配件的过程, 使帮助学生在掌握产品装配知识的同时也了解在三维CAD软件怎样装配产品。又如:在《机械原理》的课堂教学中, 可以利用三维运动仿真软件辅助教学。在介绍平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系和其他常用机构的内容时, 以前讲课时只能采用黑板画图和挂图, 急回、慢进、偏置和对心等运动状态完全依靠老师的讲解和学生的想象, 空间思维能力较差的学生只能死记硬背, 很难彻底理解。借助三维运动仿真软件, 建立机构的装配体模型, 动态模拟机构运动的情况, 让学生生动、形象地了解运动情况及产生的原因, 学生既容易理解, 还记得牢, 深受学生的欢迎。
在一些实践教学环节中, 同样可以利用虚拟仿真技术和三维运动仿真技术等现代设计方法来辅助教学。例如:在《工程制图测绘》中, 利用三维CAD软件建立齿轮泵和减速器等的零件和装配模型, 再利用虚拟仿真技术建立齿轮泵和减速器的模拟拆装环境, 采用虚拟环境模拟加实际动手拆装的方式相结合, 能减少实际拆装时的问题, 达到提高教学质量的目的。在《机械原理》课程的机构动力学调速及动平衡实验中, 可以利用虚拟仿真技术构建实验台的虚拟操作环境, 学生可以利用虚拟实验台先熟悉具体的实验操作, 从而达到节约实验时间和提高教学质量的目的。在《机械原理》课程的机构动力学调速及动平衡实验中, 可以利用虚拟仿真技术构建实验台的虚拟操作环境, 学生可以利用虚拟实验台先熟悉具体的实验操作, 从而达到节约实验时间和提高教学质量的目的。在《机械原理》课程的机构传动系统设计实验和机构组合创新实验中, 利用三维CAD软件建立实验时需要用到的所有构件的三维模型, 再导入三维运动仿真软件中建立实验仿真平台, 学生可以利用实验仿真平台先搭建预想中的机构, 并通过运动仿真验证所搭建机构是否所需, 可以大量节约节约实验时间, 也为一些有兴趣的同学去搭建更多不同的机构创造了条件。
4结论
针对社会经济发展对机械设计制造及其自动化专业人才的实际需求, 以现代设计方法为核心, 建立现代机械设计创新人才的培养体系。调整培养计划, 增设《机械创新设计》、《系统可靠性设计》、《机械CAD/CAM》和《机械优化设计》四门课作为专业任选课的核心课程群。在《机械设计》课程中对现代设计方法做一个概述, 在《工程力学》、《机械原理课程设计》和《毕业设计》等相关的理论和实践课程中结合课程的特点融入现代设计方法的部分内容;在《工程图学》、《机械原理》和《工程制图测绘》等相关的理论和实践课程中应用现代设计方法辅助教学。经过几年的实施, 该体系能有效地将现代设计方法融入到机械设计制造及其自动化专业的教学和实践中, 使学生能够更好地满足社会需求, 更能突出我校机械设计制造及其自动化专业学生的实用特色。
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现代自动化建筑设计 篇10
1 方案设计
1.1 自动化立体仓库概述
自动化立体仓库具有一定的优越性——不仅可以大大节约仓库的占地面积, 还可以提高空间利用率;不仅可以提高操作人员的工作效率, 还可以降低他们的工作强度, 节省大量人力、物力和财力, 进而提高企业的经济效益。另外, 在仓库中使用自动化设备, 还可以加快货物存取的速度, 具有准确、可靠和查询方便的特点。
目前, 自动化立体仓库控制的方式主要有两种, 即单机自动控制和变频调速运行机构控制, 而供电的方式为封闭滑触线供电。虽然当前我国在自动化立体仓库的开发和设计方面已取得了一定的成就, 但与发达国家相比, 还存在很大的差距, 并且很多领域还处于空白, 因此, 我国在这方面还需要长期努力。
1.2 工艺流程
本次设计的自动化立体仓库控制系统的主要工艺是:将前一级平面物流中承载产品的托盘存入到仓库中的承载架上, 在经过一段时间的固定工艺处理之后, 将其取出放在后面一级的平面物流当中。对整个系统的要求是可以自动、高效、快速、准确地完成所有的存取动作。而要实现这一设计目标, 就需要设计一个可靠的通信网络和一套快速、平稳的伺服控制运动系统。
1.3 自动化立体仓库控制系统
在本次设计中, 为了提高对各个区域的控制程度, 以便更有效地提高控制系统的响应速度和系统运行的可靠性、易于维护性, 根据整个系统中各个功能区域的特点, 在每一个功能区域都要设置一套控制系统。该系统的控制器由三部分组成, 即上位机、主控和堆栈车, 具体如图1 所示。
2 系统软件设计
2.1 通信系统
在现场环境条件受限的情况下, 为了实现控制系统的各项功能, 整个立体仓库采用了多种形式的通信方式。目前, 最主要的是管理级的以太网通信方式。
2.2 伺服控制系统
伺服控制系统是整个自动化立体仓库控制系统的基础, 其性能直接关系到立体仓库的性能指标。在本次设计中, 在立体仓库控制系统的水平方向和垂直方向分别设置了一个伺服电机, 即水平方向的激光测距伺服电机和垂直方向的条码测距反馈伺服电机。在这两个伺服电机当中, 垂直方向的条码测距反馈伺服电机属于齿轮传动和链条电机。这种电机具有很大的优越性, 移动的距离和负载惯量较小, 比较容易控制, 只需要利用伺服电机本身自带的编码器反馈就可以完成对伺服电机的控制。而水平方向的激光测距伺服电机的作用是带动堆垛机在轨道上行走。这时, 由于堆垛机本身的特点, 容易出现打滑现象。针对这一问题, 采用传统的伺服控制速度和变频调速都不能很好地解决, 而且还有可能对相关设备造成极大的损坏。因此, 本文采用的伺服控制模式为多闭环伺服系统模式。采用这一模式可以有效实现对堆垛机运行速度和位置定位点的多闭环伺服控制, 并且在伺服系统中加入了负载侧编码器, 可以精准地定位目标。
根据编码器反馈脉冲来源的不同, 可以将SEW伺服控制器的控制方式分为三种, 即全闭环控制、双闭环控制和半闭环控制。在本次设计中, 除了水平方向的伺服电机外, 其余的电机均采用半闭环控制方式, 主要是为了加快系统的响应速度。行走伺服电机采用的控制方式为双闭环控制, 有效克服了全闭环控制和半闭环控制的缺点。
2.3 PLC软件设计
为了方便对系统进行修改、调试和维护, 系统PLC程序所采用的结构形式为模块化形式。整个系统包括以下几个模块:伺服控制模块、通信模块、当前位置计算模块、显示模块和报警处理模块等。PLC软件按照一定的流程运行, 具体如图2 所示。
2.4 监控调度软件设计
监控调度软件的设计至关重要, 可以有效保证整个系统的有序运行。在本次设计中, 立体仓库控制系统所采用的监控方式为全程监控、实时调度的方式, 实现了整个物流系统管理层与控制层的无缝衔接, 从而有效降低了系统出错的概率, 提高了系统的稳定性和高效性。此外, 还建立了标准的信息服务器, 大幅度提高了通讯的速率, 有效解决了实时控制通信量较大的问题。
监控系统按照一定的流程运行, 如图3 所示。由这个工作流程图可以看出, 监控系统主要完成以下三个任务: (1) 采集自动化立体仓库控制系统的状态数据。自动化立体仓库控制系统的状态数据主要有两个来源, 即堆垛机控制器发回的状态报告和通过堆垛机位置传感器和检测元件取得。 (2) 监控自动化立体仓库控制系统的运行状况, 并处理运行中存在的异常情况。 (3) 对堆垛机进行调度, 同时对仓库作业进行管理等。
2.5 堆垛机的设计
在自动化立体仓库中, 应用最为广泛的起重设备就是堆垛起重机, 因此, 对堆垛起重机进行合理设计是自动化立体仓库控制系统设计的重要环节。巷道式堆垛机采用的堆垛通道为直角, 实现了巷道宽度的最小化, 大大提高了仓库的空间利用率。更重要的是, 巷道式堆垛机为实现自动化控制奠定了良好的基础。本文设计的堆垛机有三种操作方式, 即全自动、半自动、手动。一般情况下, 使用较多的是全自动堆垛机, 工作人员只需要在计算机上输入相关的数据即可, 其余工作都由控制系统自动完成。当通信系统或上位机出现故障时, 为了确保生产活动的正常进行, 就需要采用半自动单机工作。这时, 就需要人工选择堆垛机, 并在堆垛机操作界面上输入相关信息, 然后在PLC软件的控制下自动完成相关任务。手动操作完全由人工完成, 维修比较方便。
3 结束语
总而言之, 自动化立体仓库控制系统的设计是现代物流管理的重要环节, 对企业的物流管理质量具有直接的影响, 因此, 做好对该系统的开发和设计工作非常重要。相关人员需综合利用各种先进的技术和手段, 并根据企业的实际物流管理情况, 设计出高质量的自动化立体仓库控制系统。只有这样, 才能提高物流管理的效率, 促进现代物流管理更好的发展。
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现代自动化建筑设计 篇11
但电气并不是人们所想象的那样，仅仅是通电就能驱动的。比如高楼大厦前的霓虹灯从下至上亮起，犹如一束烟花，最后在楼顶绽放，每个炫目的图案的出现，都不是偶然，这其中每一盏灯的点亮、熄灭、闪烁以及它们各自所需的时间都是事先通过自动化控制编写的程序设定好的——这些，都是电气工程师的功劳。
选准专业专攻方向
电气工程及其自动化专业的学习可以分为三个阶段。第一阶段是掌握基础知识，学习高等数学、CAD制图软件、计算机汇编语言等。不难看出，这个阶段主要是对辅助工具软件的学习，我们常说“工欲善其事，必先利其器”，因此，这些学科被我们称为“工具学科”。第二阶段是掌握专业基础，这是学好专业课的关键阶段，也是最难的阶段，因为这些课程的专业性和综合性都很强，而且大多以理论知识为主，例如工程力学、电路分析等。第三阶段是专业课程的学习，包括可编程控制技术（以下简称PLC）、单片机、电力电子技术等，每个人都可以从中选择一个自己喜欢的专业方向继续学习。就一个大学生仅有的精力而言，我们很难把每一门专业课都学好，但选对专业方向，着重发展强势学科十分重要，这个选择关乎毕业后的个人就业方向。
以我个人为例，我选择的方向是PLC。在大学前两年，当别人在网上热络地聊天、看电影、玩游戏时，我就开始在网上搜索最新的行业动态。周末一有时间，我就去招聘会现场转转，假扮应聘者，探探市场的人才动态和供求状况。不仅如此，我还常厚着脸皮跑到招生就业处，跟那里的老师聊聊天、取取经。我了解到，PLC在工厂中的应用很广泛，涉及的领域很多。在平时的学习过程中，我也早已对这门专业课产生了浓厚的兴趣，并且在实验中感受到这门技术的强大。比如说，它可以辅助设计一个自动化系统驱动大型设备，并且让设备按照人的意志去做动作。如工厂里大型机床的传统操控模式是一对一，甚至是多对一，即每台机床都需要人去监督。24小时无间歇的运作将耗费很大的人力财力，而如果用PLC将其進行数控化之后，就能实现一对多的操控模式——只需一个人、一台计算机，再加上相应的设备即可。PLC将实际电路中的元器件用软件来代替，既省时又省钱，工作效率自然就提高了。如果往电气方向发展，则对专业理论的要求较高，相较而言，我更愿意选择操作性强的专业方向来发展。
因此，在选择专业方向时，我们可依据两个标准：一是自己的兴趣爱好，二是职场现状。早了解、早准备、早选择，你就会比别人先走一步，就业时也会比别人有更多的选择。
实验——最有趣的环节
我们都见过自动感应门，当我们靠近门时，它就会自动打开，当我们远离它时，它又会自动关闭，这得益于自动化技术。传感器是自动感应门的大脑，当传感器感测到有物体接近的时候，它就会工作，进而接通电路令电动机工作，实现门的打开，反之亦然。传感器技术是一门大科学，对于我们专业而言，只要学会运用它来开发电气自动化系统就行了。
这就引出了实验。没错，这就是大三专业学习中最重要，也是最有趣的环节。我们不仅有设计与控制类实验，还有很多验证类实验，比如说验证某种电子器件的工作原理，验证某个专用电路的效果等。其中，用PLC来设计自动饮料售货机操作系统就是一个很好的例子。比如现在有两种饮料可以出售，一种是5元的，一种是6元的;投币口有两种投币方式，一种是1元硬币，一种是10元纸币。现在需要考虑的问题有（1）怎样识别币种，（2）如何计数，也就是如何识别已投入钱币的金额，（3）如何把金额数显示在售货机的LED屏幕上，（4）如何选择饮料的种类，（5）如何找零。如果解决了这些问题，一台简单的自动饮料售货机的控制系统就设计好了。对于第一个问题，我们设计了两个常开软元件，一个用来识别1元硬币，一个用来识别10元纸币;对于第二个问题，可以通过对软元件发出的脉冲进行计数，每投一个硬币就计一次数，这样就达到识别金额数的目的;第三个问题，可以用LED数码管将累计金额的数目显示出来;第四个问题，设计两个软元件，一个控制5元的饮料，一个控制6元的饮料;最后一个问题可以通过计算机的减法运算来判断是否需要找零，或者该找多少。
有电的地方就有用武之地
现代自动化建筑设计 篇12
一、供配电系统的节能、环保问题
一个大型干法水泥厂的供配电系统是指从国家电网将高压引入总降压变电站到各用电设备间的全部线路、变压器、开关、控制和保护装置等设备, 要设法降低供配电的线路与变压器的损耗同时又能保证系统的稳定性。可以从以下几方面入手:
尽量提高供配电电压等级:在企业用电负荷不变的情况下, 如将企业内部供配电系统的电压提高, 通过线路和变压器的电流将相应减少, 电能损耗也就相应的降低, 在额定电压允许情况下, 提高引入的高压电压等级, 是降低线损率的有效措施, 一般在35k V及以上供电电网中, 每提高运行电压1%, 可降损1.2%, 5000t/d干法水泥厂应直接用110k V或220k V (东北地区66k V) 引入总降压变电站, 取消35k V, 它既可提高输送容量, 又可大大降低线损率。对于配电网, 供电电压等级越高, 线损也越低, 而线损是随电压平方成反比而下降, 目前有些新建的水泥厂已将供电电压升为10k V, 将传统的6k V提升了一级, 一次投资可能稍有增加, 但运行成本将降低。
尽量减少供电半径, 降低线路损耗:变配电所应尽量靠近负荷中心, 建议总降变电所、余热利用 (发电) 房、中控室综合设计布置它们的位置时应尽量缩短它们之间的空间距离, 或干脆建设在一起为一体式建筑, 这样不仅能降低线路损耗还能大大节省电缆配电柜电气设备的投资。
选用节能型变压器, 合理配置变压器容量, 在水泥行业最常见的无功补偿设备是高低压电容器及静止进相器、旋转式进相机。这几种无功补偿设备应该根据电机设备选型等因素进行科学选取并确定合理的安装位置。水泥厂每个电力室设置变压器若干台, 在传递功率过程中要产生损耗, 分别为空载损耗和负载损耗, 在确保变压器安全和可靠运行的基础上, 要选用损耗低的变压器。
用节能型金具, 合理选择导线截面。一个非节能型金具可引起的损耗约为10—15W, 一个大的水泥厂配电网络上的连接金具数以千计, 由金具造成的损失是非常可观的, 因此在配电网络中, 采用节能型金具是一个有效的技术措施。对温度差异大或过高的连接点应处理、改进或更换节能型金具。
二、自动化系统的数据化管理和全集成控制问题
当前水泥企业向大型化、集团化方向发展, 为使管控一体化, 控制系统也应大大简化结构, 减少大量接口部件, 同时为自动化应用提供统一的技术环境, 实现统一的数据管理、统一的通信、统一的组态;在系统网络级则以工业以太网作为连接各站、节点的系统总线, 通信速率可大大提高。大型水泥厂电气自动化的设计优化正在向控制智能化、系统网络化和管理信息化的方向发展。现场总线技术、网络技术和信息技术的发展, 使当前水泥厂控制系统由现场控制层、过程控制层、生产管理层的三层系统结构进一步向两端延伸。现场层更加深入到测控设备核心, 管理层由生产管理向企业总体资源规划发展, 从而形成控制、管理为一体的集成化网络环境。
水泥厂信息管理系统, 将过程控制系统采集到的全厂的实时生产数据及质量数据送入管理网进行分析、统计和存档, 并通过计算机网络技术将企业各方面的资源和信息 (人、财、物、产、供、销) 进行全方位的管理。水泥厂信息管理系统使工厂内每一位生产管理者可直接监视生产线上设备的运行情况、工艺参数的变化趋势, 使得生产调度更加及时、合理, 进一步保证生产线长时间稳定运行, 对于增加水泥产量、稳定水泥质量具有重要意义。此外, 用科学的数据化管理代替传统的手工管理, 有利于提高工厂的管理水平, 为企业管理水平的进一步提高奠定了基础。
三、接地和防雷击的问题
由于自动化系统一般由电子器件构成, 抗过电压、过电流及电磁脉冲的能力极低, 毫无防范的系统一旦遭受雷击, 设备将会遭受严重损坏, 使整个生产线瘫痪。所以, 我们在设计仪表和DCS系统的接地装置时, 应对雷电流的侵害要有足够的重视。雷电侵害仪表和DCS系统有两种方式, 直击雷侵害和感应雷侵害。所以仪表和DCS系统考虑更多的是感应雷及雷电波入侵的防护问题。雷电波侵人DCS系统通常通过电源线、现场仪表电源及信号线、非光纤通讯线。国内水泥厂也时有雷电波损坏现场仪表和DCS系统事故发生。为防止雷电波对仪表和DCS系统的损坏, 首先设计时仪表及DCS的电源线和所有的信号电缆应远离避雷引下线。水泥厂电气自动化系统的接地与防雷装置的设计关系到整个供配电系统和自动化系统的安全, 如果设计上留下缺陷, 会给水泥厂带来灾难性后果。
接地问题看似简单容易, 但却不能马虎, 处理不当往往造成系统干扰。系统、仪表系统、动力系统、设备安全接地的接地系统都是独立的, 禁止互联。现在微机及先进的测控仪表己广泛应用, 有的接地系统与全厂电网接地系统因有联接点, 电力回路故障时影响微机或测控仪表的动作可靠性, 或者使它们损坏的教训已不少。这需要水泥电气系统设计人员加以足够的重视。
摘要：近年来, 我国水泥工业电气自动化水平已有显著提高, 但在电气自动化设计中还存在一些不足, 本文从供配电系统、数据化集成管理、接地防雷等三方面对现代化水泥厂电气自动化设计提出了一些建议。
关键词：水泥厂,电气自动化
参考文献
[1]宋立平:大型水泥厂的设计理念, 《设计与研究》2008 (01) 。