深入探讨电气与自动化设计在工程实践中的融合

摘要：传统的工程设计思想认为电气与自动化是两个不同的专业，其管理及运行均由各自专业的人员来进行协。随着网络通讯设备、电气设备以及自动化设备的不断发展，电气设计与自动化设计逐渐向一体化方向发展。本文深入探讨了电气与自动化设计的融合趋势，并分析了电气与自动化设计在工程实践中应遵循的原则及其发展方向。

关键词：电气；自动化；工程实践；融合；设计

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一、前言

设计是一个工程项目顺利完成的前提和关键，设计方案决定着整个工程的施工质量、工期、成本以及项目投入运行后的安全性及可靠性。传统的工程设计思想认为电气与自动化是两个不同的专业，且其安装、调试以及运行等均是由两个专业的人员分别进行的。由于各设计人员的技术水平差异较大，两个专业的人员在协调配合过程中存在一些问题，如果设计人员忽略了这一问题，或者与各专业的人员沟通不及时或沟通不当等，都会导致设计文件出现漏洞或问题，如果没有及时发现并解决，会给后期施工造成很大的困扰，直接影响着整个工程的施工质量、工期甚至是工程造价和企业效益等。随着电气及自动化设备的不断更新以及网络通讯技术的日趋成熟，电气设计与自动化设计在相互渗透和交融，并且，设计方法以及工作方式等都有了较大的变化。

二、传统的电气设计与自动化设计思想的特点及基础

传统的设计制造方式提供的功能（如电气设备的控制、保护以及计量等），主要是由一系列分立的、机械的或者物理的方式及部件来完成的，其相互间的功能通过组合形成能够满足用户需求的配电产品。与这些配电产品相对应的计算机自动化控制系统可以提供有效的控制管理功能，以满足客户的需求。这两类设备一般由不同的厂家提供，界限分明，设计人员会根据现场的信号条件以及统一的管理和控制原则对其互联界面进行划分，以便协调连接。高中低压变配电系统主要是根据电气设备的用电负荷量及其特点以及电气设备的分布情况等进行设计的。再根据供电企业的条件、要求以及用电设备的要求及特点等对该系统进行二次计量、保护及控制的设计。根据工艺要求以及自动化系统的要求，对位于配电系统末端处的用电设备中的就地控制设备进行设计。最后，设计电气设备的安装以及电缆的敷设等。

三、设备以及技术的发展

设备以及技术的发展是实现设计目标的现实基础条件。芯片嵌入方式、机电一体化设计以及网络通讯技术与其标准化统一带来的变化与发展等，促进了现场设备层的测量以及控制彻底分散化的实现。通过以DDE方式并采用商业化通用的多平台监控软件，运行管理员可以介入到系统中，并且其操作不受时间和地点的限制。目前，监控组态软件都有一套统一的标准，各系统制造商们也给予了相应的支持。从整个控制系统的拓扑结构来看，如果以现场总线作为通讯媒介，只能将其分为现场控制器和用于人机界面管理操作的计算机两个层面。目前，一系列符合由几大现场总线制定的通信协议的设备，如现场控制器、嵌入式控制装置及仪表等，都能够顺利地通过由各现场总线连接而成的控制系统。

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四、新设计理念及其内容和特点

传统的电气设计过程中需要考虑二次信号、保护系统的设备以及自动化控制系统等的预留互联条件等。而目前包括大量的电气装置在内高低压变配器的设计，只需要按照用电设备以及工艺控制的要求进行设计。新的设计理念要求仪表系统的设计过程中，应严格准遵循工艺控制要求。在设计变配电系统的二次计量和保护以及控制流程图时，应以用电设备的要求以及特点作为依据进行设计。按上述流程图在负责人机界面管理的计算机上控制整个系统的监控软件组态，控制组态工具软件应符合相关标准。最后进行电气设备及其控制设备的安装和电缆的互联、敷设等的设计。

这种设计方法在电气设计以及自动化设计上与传统的设计方式是平行进行的，但这两种设计理念的互提测控条件的方式存在很大的差异。新的设计理念不仅较大程度地简化了整个设计流程，同时也实现了电气与自动化设计的合二为一，大大提高了设计效率。此外，新的设计理念中，统一的网络通信协议以及标准的组态工具将不同设备统一起来，形成一个统一的系统。以这样的设计思路进行设计的工程项目，可以有效地实现整个电气系统以及其控制系统的扁平化和开放化。其主要优点是实现了电气与自动化系统的高度融合。

五、新的设计思理念与技术发展的相互融合

随着技术的不断发展和创新，嵌入式控制装置将会覆盖所有的现场设备，并且，现场总线通信协议也将统一减少到最低数量。嵌入式控制装置的网络通讯功能完全符合标准的现场总线的通讯协议。同样地，扁平化系统的管理将向低成本、高效快速性、可靠性以及数据共享等方向发展。要实现上述目的，设计工作者既要进行电气系统的设计，又要完成嵌入式控制装置的编程组态，还要对以现场总线通讯协议为基础的网络结构以及包括数据库在内的监控软件等进行编程组态。