羅辰宇

合力光橋智慧科技（北京）有限公司 北京 100000

引言

機(jī)電工程內(nèi)容構(gòu)成復(fù)雜，涉及各類機(jī)械設(shè)備的研發(fā)設(shè)計、安裝施工，以及自動化控制。例如，在建筑行業(yè)的機(jī)電工程與消防、給排水、電氣、暖通空調(diào)等分部項目相關(guān)，而在電力行業(yè)，則與電力系統(tǒng)建設(shè)、輸配電網(wǎng)，以及電力數(shù)值的計算與配電密切關(guān)聯(lián)[1]。從當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中的應(yīng)用場景看，機(jī)電工程已獲得廣泛應(yīng)用。尤其在進(jìn)入新時代后，我國先后實施了互聯(lián)網(wǎng)加改革，推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與數(shù)字化升級，有效推動了機(jī)電工程與電氣自動化技術(shù)的深度融合，為人們的生產(chǎn)與生活提供了有效的技術(shù)支持。因此，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展階段，有必要增強對機(jī)電工程自動化技術(shù)的應(yīng)用研究。

1 電氣自動化概述

電氣工程及自動化被簡稱為電氣自動化，是機(jī)械硬件與系統(tǒng)軟件資源融合的結(jié)果，兼具理論與技術(shù)雙重屬性。作為一種控制系統(tǒng)，包括了電源、中央處理單元（CPU）、編程器、電路（輸入電路與輸出電路），以及多個系統(tǒng)程序存儲器（如圖1）。從當(dāng)前電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗看，在電力、交通、工業(yè)等諸領(lǐng)域均獲得了廣泛應(yīng)用，實踐重點集中在機(jī)電工程中對電氣自動化技術(shù)應(yīng)用方面。近年來，在新一輪工業(yè)化改革浪潮推動化，在電氣自動化技術(shù)中擴(kuò)大了技術(shù)要素配置比例，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)，以及人工智能技術(shù)等，將傳統(tǒng)時期的半自動化，提升到全自動化水平。從該技術(shù)的應(yīng)用趨勢看，正在向著智能化方向轉(zhuǎn)型升級。因而，在當(dāng)前階段的此類技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用優(yōu)勢獲得了大幅度增加。

圖1 電氣自動化控制系統(tǒng)示意

2 電氣自動化在機(jī)電工程中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 開展自動化監(jiān)測管理

電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用時以電氣設(shè)計與自動化技術(shù)作為核心，通過對電子信息技術(shù)與智能化技術(shù)的應(yīng)用已實現(xiàn)了綜合實踐。從當(dāng)前在機(jī)電工程中的應(yīng)用效果看，能有效開展自動化監(jiān)測管理[2]。例如，在機(jī)電一體化裝置應(yīng)用中，通過設(shè)計電氣自動化控制系統(tǒng)，將機(jī)電設(shè)備的伺服、數(shù)控、操作臺、編程器等系統(tǒng)統(tǒng)一起來，借助數(shù)據(jù)中心進(jìn)行智能控制。同時，利用傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、各類組成構(gòu)件之間的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，可以有效實現(xiàn)對其裝置的運行監(jiān)測與安全管理。再如，當(dāng)前應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)后，能夠?qū)鞲衅鞑杉降臄?shù)據(jù)與機(jī)電一體化裝置運行中生成的數(shù)據(jù)，通過清洗與存儲全部轉(zhuǎn)入到實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，借助信息編碼、分類、提取、分析、生成報表、應(yīng)用等基本流程，為整個機(jī)電工程的自動化監(jiān)測與實時故障診斷，以及預(yù)警等提供可靠依據(jù)，提升機(jī)電工程的使用效果等。

2.2 促進(jìn)智能化設(shè)備應(yīng)用

目前，機(jī)電工程在生產(chǎn)與生活領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，但是重點應(yīng)用仍然集中在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。近年來通過工業(yè)企業(yè)對舊設(shè)備的改造升級與對新設(shè)備的購置，在整體上提升了機(jī)電設(shè)備的智能化水平。此類智能化設(shè)備在實際應(yīng)用中，需要借助電氣自動化技術(shù)，為其提供較高水平的智能化管控，保障其能夠在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了充分應(yīng)用，發(fā)揮其應(yīng)有的功用。從實踐經(jīng)驗看，自“十四五”建設(shè)時期以來突出了高質(zhì)量發(fā)展主題，工業(yè)企業(yè)普遍擴(kuò)大了數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用比例，促進(jìn)了電氣自動化技術(shù)與云計算技術(shù)與人工智能技術(shù)的資源融合，而且推動了虛擬數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。在這種情況下要推動工業(yè)4.0目標(biāo)的實踐，需要透過電氣自動化技術(shù)在智能化設(shè)備的應(yīng)用為其提供動力因子。

3 機(jī)電工程電氣自動化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 以電力行業(yè)機(jī)電工程的應(yīng)用為例

電力行業(yè)機(jī)電工程規(guī)模大，功能多，伴隨著電力行業(yè)的工業(yè)化改革與產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，電力系統(tǒng)的智能化水平越來越高，由此也造成了機(jī)電工程的復(fù)雜化。在這種情況下，應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，有利于滿足當(dāng)前的實際需求。以火力發(fā)電廠機(jī)電工程中的對于電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用為例：

首先，在電力設(shè)備保護(hù)方面，針對裝置保護(hù)、繼電保護(hù)，將保護(hù)裝置連接后可以直接借助電氣自動化控制系統(tǒng)向各類電氣設(shè)備發(fā)送操作指令，使其在限定條件下獲得可靠運行。同時，基于PLC控制的電氣系統(tǒng)借助計算機(jī)能夠?qū)^電器的熱工參量、關(guān)聯(lián)電氣進(jìn)行狀況評估，然后構(gòu)建一體化的保護(hù)回路，提升控制水平[3]。尤其在防雷保護(hù)方面，電力機(jī)電工程的智能化控制需求較大，當(dāng)增設(shè)防雷器后可以將其納入到電氣自動化控制系統(tǒng)，達(dá)到對各類設(shè)備與防雷系統(tǒng)的綜合保護(hù)。

其次，供電系統(tǒng)、配網(wǎng)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、應(yīng)急搶修指揮系統(tǒng)，與電氣自動控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)后，相當(dāng)于對機(jī)電工程進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)布置，使每個系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備形成了全面關(guān)聯(lián)，此時能夠借助聯(lián)鎖保護(hù)方式，完成日常運行監(jiān)測與設(shè)備異常時的切斷閘門管理等，以此對故障進(jìn)行有效隔絕，對各類機(jī)電設(shè)備的保護(hù)，以及保障電力系統(tǒng)的安全運行。同時，在供電系統(tǒng)的人工補償技術(shù)、電網(wǎng)調(diào)度中的監(jiān)測系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)，以及配套的變電站運行故障監(jiān)測等方面應(yīng)用電氣自動化技術(shù)后，優(yōu)化了原來的技術(shù)與系統(tǒng)，提高了智能化設(shè)備的應(yīng)用效果。以故障診斷為例，火電廠現(xiàn)階段形成了對改造設(shè)備與新設(shè)備的關(guān)聯(lián)應(yīng)用，舊設(shè)備應(yīng)用時存在穩(wěn)定性較差、運行效率較高、故障發(fā)生概率較大的問題。在這種情況下，通過引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立故障范例庫，可以通過對機(jī)電設(shè)備運行狀況的在線監(jiān)測與故障自動化診斷，達(dá)到故障監(jiān)測、識別、預(yù)警、分析、處理的多重目標(biāo)。故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示（見下頁）。

圖2 火電廠機(jī)電工程電氣自動化技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用示意

第三，火力發(fā)電廠機(jī)電工程中，為了實現(xiàn)電氣自動化技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用，部分企業(yè)已經(jīng)結(jié)合5G技術(shù)、WIFI網(wǎng)絡(luò)、云平臺，促進(jìn)了機(jī)電設(shè)備全通信控制，而且在機(jī)電工程后臺管理中，通過電氣自動化控制系統(tǒng)中的運行功能、監(jiān)視功能、控制功能、邏輯分析功能的綜合應(yīng)用，將電系統(tǒng)的云平臺，與機(jī)電設(shè)備方面的電氣自動化控制管理平臺進(jìn)行了云關(guān)聯(lián)，一方面借助云安全防護(hù)技術(shù)，增強了網(wǎng)絡(luò)安全管理，另一方面則利用電氣自動控制系統(tǒng)，達(dá)到了對機(jī)電工程運行的監(jiān)測管理。另外，將重點集中到熱工藝聯(lián)鎖后，使單元爐機(jī)組中的機(jī)、電、爐三類設(shè)施實現(xiàn)了統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，增加了MIS（信息管理系統(tǒng)），能夠?qū)C(jī)電設(shè)備前端采集到數(shù)據(jù)統(tǒng)一到數(shù)據(jù)庫，并通過統(tǒng)一單元爐機(jī)組的創(chuàng)建，實現(xiàn)對其能耗與損耗的監(jiān)測、控制，并將其推進(jìn)到智能化發(fā)展水平。由于在數(shù)據(jù)方面實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化管理目標(biāo)，為后續(xù)的信息分析工作提供了必要條件，也使信息編碼效率與利用效果獲得了大幅度提升。

3.2 以建筑行業(yè)機(jī)電工程的應(yīng)用為例

現(xiàn)代建筑行業(yè)日新月異，新技術(shù)、新材料的應(yīng)用推動了建筑類型的創(chuàng)新，生產(chǎn)建造工藝也隨之發(fā)生了變化。為了滿足其多功能應(yīng)用需求，提升建筑品質(zhì)，建筑中普遍增加了機(jī)電工程種類與數(shù)量。

建筑項目機(jī)電工程包括了機(jī)電設(shè)備預(yù)埋件施工、安裝施工、調(diào)試運行，以及運維管理等多個環(huán)節(jié)。對于電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，要求前期的施工作為基本條件。例如，在電氣分部項目中，涉及管線的埋設(shè)、配電箱、配電柜、開關(guān)與插座盒子、橋架的安裝，以及電纜敷設(shè)等。完成此類準(zhǔn)備工作后，需要進(jìn)行配電室配電柜的安裝，并保障電氣自動化技術(shù)的有效應(yīng)用。

以配電系統(tǒng)運行中對電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用為例，通過PLC控制與通信技術(shù)進(jìn)行融合，然后將各類機(jī)電設(shè)備（電梯、水泵、電氣設(shè)備、電源開關(guān)、用戶配電箱、電纜、配電柜）進(jìn)行全面關(guān)聯(lián)，具體關(guān)聯(lián)時主要通過設(shè)置傳感器與執(zhí)行器完成，電氣自動化控制系統(tǒng)只僅需要通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)，對其開展數(shù)據(jù)清洗→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)提取→數(shù)據(jù)分析→生成報表→開展管理，即可實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的監(jiān)測管理目標(biāo)[4]。但是，隨著此類設(shè)備智能化程度的提升，需要進(jìn)行相反電源切換，提高各級別聯(lián)鎖功能自動化水平，阻斷電力事故。在這種情況下，可以在電氣自動化控制系統(tǒng)中，根據(jù)實際需求構(gòu)建以“設(shè)備感知層→數(shù)據(jù)通信層→數(shù)據(jù)管理層→應(yīng)用層”的基本結(jié)構(gòu)，在傳感器之外，增加安防監(jiān)測、視頻監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控，將其與機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測關(guān)聯(lián)起來，構(gòu)成四維一體的感知層。然后，通過終端處理單元將清洗與存儲的數(shù)據(jù)通過傳輸層中的光纖與無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到電氣自動化控制系統(tǒng)所在的平臺，此時能夠?qū)⑾到y(tǒng)平臺分析后生成的數(shù)據(jù)報表直接發(fā)送到應(yīng)用層，使其通過大展展示與移動應(yīng)用實現(xiàn)智能監(jiān)測與管理等。

4 結(jié)束語

總之，機(jī)電工程在生產(chǎn)與生活中獲得了廣泛應(yīng)用，要提升其應(yīng)用效果，離不開對自動化技術(shù)的實時更新與升級。通過以上初步分析可以看出，電氣自動化技術(shù)內(nèi)涵豐富、功能多元，通過擴(kuò)大技術(shù)要素的配置比例，已經(jīng)實現(xiàn)了半自動向全自動的全面轉(zhuǎn)型升級，由此增強了電氣自動化技術(shù)在機(jī)電工程中的應(yīng)用優(yōu)勢。因而，應(yīng)結(jié)合高質(zhì)量發(fā)展主題，在各行業(yè)諸領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大電氣自動化技術(shù)與機(jī)電工程的融合應(yīng)用。尤其在與國民經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)的建筑、交通、電力、制造業(yè)等領(lǐng)域，應(yīng)根據(jù)實際的機(jī)電工程類型、規(guī)模、實際管理需求等，增強對電技術(shù)自動化技術(shù)的多元應(yīng)用，以此為我國各行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支持。