电气工程及其自动化简述篇1

关键词：壳牌煤气化灰熔点失重秤冗余

一、引言

河南省永城市龙宇煤化工电仪厂公司500kt/a甲醇装置采用粉煤加压气化的壳牌煤气化工艺，采用该工艺的壳牌气化炉内部反应温度为1400到1600摄氏度，而永城本地煤灰分及灰熔点均偏高，不利于气化反应成渣以熔融状态外排，这就需要在原料煤中加入适量的石灰石以降低其灰熔点，以利于气化炉的流态排渣。因此，石灰石的按比例定量添加在保证上述反应过程稳定性上至关重要。

二、石灰石系统简介

1.系统简介

河南省永城市龙宇煤化工电仪厂公司公司采用徐州三元的石灰石称重计量输送系统向磨煤机中定量添加石灰石成分，其主要组成部分包括包括电液加料阀、计量斗、卸料螺旋、旋转卸料阀、电振装置、自校验装置和电气控制系统。其中电液加料阀、计量斗、卸料螺旋、和失重秤控制显示器组成失重秤计量系统，是整个石灰石计量输送系统的核心。该计量系统基本工作过程如下图所示：

2.工作原理

卸料螺旋根据预置流量对应的螺旋转速，均匀卸料。控制显示器实时检测计量斗的重量，将单位时间内的物料失重量与预置流量进行比较。实际流量与预置流量之间的差异，控制显示器进行PID运算，输出电流信号控制变频器，改变卸料螺旋的转速，从而达到工艺设定的流量范围。

3.系统特点

该失重秤的特点是间断加料，连续卸料。不加料时，仪表采用PID运算调整卸料螺旋转速，而在卸料的同时，物料量到了下限进行加料，仪表会固定变频器的转速信号（加料前一刻的转速），采用模糊计算的方式，计算那一段时间通过的物料量。因加料时间相对卸料时间较短，系统整体控制精度较高。

三、石灰石系统运行状况及问题分析

1.运行概况

该系统在我公司开试车过程中总体运行稳健，基本能够满足正常生产的需要。但随着时间的推移，该系统存在的深层次问题问题逐渐暴露出来，导致该系统运行稳定性下降，甚至一度严重影响磨煤系统，乃至整个煤气化装置的高效稳定运行。

2.问题及其原因分析

该石灰石计量及输送系统在长期的运行过程中曾多次出现柜内控制器板卡性能下降、输出信号精度降低、控制柜内元器件不明原因的损坏、与公司主控制系统TPS系统通讯不畅等电仪故障。

此外，该系统在原始设计上也存在一些缺陷：其一，联锁保护系统过于复杂，以致一个干扰信号的出现就会引起相应磨煤系统的紧急停车；第二，敲击振动系统频率过低，振动时间过短，以致计量仓屡次出现堵料现象；第三，未考虑双系列间的交叉冗余切换，虽与相应磨煤装置配套实现了整套装置间的相互备用，但当一个系列的石灰石计量输送系统出现故障时，相应的磨煤系统只能处于停机等待过程中，而不能实现一个系列的石灰石计量输送系统配合另一系列的磨煤干燥系统为系统持续供料的功能。

针对以上问题，笔者分析总结后认为，其与该设备运行环境恶劣，外部信号干扰较为严重有一定关系；但更为重要的一点在于，该系统设计初期预设功能较为简单，未对设备运行过程中的实际工况变化及后期功能扩展予以全面考虑。为解决上述问题，优化系统运行性能，我公司技术人员在2009至2010年间对该系统进行了全面的技术升级和改造。

四、石灰石系统的优化改造及运行效果分析

1.系统的优化改造

1.1内部PLC程序的修改

将原设计的每次电振运行时间由2秒延长为5秒，同时将电振运行时间间隔由60秒缩短为30秒，以增强震动效果，防止运行过程中石灰石计量仓架桥堵料；同时将失重秤运算所得的计量仓余料重量和卸料流量通过MODBUS通讯的方式送DCS系统，便于操作人员实时掌控现场卸料情况。

1.2柜内接线的整改

对于运行过程中遇到的控制柜内熔断器、继电器等频繁烧毁现象，笔者认为系该系统电振装置运行到停止的切换过程中，其接触器线圈所产生感应电动势对回路中电器元件的高压击穿。对此，我们在此类接触器的线圈两端并联了反向的续流二极管，以消耗感应电动势，保护回路电器元件。

此外，对于原电仪回路中存在的大量继电器线圈共用一条系统零线的接线方式，我们适当的加装了部分冗余回流线路，以避免一点断路，全线拒动现象的发生。

1.3相关DCS联锁的优化改造

原设计中，卸料螺旋及其下部旋转给料机运行信号的丢失，都会引起石灰石系统及相应磨煤装置的跳车，该联锁设计过于保守，笔者所在单位在前期曾多次出现因上述两个装置运行信号的闪烁而引起的磨机跳车。为此，我们将此程序优化为在系统正常运行后，仅卸料螺旋运行信号丢失两秒以上才会引起石灰石及磨煤系统的跳车，且因石灰石系统跳车触发的磨机跳车信号，可由工艺人员根据实际工况予以屏蔽或投入。

1.4系统全冗余切换功能的实现

在最初设计中，石灰石系统仅能向同系列磨机加料，两套磨煤机及石灰石系统间实现了系列间的相互冗余备用。若这四个子系统中的任意一个出现问题，则磨煤单元只能单系列正常运行；若四个子系统交叉出现故障，则整个磨煤系统均不能正常运行。这种情况的存在，严重制约了我公司主装置的长周期稳定运行。为此，我们在现场两个石灰石计量系统的输出管路上均加装分支，并配以切断阀门，使每个石灰石系统都可向两台磨机输送石灰石；同时，为控制石灰石的掺加量，我们在DCS流程图画面上增加了石灰石和磨煤系统之间的交叉按钮，使之在进行冗余切换时可以自由的根据相应的煤流量以预定比例准确的向磨机中添加助熔剂石灰石。

2.行效果分析

自2010年石灰石系统改造完成后，双系列石灰石计量及输送系统在长达一年的运行过程中，再未出现上述诸如烧毁元器件、称重计量系统失准失控、通讯中断、堵料、干扰信号引起的意外跳车等故障，双机双系列同时不备的概率也大大降低，保证了我公司壳牌煤气化装置的长周期高效稳定运行。

五、结语

对石灰石系统的一系列改造的完成，彻底改变了装置运行初期石灰石系统频繁故障，影响制约我公司磨煤机及煤气化主装置正常稳定运行的不良工况，为我公司后期全装置的高效运行起到了良好的促进作用。一年多来的生产实践证实，我公司对壳牌煤气化石灰石系统的改造效果良好，达到了预期目标。

参考文献：

电气工程及其自动化简述篇2

关键词电气传动;自动控制;优化设计

中图分类号：TM921文献标识码：A文章编号：1671-7597（2014）21-0040-01

现代电气传动作为一门全新学科，发展历史悠久，早期已经出现雏形，随着科学技术的发展，推动电气传动技术不断进步。电气传动系统作为与我国国民经济、人民生活息息相关的技术，被广泛应用于轻工、冶金等众多领域。因此，电气传动系统具有十分重要的作用和地位，对其进行深入研究十分必要。

1Ⅰ型系统以及设计方法

目前，Ⅰ型系统存在多种形式，根据工程设计方案，本文将采用一种典型表现形式进行研究，主要将零分贝线作为参数基础，确定中频带宽度，能够保证系统的安全、稳定，并存在一定的稳定余量，在明确Ⅰ型系统的结构之后，寻找到系统参数与性能指标之间的关系，确定计算公式，并制出表格。工程设计方法明确规定了典型Ⅰ型系统的动态跟随性能指标、抗干扰性能指标等。因此，在进行设计过程中，需要按照工程设计方法的标准和规定，以确保系统能够发挥作用[1]。

虽然，这种设计方式进行的典型Ⅰ型系统传递函数形式相对简单，易于接受和理解，但是，如果只存在一个可调整参数，要能够实现快速、稳定目标，可能会出现顾此失彼的现象，系统灵活性不高，在一定程度上影响电气传动系统正常运转，而且，由电机与驱动器构成的原始系统，在进行多次校正之后，会出现较大误差。另外，这种设计方法进行的零极点对消法，特别是针对临界稳定或者不稳定原始系统的一部分极点，普遍出现对消不明显，造成系统无法稳定运行的现象。

一般的调速系统开环传函分母可知，如果结合电机驱动装置的传递函数确定为一贯性环节，设计则需要设计成为ZPFP系统;如果忽略这一环节，则可以将其设计成为PI系统，又或者是PID调节器校正成满零点以及欠零点系统。因此，Ⅰ型系统工程设计方法如下：首先，建立原始系统数学模型;其次，将方法分别设计两个极点，再实施零点对消，最终将系统来还传递函数校正成为典型的Ⅰ型系统[2]。

2Ⅱ型系统调节器设计方法

Ⅱ型系统主要是指开环传递函数中分母中纯积分环节数量系统，典型Ⅰ型系统虽然结构简单，方便人们接受，但是，由于其系统层次较低，度斜坡输入势必会存在静差系统，影响生产设备稳定运行。因此，在目前大多数领域的生产设备中普遍采取的是Ⅱ型系统，Ⅱ型系统以其自身灵活度高、快速、稳定等特征，受到各个行业广泛关注。由于Ⅱ型系统涉及到具体的参数，在一定程度上增加了设计难度，而工程设计方法可以选择其中一个自由参数进行研究，通过这种方式不仅能够简化设计过程，而且能够实现性能的最优化。首先，与Ⅰ型系统设计方法相同，需要建立原始系统数学模型，其次，在根据性能标准等，确定自由参数，并与原始系统传统函数进行科学、合理的比较，确定调节器的各个参数。然而，Ⅱ型系统与典型Ⅰ型系统存在同样的弊端，如果只存在一个可调整参数，要能够实现快速、稳定目标，可能够会出现顾此失彼的现象，系统灵活性不高，系统性能发挥并不理想[3]。

3典型Ⅲ型系统调节器设计方法

典型Ⅲ型系统相比较前两种系统而言，具有更加稳定的特性，加速度误差基本为零。通过对目前现行系统的实际情况来看，针对典型Ⅲ型系统的设计普遍是先确定其稳定性，然后再追求快速性，在进行多环系统设计时，将内环与外环之间的多个环节构成一个整体，这样不仅能够精简自由参数，还能够优化系统性能，促使其发挥最大效用。另外，追求系统快速性，需要在合理范围内找到参数之间的关系，并选择一个自选参数，通过优化准则，探索构成典型Ⅲ型系统的方案。因此，典型Ⅲ型系统设计方案如下，首先，要明确校正对象;其次，设计者在根据目标要求的性能进行分析和研究，确定成型后的典型Ⅲ型系统进而加入调整期，完成所有设计步骤[4]。

4交流调速矢量控制系统优化方案

上述系统涉及主要是线性模型，而交流调速系统则是非线性模型，具有极强的耦合特征，分析研究难度较大。交流调速系统作为整个电气传动系统的重中之重，上述设计方案并不适用在交流调速系统之中，矢量控制方法作为一种新型分析研究方案，将二者结合在一起能够更好地反映出交流调速的优势和性能。因此，实现交流调速系统矢量控制的关键和重点是要通过坐标进行旋转变换，并将定子电流的励磁分量与转矩分量解耦，简而言之，就是目前现行的直接测量以及间接观测转子磁链分析方法。随着科学技术不断发展，电气传动系统的设计方法会越来越多，能够在一定程度上推动我国电气传统系统进一步发展，逐渐为更多领域做出贡献[5]。

5结论

根据上文所述，电气传动系统在我国各个领域具有十分重要的作用，为了能够优化设计电气传动系统，成为业界越来越关心的话题。因此，在我国目前原有的工程设计方法上，针对调速系统又重新建立起了一套既简单，又高效的优化设计方案，推动了我国电气传动进一步发展，为我国相关领域做出贡献。

参考文献

[1]李海军.电气传动技术的发展现状及展望――访中国电力电子学科带头人王正元教授[J].电工技术杂志，2010，18（03）：259-261.

[2]孙巨禄，苏鹏声，李永东.自调整模糊控制器在异步电机矢量控制系统中的应用[J].清华大学学报（自然科学版），2012，20（05）：12-14.

[3]乔志杰，程翠翠.基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2011，10（8）：158-159.

电气工程及其自动化简述篇3

随着计算机技术的不断进步，数字技术的应用领域越来越广泛。日前，它已广泛应用到工业电气自动化领域，凭借其特有的优势，在实际运用中与电气技术相辅相成，拥有可操作性、可靠性等特征，不仅大大提高了工作水平，还在一定程度上降低了工作风险。因此本文就针对数字技术在电气自动化中的应用进行简单分析，以供参考。

【关键词】数字技术电气自动化应用

近些年来，该项技术在工业电气自动化等领域被广泛应用，大大提高了工业电气自动化水平及工作效率。本文围绕该项技术在电气自动化中的应用，阐述了数字技术及其基本特点，着重分析其在电气自动化中的应用特点，并提出推动该应用的措施，最后探究其未来发展趋势，以推动数字技术长远发展。

1数字技术的基本概述

简单来说，数字技术也叫数字控制技术，其指的是一种通过运用一定的设备将图、文、声、像等信息转化成电子计算机能识别的二进制编码，之后对此进行运算、加工、存储等处理，后期操作更加简便及易于管理。数字技术一般具有以下几个特点：

1.1准确性

数字技术一般采用的是二进制，可通过增加二进制的位数提高精度。

1.2保密性

数字技术应用过程中可进行一些加密处理使重要的信息材料不外泄，保证资源私密性。

1.3通用性

数字技术可采用标准化的逻辑部件来构成多种多样的系统。除此之外，数字技术与计算机科学相关，操作简便，节约大量人力物力，并且数字信号便于存储，不易丢失。在工业电气自动化应用中，数字技术主要是利用本身逻辑性强、准确性高等优势，通过改进完善电气自动化操作系统，使整个操作更加便捷，减少工作失误，提高工作效率。

2数字技术在电气自动化中的应用优势

2.1可操作性

数字技术在电气自动化中的操作步骤非常简单快捷，而且它还有很强的逻辑性，既可进行模拟化操作，也可以进行数字化操作，其识别功能极强，在较短时间内就可将信息的正误准确判断出来。数字技术是通过网络、电缆或者光纤进行传输的。电气自动化中数字技术的基础使用代码是标准化和开放式平台下的编程接口，这种编程接口有较长使用期限，而且编程的周期并不是很长，应用领域也非常广泛。在使用过程中只需要传达命令，其他步骤机器便可自动化进行。我国工业电气自动化发展速度较快，数字化技术的改进需要依靠电气自动化系统，让工业电气自动化变的更加便捷，更加实用，从而提升工业电气自动化系统的工作效率。

2.2可靠性

伴随着社会的发展，电气自动化中应用数字技术可以使整个操作过程变得更加高效、简捷，除了这些，它还有特别重要的一点就是大大的提升了准确率。以前就有工作人员曾对电气自动化中数字技术的应用进行调查统计，发现将数字技术应用到电气自动化中，不仅可以促进电气自动化的发展，提升电气自动化的科学技术水平，而且还可以增加在市场份额中所占的比例并扩大应用领域。并且数字技术的应用过程中，它是由网络系统和电气系统这两个系统构成的，它在电气自动化中还应用了数字化互感器和光纤网络，它们的加入不但提升了电气自动化的功能，而且在运行过程中使其变得更加可靠和高效。

2.3性价比高

性价比处于较高位置数字技术在电气自动化中的性价比非常高，处于较高的位置，并且在电气自动化中应用数字技术的确是一个非常明智的选择。数字技术在电气自动化中应用中有很多优点，最主要的有两个，一个是，能够有效地去应用了电气自动化中自用自查的步骤，这样来提高了通信水平，而且扩大了输送信息、交换信息的领域，使它能够达到自动化水平；另一个是，无论是整体还是部分都更加全面完善，电气自动化程度更加标准，并且减少了在生产上的开销，其品质与安全性能也都有所保证。

3促进数字化技术在电气自动化中的应用措施

3.1利用数字技术识别真伪

近些年来随着微电子技术不断发展，数字技术在识别信息方面有着广阔的发展空间。数字技术本身技术含量高、逻辑性强，能够对所传输信息进行准确识别与分析，判断真伪，减少工作失误。给予数字技术的工作原理，赋予一个命令程序，编写相关代码，即可实现自动识别真伪，进行相关操作。

3.2检测并改正错误

安全可靠智能化是数字技术的一大特点，所以可以借此改正电气自动化中出现的失误。连接智能化系统设备与现场可以使操作作人员更加明确现场情况，并且能及时纠正工作中出现的不规范操作，从而保障其安全性。在电气自动化生产过程中可借助数字技术的通信能力，及时检测工作中的失误，保证准确率，从而提高生产效率。

3.3应用光纤技术，实现智能安装

在各种连接材料中，光纤是传输最快、可靠性强极强的，光纤技术与工业电气自动化相结合是实现智能安装的一个有效途径。在实际应用中，可充分利用智能终端与间隔层，有效采集控制相关数据，使得数字技术在电气自动化的应用中更加可靠。除此之外，规范的程序接口在电气自动化运行中也发挥着重要作用，因此还需注重PC平台自动化的改良。可见在未来发展中，智能安装是推动数字技术应用的重要措施。

3.4GOOSE虚端子应用

使用虚端子是当前创新数字技术在电气自动化应用的主要任务之一，应用范围较为广泛，并且进行调试工作时易操作。目前国内在工业生产中所采用的虚端子大多数是GOOSE，能够保护装置，保证智能终端间信息交流通畅，远程控制遥控装置。除此之外，GOOSE还能通过自身系统设置完善传统的二次回路，对工业电气自动化中的信号进行管理分析，大大提高了工作效率。现在虚端子技术已经取代传统二次回路，在操作信息效率上有很大进步。

4结语

总而言之，工业电气自动化发展的步伐不断加快，数字技术要想适应新的要求，就必须在现在的基础上有所突破。这就要求相关工作人员高度重视数字技术在电气自动化中的应用并结合现状研究更多项目，不断创新，不断完善，满足电气自动化的需求，推动我国电气自动化的长远发展。

参考文献

[1]李建霞.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新分析[J].中国包装工业，2016（02）：164+166.

[2]马建华.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].制造业自动化，2012（06）：142-144.

电气工程及其自动化简述篇4

科学技术的快速发展，使得社会逐渐进入了信息化时代，电气化工程在发展过程中呈现出三个主要方向，即信息化、数字化和智能化。相对于传统电气自动化设备中存在的可靠性差、后期维护频繁等问题，PLC技术具备更加明显的优势，应用于电气自动化设备中，有着非常重要的意义，应该得到技术人员的重视和推广。

1、PLC技术概述

PLC即ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，是指采用可以自主进行编程的存储器，对内部程序进行存储，从而执行逻辑运算、顺序控制、定时等面向用户的指令，也可以通过数字或者模拟式的输入输出，实现对各类机械设备及生产过程的有效控制，有效解决传统控制系统中存在的接线复杂、灵活性差、可靠性低以及能耗高等问题。

在电气自动化应用中，PLC技术具有非常显著的优势，一是操作简单，可靠性强，与传统继电气控制技术相比，在抗干扰能力上远远超出，能够适应各种复杂的生产环境，而且可以对操作人员的指令进行精确识别和反映，适用范围广；二是反应速度快，功能相对齐全，属于一个具备综合控制能力的整体，可以通过对继电器控制系统的替换，实现对内部逻辑关系的控制，从而有效减轻工作人员的工作强度；三是对于操作人员的专业技术要求不高，简单的操作流程和人性化的操作环境适应不同层次的操作技术人员；四是在控制过程中，各种辅助继电器的存在可以将节点变位的时间简化为零，使得技术人员不需要考虑其固有返回系数。

2、PLC技术在电气自动化设备中的应用

2.1顺序控制

顺序控制属于PLC的一项基本功能，主要是通过顺序控制，实现对于各类电气自动化设备的控制和操作。而在不断的发展过程中，不仅PLC的功能得到了丰富，其顺序控制能力也大大增强，能够有效满足节能减排以及提高工作效率等方面的需求。另外，在电气工程应用中，PLC技术可以将信息模块与通信总线连接在一起，构成一个综合性的整体，来完成更加复杂、更加繁琐的控制任务。

2.2开关量控制

在传统电气控制系统中，对于开关的控制多是采用电磁继电器的形式，这种控制模式使得电气控制系统的反应速度相对较慢，维修困难，还容易出现触点降低、灵敏度下降等各种各样的问题，影响控制效果。而应用PLC技术，能够从根本上对上述问题进行解决，而且操作更加简单，通过合闸操作，工作人员就可以针对系统的实际运行情况，发出相应的命令。而即使在电气自动化控制过程，出现相应的故障和问题，系统也可以自动进行分闸操作，在很大程度上对工作流程进行了简化。

2.3闭环控制

对于电气自动化设备而言，启动方式可以分为手动启动和自动启动两种，手动启动需要员工根据实际需求和工作时间进行选择，而自动启动中，PLC内嵌的控制模块能够从实际操作的特点以及运营时间出发，对主设备进行针对性的选择。PLC对于电气自动化设备的控制可以与常规控制相互结合起来，也可以将常规回路作为设备控制的安全回路，这样，即使PLC控制出行问题，也可以切换为常规控制，从而保证电气自动化设备的正常运行。

2.4调速器控制

调速器在电气自动化设备中是非常重要的部件，考虑到不同生产的操作需求，必须对其进行有效控制。在调速器控制过程中，PLC包括了电子调节单元、转速测量单元以及电液执行单位，能够针对不同的参数，进行相应的控制。

2.5自动切换

通常情况下，为了能够提升设备的可靠性和安全性，会在备用电源中以PLC组成自动投入装置，实现多样化的控制操作，同时，可以将设备正常运行过程中的信号数据作为备用电源的启动依据，从而提升PLC控制系统的逻辑判断能力和数据处理能力，提高电气自动化设备的整体性和智能性。

3、PLC技术在电气自动化设备中的作用

以某电气自动化设备为例，对PLC技术的作用进行简要分析。

3.1控制要求

在对PLC控制系统进行设计时，应该对设备的控制需求进行合理分析。该电气自动化设备主要负责物资的传输，具体的操作流程是从仓库中取出物料，传输到加工站，进行初步加工。在这个过程中，需要设置相应的延时信号，以确保下一道工序能够做好准备，加工完成后，还需要将物料运到原位。

3.2编程设计

一方面，应该考虑控制原理以及基础装置。从检测任务考虑，需要设置两个传感器，以二位五通双控电池换向阀进行相应的通电和断电控制，而为了保证控制的有效性，应该对换向阀、气动装置等进行合理选择；另一方面，应该做好控制回路图以及流程图的设计，根据选择的硬件设备，结合相关标准和规范，做好相应的布线和电气安装。

3.3系统测试

在编程完成后，为了确保PLC控制系统具备良好的性能，需要对其进行测试。测试过程中，通过相应的通讯口，由上位机将程序传送至PLC系统，同时对各类传感器进行相应的输入、输出测试，测试内容包括程序的运行情况、换向情况等。测试完毕并确保一切正常后，才能投入使用。

4、结语

电气工程及其自动化简述篇5

【关键词】电气自动化;掘进工作面

1引言

自从上个世纪九十年代以来，随着以计算机技术为代表的信息技术在企业的经营、管理、设计和制造中得到日益广泛深入的应用，世界煤炭工业的大公司和发达国家的煤炭生产企业在技术发展和自身竞争需求的推动下，迅速由生产过程自动化向企业自动化、信息化的转变，对扩大经营规模并有效控制经营成本，提升企业的核心竞争力起到巨大的推动作用。目前，在世界煤炭工业的大公司和发达国家的煤炭生产企业中，企业自动化、信息化的水平已经达到相当高的程度。通过企业自动化、信息化的建设，改进了企业的生产工艺和流程，极大地提高了生产效率，为企业生产经营中的信息获取、存储、处理、传输等创造了条件，为企业扩大经营并有效控制经营成本提供了有力的技术手段。

我国煤炭企业自动化、信息化的建设起步并不晚，但自动化的水平与其他行业相比而言还是相对较低。企业自动化、信息化的系统开发和应用绝大部分仍然停留在重复的单项开发和单项应用的水平上，形成了一个个的“信息孤岛”;部分企业建立了计算机网络，但大多数也只是空网，没有充分发挥其效用，即使有部分应用也是各自独立，各子系统之间没有共享数据。目前，很少有煤炭企业建成完善的自动化管理信息系统，只有少数企业初步实现了基本的应用系统集成，建成了管理信息系统雏形。矿井的自动化、信息化所包含的内容非常多，比如矿井的自动采煤系统、自动掘进系统、自动运输系统、自动提升系统等等，而本文主要谈谈电气自动化在掘进工作面的应用。

2电气自动化在掘进工作面的应用

掘进工作面自动化控制技术的研究就是要实现掘进工作面生产过程的自动化，以减轻工人劳动强度，提高生产效率;实现对主要生产设备工况的实时在线监测，及时发现故障隐患，及时采取措施避免设备损坏，提高设备正常开机率;将掘进工作面的相关信息及时传输到地面，并通过计算机网络实现共享，达到生产管理的信息化。下面主要从电气自动化在掘进工作面除尘系统的应用、电气自动化在掘进工作面工艺设备中的应用、电气自动化在掘进工作面的系统集成这三个方面进行简要的论述。

2.1电气自动化在掘进工作面除尘系统的应用

掘进工作面割煤作业过程中无防尘措施时，工作面粉尘浓度可达2000～3000mg/m3，在采取内外喷雾措施后，其截煤时的粉尘浓度可达200～500mg/m3，仍威胁着安全生产及工人的身体健康，对掘进自动化工作面建设存在一定影响。为了保证安全，保护工人的身体健康，为掘进自动化工作面建设创造条件，必须采取有效的防尘降尘措施。

掘进自动化工作面采用了KCS-400L矿用掘进湿式离心除尘系统，该技术除尘效果好，能有效降低工作面粉尘浓度95%左右。该系统由旋转风流发生器（附壁风筒）和矿用离心湿式除尘器两部分组成。附壁风筒将压入式风机的供风转化为旋转风墙，将工作面的产尘逼至窝头附近，通过除尘风机产生的负压力，将煤尘经负压风筒吸至除尘器中，经过离心湿式除尘器的过滤将煤尘湿化随水排走，除尘器尾部则排除新鲜的风流。

通过采用该除尘系统将综掘工作面产生的粉尘封锁在司机位前方，再通过除尘器将工作面没有被喷雾沉降的所有粉尘全部收集起来，然后将其净化掉，从而全面改善机掘工作面空间的粉尘污染，改善了掘进工作面工作环境，保证了掘进自动化工作面对工作环境的要求。

2.2电气自动化在掘进工作面工艺设备中的应用

在工作面控制室安装一台KTC101控制器，通过Modbus/RS485通讯协议接入工业以太环网，实现地面主机的数据集成与监控，将跑偏、堆煤、烟雾、速度、温度、电机电流等保护接入控制器，同时将掘进机的状态、皮带电机开关、工作面除尘风机开关等的控制引入控制器，实现自动化掘进工作面设备之间的信号闭锁及集中控制。通过掘进面集中控制室的KTC101系统控制器，根据实际情况选择不同的控制方式，则控制器将按照逻辑启停掘进皮带，实现掘进工作面皮带运输的自动控制。

此外，通过控制器采集运输系统的实时工况信息，对运输系统进行实时的监测，当有异常情况时自动进行报警，并通过交换机传入工业以太环网，以实现掘进工作面运输信息的地面终端显示。

2.3电气自动化在掘进工作面的系统集成

系统集成通信网络结构分为三级，即信息层、传输层和监控层。

2.3.1信息层

地面设置服务器，运行系统集成软件。主要功能有：

（1）从工作面主控计算机采集数据：包括工作面集控信息、掘进机信息、工作面运输信息等。

（2）将采集的数据进行集中显示、存储、打印和数据传输。

（3）运程诊断：对与系统维护者，可以通过地面主机对工作面的主机进行远程诊断和参数调整。

（4）OPC接口：提供与第三方集成商的数据交互通道。

2.3.2传输层

本层在工作面控制室设置一台矿用工业以太环网交换机，采用两芯光纤传输。各系统通过以太环网与地面主控计算机进行通讯，用来传递井上下的监控数据。

2.3.3监控层

在工作面设置一台井下防爆计算机作为自动化掘进工作面监控主机，通过TCP/IP协议方式接入以太环网实现地面主机的数据集成，实现对工作面设备运行状态的监测显示。KTC101皮带通讯集中控制系统通过modbus/RS485通讯协议接入以太环网，实现地面主机的数据集成与监控。锚网支护巷道顶板离层监测系统通过RS485通信协议接入以太环网实现地面主机的数据集成与监控。工业电视系统中视频服务器通过TCP/IP协议接入以太环网，在地面通过视频解码器解析出视频图像集中显示在调度室LED大屏，为矿井生产调度用户创建了形象、直观的生产动态监视画面，实时显示工作面生产工况和环境监测数据，同时支持数据WEB方式浏览，为各级领导及相关部门通过矿局域网及时、准确的了解矿井生产工况和环境监测数据，从而提高综合管理水平。

3结束语

近年来，我国矿山行业的自动化、信息化建设虽然取得了一定的进步和发展，但在矿山勘察、规划、设计、生产、管理等自动化、信息化领域，与发达国家的差距有进一步加的趋势。我国矿山没有把信息资源当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发与综合利用，总体来说存在矿山自动化总体水平较低，大部分企业只注重硬件投资，忽视了软件的开发、管理与应用，对现代信息化、自动化认识不足、信息资源管理不够完善等等问题。因此，本文从电气自动化在掘进工作面除尘系统的应用、电气自动化在掘进工作面工艺设备中的应用、电气自动化在掘进工作面的系统集成这三个方面进行简要的论述，希望能够起到一个抛砖引玉的作用，不足之处欢迎大家的批评指正。

电气工程及其自动化简述篇6

【关键词】：建设工程项目、项目筹建、建筑设计、方案设计

中图分类号：TU2文献标识码：A

一、什么是建筑方案设计

设计(Design)，是指把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。设计是造物活动进行的预先计划，任何造物活动的计划技术和计划过程都可以理解为设计。

建筑设计(ArchitecturalDesign)，指为满足一定的建造目的(包括人们对它的使用功能的要求、对它的视觉感受的要求)而进行的设计，它使具体的物质材料在技术、经济等方面可行的条件下形成能够成为审美对象的产物。

方案设计(SchemeDesign)，是设计中的重要阶段，它是一个极富有创造性的设计阶段，同时也是一个十分复杂的问题，它考验和体现着设计者的知识储备、经验、灵感、和想象力。

二、建筑方案设计为什么重要、怎么重要

建筑方案设计，是建筑设计中最关键的一环，也是建筑设计中最令人操心的一环。它关系到项目是否能向下继续进行的关键。有的设计院还专门为此成立“方案组”，组内成员往往都是被院里公认的最有灵气的设计好手。

建筑方案设计，一般包括“设计要求分析、系统功能分析、原理方案设计”几个过程。它是每一项建筑设计从无到有、去粗取精、由表及里的最具体化、形象化的表现过程，是建筑设计中最为关键的一个环节。这阶段主要从分析需求出发，确定实现产品功能和性能所需要的总体对象，实现产品的功能与性能到技术系统的映像，并对技术系统进行初步评价。

建筑设计的范围一般指：民用建筑、工业厂房、仓库、及其配套工程。

建筑设计的确定依据和步骤，一般分为根据建设工程相关的依据性文件：“选址、环评报告、用地红线图、项目可研、政府主管部门立项批复、及设计任务书和协议”；根据建设单位委托设计的内容、范围及明确的工程规模：“总建筑面积、总投资、总容纳人数”，明确项目设计规模等级、标准：“结构的设计使用年限、建筑防火类别、耐火等级、装修标准”，明确主要技术经济指标：“总用地面积、总建筑面积、及地上地下各分项建筑面积、建筑基底总面积、绿地面积、建筑密度、绿地率、容积率、停车泊位数，及主要建筑和核心建筑的层数、层高、总高度；根据不同的建筑功能，表述能反映工程规模的主要技术经济指标。

初步设计阶段：为“建筑、结构、水暖、电气”各专业设计文件，包括“设计说明书、设计图纸、设计计算书”阶段，属于建筑方案设计的进一步细化。建筑方案设计：为“平面、剖面的构思绘制”，主要解决建筑形体、立面造型、平面功能布局，红线退让、总平面定位等大轮廓问题。

三、建设工程项目筹建过程中的方案设计

建设工程项目筹建过程中的方案设计，主要解决包括建筑物与周围环境、各种外部条件的协调配合，建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式，建筑与结构、建筑与各种设备等相关技术的综合协调，及如何以更少的材料和劳动力、更少的投资和时间来实现上述各种要求。

建筑方案设计的步骤：

1.任务分析。设计要求的分析、内外环境条件的调查分析、经济技术因素分析、相关资料的调研与搜集。

2.构思。设计立意、方案构思、多方案比较。

3.方案设计及调整。深化方案，然后再深化、再调整，如此往复。

这只是简单的流程，主要是看建筑的性质，越是带有文化类的，前期的调研收集就越重要。

一般性的商业，居住建筑要考虑的东西反而没有那么复杂，因为这方面考虑的都是以人为本，以物为本。这在日常的生活中，我们都比较熟悉。而一个设计要做出建筑的内涵，建筑的文化，这些考虑的就要比较多，同一个东西，能上到艺术的层次，那意义就完全不同。

无论是建筑规划还是景观设计，在研究完场地特性后，方案设计的方向无非就两个选择：

1、如果场地是一块没有任何特点的平地，那设计师就要依据项目，创立设计主题。

2、如果场地本身就有一定的特点，比如是山地、或者是有一定的高差、或者天然山景水景等特点，遇到这样的场地，那设计师要做的无疑就是尊重场地的特点，将其场地优势加以利用改造，做出有地块特色的设计方案。

再者，场地本身有一定的特点，但这些场地优点不足以做方案设计的支撑点的话，那我们就需要把创意和地块特征结合起来。这样的场地其实也属于文中说的第二种场地。而这类的设计思路也是用得比较多的。

1、建筑方案设计的考虑问题

建筑方案的设计构思和特点。

建筑群体和单体的空间处理、平面和竖向构成、立面造型和环境营造、环境分析。

建筑的功能布局和各种出入口、垂直交通运输设施(包括楼梯、电梯、自动扶梯)的布置。

建筑内部交通组织、防火和安全疏散设计。

无障碍和智能化设计方面的简要说明。

当建筑在声学、建筑防护、人防地下室等方面有特殊要求时，应作相应说明。

2、结构设计方案考虑问题

工程概况：1)工程地点、工程分区、主要功能；2)各单体(或分区)建筑的长、宽、高，地上与地下层数，各层层高，主要结构跨度，特殊结构及造型，工业厂房的吊车吨位等。

上部结构及地下室结构方案：1)结构缝(伸缩缝、沉降缝和防震缝)的设置；2)上部从地下室结构选型概述，上部及地下室结构布置说明(必要时附简图或结构方案比选)；3)阐述设计中拟采用的新结构、新材料及新工艺等；简要说明关键技术问题的解决方法，包括分析方法(必要时说明拟采用的进行结构分析的软件名称)及构造措施或试验方法；4)特殊结构宜进行方案可行性论述。

基础方案：有条件时阐述基础选型及持力层，必要时说明对相邻既有建筑物的影响等。

主要结构材料：混凝土强度等级、钢筋种类、钢绞线或高强钢处种类、钢材牌号、砌体材料、其他特殊材料或产品(如成品拉索、铸钢件、成品支座、阻尼器等)的说明等。

3、建筑电气设计考虑问题

工程拟设置的建筑电气系统，变、配、发电系统：1)负荷级别以及总负荷估算容量；2)电源，城市电网提供电源的吧压等级、回路数、容量；3)拟设置的变、配、发电站数量和位置；4)确定自备应急电源的型式、电压等级、容量。

4、给水排水设计考虑问题：

给水：1)水源情况简述(包括自备水源及市政给水管网)；2)用水量及耗热量估算：总用水量(最高日用水量、最大时用水量)，热水供应设计小时耗热量和设计小时热水量，消防用水量(用水量标准、一次灭火用水量)；3)给水系统：简述系统供水方式；4)消防系统：简述消防系统种类、供水方式；5)热水系统：简述热源、供应范围及系统供应力式；6)中水系统：简述设计依据、处理水量及处理方法；7)循环冷却水：重复用水及采取的其他节水、节能减排措施；8)饮用净水系统：简述设计依据、处理方法等。

排水：1)排水体制(室内污、废水的排水合流或分流，室外生活排水和雨水的合流或分流)，污、废水及雨水的排放出路；2)估算污、废水排水量，雨水量及重现期参数等；3)排水系统说明及综合利用；4)污、废水的处理方法。

5、采暖通风与空气调节设计考虑问题：1)工程概况及采暖通风和空气调节设计范围；2)采暖、空气调节的室内设计参数及设计标准；3)冷、热负荷的估算数据；4)采暖热源的选择及其参数；5)空气调节的冷源、热源选择及其参数；6)采暖、空气调节的系统形式，简述控制方式；7)通风系统简述；8)防排烟系统及暖通空调系统的防火措施简述；9)节能设计要点；10)废气排放处理和降噪、减振等环保措施；11)需要说明的其他问题。

6、热能动力设计考虑问题

供热：1)简述热源概况及供热范围；2)锅炉房及场区面积、区域供热时换热站的面积；3)供热负荷估算；4)供热方式及供热参数；5)热力管道的布置及敷设方式；6)水泥、水质、水压要求。

燃料供应：1)燃料来源、种类及性能要求；2)燃料供应范围；3)燃料消耗量估算；4)燃料供应方式；5)废气排放、灰渣储存及运输方式。

其他动力站房：1)站房内容、性质；2)站房的面积及位置；3)简述工艺系统形式；4)用量估算。

7、投资估算文件一般由编制说明、总投资估算表、单项工程综合估算表等内容组成。

投资估算编制说明：1)编制依据；2)编制方法；3)编制范围(包括和不包括的工程项目与费用)；4)主要拄术经济指标；5)其他必要说明的问题。

总投资估算表。由工程费用、其他费用、预备费(包括基本预备费、价差预备费)、建没期贷款利息、铺底流动资金、固定资产投资方向调节税组成。

其他费用、预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金、固定资产投资方向调节税编制内容可参照相关概算文件的规定。

单项工程综合估算表。由各单位工程的建筑工程、装饰工程、机电设备及安装工程、室外工程等专业的工程费用估算内容组成。

在国家经济蓬勃发展的今天，建筑业是一个重要的基础产业，然而，建筑不同于其他工业产品可以不断重复制造，而是需要不断创新。这不但因为建筑具有艺术属性，艺术品是不能重复的，而且也由于建筑具有社会文化属性，各种不同的人、家庭，各种不同的公共活动，需要有各种不同的建筑形态，各种不同的地点，更需要有各种不同的建筑形态。随着时代的变化，也要求建筑形态不断更新，考虑到建筑建造的体量大、造价高、开建后的不可调整，因此项目投建前的方案设计、做为一个项目的发起，意义重大、责任重大。

参考文献：

[1]郁有西建筑模型设计（高等教育艺术设计规划教材）.中国轻工业出版社.2007.

[2]黄亚平.城市空间理论与空间分析[M].东南大学出版社，2002，

[3]刘延杰.后现代商业空间[J].时代建筑，2005(2)，