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摘要：基于电气自动化在建筑工程的结合，从技术结构、专业内容、实施手段和技术的发展趋势上， 多方面阐述了电气与自动化在工程实践中的关系， 指出电气与自动化将互相嵌入、 完全融合为一体，工程实践活动将紧密围绕整个系统所体现的电气的智能化、自动控制的彻底分散化、网络的扁平化和开放化而进行。
关键词： 现场总线、嵌入技术、网络技术、电气自动化、工程设计
Abstract: based on the electrical automation in the combination of construction projects, from technical structure, professional content, implement means and the development trend of the technology of, the aspects of electrical and automation engineering practice in the relationship, and points out that the electrical and automation will each other completely embedded, blended, engineering practice activities will be focusing on the whole system embodies the electrical intelligent, automatic control of separation, the flat network thoroughly and KaiFangHua.
Keywords: field bus, the embedded technology, network technology, electrical automation, engineering design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1、引言：
一个工程项目的完成，设计和施工是两个工程实践活动的重要环节。在传统的工程设计活动中，电气和自动化是两个不同的专业，分别由两部分不同专业的人员来协调、配合完成，从而也就决定了整个工程项目在施工过程，以及以后的安装调试、验收、甚至工程项目完成以后的运行管理过程，电气和自动化也是由两个专业的不同人员来进行的。
随着计算机控制技术、网络技术及电子信息技术的发展，电气设备的智能化、自动化设备的网络化得到了突飞猛进的发展，使得电气技术和自动化技术相互交融、渗透、在工程项目的设计、施工实践活动中电气和自动化界面很难以清晰界定，导致了不必要的冲突、重复和协调工作的增加。
2、传统的电气与自动化
在传统的工程项目中，电气技术主要涉及由电气设备实现对用电设备的供配电、对用电设备的控制、保护和计量，通常由分立的、物理的机电设备来完成。自动化技术主要涉及实现用户对生产的控制和管理的需要、通常由仪表、执行器、控制器、计算机、控制网络和软件来实现这些功能。电气设备和自动化系统是由电缆或信号线联结起来的。
典型的自动控制系统结构一般分设三级。操作管理级、控制级和现场设备级。通过网络实现系统的通信、如图1。电气部分在现场设备级与自动控制系统相连接。
控制级由控制器系统、网络构成，完成系统对现场信号的采集、 处理和控制的功能， 常用的有可编程序控制器（PLC）产品，过程控制产品等，如 A-B公司：
现场设备级由各种电气设备构成，作用是为控制级提供系统的输入/输出（I/O）信号、 就地控制现场设备、对现场设备的保护等。主要有高低压变配电设备、电气设备就地控制装置等电气设备和一次仪表、执行器、变频器等仪表装置。
2.1电气的工程实践内容：
2.1.1根据用电设备的用电负荷、负荷特点、用电设备的分布情况和供电情况等， 进行高低压变电和配电系统设计、用电设备的一次电气设计。
2.1.2根据供电的条件、要求和用电设备的要求和特点对高低压变配电系统进行二次计量、 保护和控制的设计。
2.1.3 根据工艺控制要求、自动控制系统的要求，对用电设备的二次控制回路、现场就地控制装置等进行设计。
2.1.4对电缆敷设进行设计。
2.1.5 施工阶段进行电缆的敷设、连接和对电气设备的安装调试。
2.2自动化的工程实践内容：
2.2.1根据工艺要求、被控电气设备与工艺流程的相关性、被控电气设备的可靠性和被控电气设备的分布情况等，对自动控制系统的结构进行设计。
2.2.2确定自动控制系统的信号种类和规模数量即确定系统的输入/输出信号(I/O) 对自动控制系统进行硬件配置设计.
2.2.3 对电气的高低压变配电系统的各个现场控制装置明确需求条件（信号和性能）、 明确各个现场测量仪表和一次执行装置的位置。
2.2.4对系统（I/O）信号的位号编制.
2.2.5 根据工艺要求，进行自控系统控制流程框图的设计。
2.2.6对电缆敷设进行设计。
2.2.7根据设计内容实现自动控制系统软件配置设计。
2.2.8施工阶段进行电缆的敷设、连接，对各个现场仪表、一次执行装置和系统硬件设备的安装调试、软件编制、系统功能调试等。
电气和自动化的工程实践活动是平行进行的，在过程中互提测控条件，在确定本方内容时，落实和确认对方的条件内容。电气和自动化在工程实践中界限清晰，分别由电气和自动化的工程技术人员依据统一的现场信号标准、统一的控制和管理原则，根据设计和施工标准、规程规范进行，协调完成整个的工程实践活动。
3、现场总线技术的发展
现场总线技术的发展和应用使得电气系统的高低压变配电装置中的综合保护控制器、综合电量计算器、自动空气断路器、马达控制中心的软启动器，變频器的可控硅触发数字控制器等实现了与控制处理器、通信装置的一体化结构和功能，这些电气设备在同一总线通信协议基础上与现场过程仪表、阀门电动装置调节控制器、PLC 控制器等直接与计算机实现设备间的数据通信，使得测量和控制彻底地分散于现场设备层。系统从“分散控制”发展到“现场控制”将控制功能分散到现场设备，使控制系统的结构趋于扁平化。
电气和自动化的工程实践活动是平行、并交叉进行的，在过程中互相渗透、交融，合二为一。电气与控制、电气设备与仪表彻底一体化。由工程技术人员依据统一的现场信号标准、 统一的通信协议、统一的控制和管理原则，根据设计和施工标准、规程规范进行完成整个的工程实践活动。
4、嵌入技术的发展
随着嵌入技术的发展和以太网的广泛应用，基于Ethernet的工业控制系统便应运而生，如图2。 基于Ethernet的工业控制系统使网络成为透明的、覆盖整个企业范围的应用实体， 代表了新一代控制系统的必然趋势。
Ethernet 贯穿整个系统的各个层次，使现场级、控制级、管理级在垂直层面得以方便集成，网络结构得到实质性的简化，通过授权IP地址，用户可在任意Ethernet终端上实现对被控设备的访问、控制和组态编程。
利用嵌入技术使Ethernet 到达传感器和执行器，实现现场设备与网络的连接。具有远程浏览功能，实现对远程现场设备的状态监控，并将设备诊断技术与信息技术相结合，用网络化远程监控设备在现场设备上建立状态检测点，在设备出现异常时，网络化监测点会通过网络传呼机、电子邮件等方式及时向工程师发出报警信息，对异常现象作出响应。
从现场总线技术的发展和对电气或自动化现场设备性能要求上，未来嵌入式控制装置在现场设备上的应用将越来越广泛，而现场总线的通信协议种类必将越来越少，趋于更统一和更标准，现场总线上的全部节点设备为分布式结构、智能化、分布式、扁平化开放性的基于Ethernet 的工业控制系统将是构成生产过程和生产管理系统的主要形式，其快速、 高效、 可靠、低成本、数据共享和故障点减少的特点在工程实践中将产生显著效益。
5、电气和自动化在建筑工程结合
在整个的工程实践中，简化了设计流程和施工流程。 不用传统设计时考虑集中的二次信号 、计量、保护系统设备和自动化系统之间的预留互联条件，只要按用电设备要求、工艺控制要求进行高低压变配电系统、 用电设备就地控制装置的一次电气设计和仪表系统设计即可； 施工过程中在设备安装、电缆敷设连接后，直接进行调试，减少了两个专业之间的配合调试避免了两部分人员分头进行的现象。
整个系统电气与自动化互相嵌入、完全融合，体现在电气的智能化、自动控制的彻底分散化、网络的扁平化和开放化。
6、结束语
随着嵌入式控制装置和现场总线技术的发展与应用，要求从事电气与自动化的工程技术人员即具备传统的电气专业知识，又具备自动化专业知识，还要具备网络知识 计算机及软件知识。
在不久的将来，通过互联网络，不论是设备供货商、项目设计人员，还是企业生产管理者均可对设备和生产流程进行在线、离线或远程的技术支持和调试。
参考文献：
1、袁鹏飞Ethernet 网络建设与应用开发（M）.北京：人民邮电出版社,2002
2、何衍庆.集散控制系统原理与应用（M）北京：化学工业出版社，2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词： 现场总线、嵌入技术、网络技术、电气自动化、工程设计
Abstract: based on the electrical automation in the combination of construction projects, from technical structure, professional content, implement means and the development trend of the technology of, the aspects of electrical and automation engineering practice in the relationship, and points out that the electrical and automation will each other completely embedded, blended, engineering practice activities will be focusing on the whole system embodies the electrical intelligent, automatic control of separation, the flat network thoroughly and KaiFangHua.
Keywords: field bus, the embedded technology, network technology, electrical automation, engineering design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1、引言：
一个工程项目的完成，设计和施工是两个工程实践活动的重要环节。在传统的工程设计活动中，电气和自动化是两个不同的专业，分别由两部分不同专业的人员来协调、配合完成，从而也就决定了整个工程项目在施工过程，以及以后的安装调试、验收、甚至工程项目完成以后的运行管理过程，电气和自动化也是由两个专业的不同人员来进行的。
随着计算机控制技术、网络技术及电子信息技术的发展，电气设备的智能化、自动化设备的网络化得到了突飞猛进的发展，使得电气技术和自动化技术相互交融、渗透、在工程项目的设计、施工实践活动中电气和自动化界面很难以清晰界定，导致了不必要的冲突、重复和协调工作的增加。
2、传统的电气与自动化
在传统的工程项目中，电气技术主要涉及由电气设备实现对用电设备的供配电、对用电设备的控制、保护和计量，通常由分立的、物理的机电设备来完成。自动化技术主要涉及实现用户对生产的控制和管理的需要、通常由仪表、执行器、控制器、计算机、控制网络和软件来实现这些功能。电气设备和自动化系统是由电缆或信号线联结起来的。
典型的自动控制系统结构一般分设三级。操作管理级、控制级和现场设备级。通过网络实现系统的通信、如图1。电气部分在现场设备级与自动控制系统相连接。
控制级由控制器系统、网络构成，完成系统对现场信号的采集、 处理和控制的功能， 常用的有可编程序控制器（PLC）产品，过程控制产品等，如 A-B公司：
现场设备级由各种电气设备构成，作用是为控制级提供系统的输入/输出（I/O）信号、 就地控制现场设备、对现场设备的保护等。主要有高低压变配电设备、电气设备就地控制装置等电气设备和一次仪表、执行器、变频器等仪表装置。
2.1电气的工程实践内容：
2.1.1根据用电设备的用电负荷、负荷特点、用电设备的分布情况和供电情况等， 进行高低压变电和配电系统设计、用电设备的一次电气设计。
2.1.2根据供电的条件、要求和用电设备的要求和特点对高低压变配电系统进行二次计量、 保护和控制的设计。
2.1.3 根据工艺控制要求、自动控制系统的要求，对用电设备的二次控制回路、现场就地控制装置等进行设计。
2.1.4对电缆敷设进行设计。
2.1.5 施工阶段进行电缆的敷设、连接和对电气设备的安装调试。
2.2自动化的工程实践内容：
2.2.1根据工艺要求、被控电气设备与工艺流程的相关性、被控电气设备的可靠性和被控电气设备的分布情况等，对自动控制系统的结构进行设计。
2.2.2确定自动控制系统的信号种类和规模数量即确定系统的输入/输出信号(I/O) 对自动控制系统进行硬件配置设计.
2.2.3 对电气的高低压变配电系统的各个现场控制装置明确需求条件（信号和性能）、 明确各个现场测量仪表和一次执行装置的位置。
2.2.4对系统（I/O）信号的位号编制.
2.2.5 根据工艺要求，进行自控系统控制流程框图的设计。
2.2.6对电缆敷设进行设计。
2.2.7根据设计内容实现自动控制系统软件配置设计。
2.2.8施工阶段进行电缆的敷设、连接，对各个现场仪表、一次执行装置和系统硬件设备的安装调试、软件编制、系统功能调试等。
电气和自动化的工程实践活动是平行进行的，在过程中互提测控条件，在确定本方内容时，落实和确认对方的条件内容。电气和自动化在工程实践中界限清晰，分别由电气和自动化的工程技术人员依据统一的现场信号标准、统一的控制和管理原则，根据设计和施工标准、规程规范进行，协调完成整个的工程实践活动。
3、现场总线技术的发展
现场总线技术的发展和应用使得电气系统的高低压变配电装置中的综合保护控制器、综合电量计算器、自动空气断路器、马达控制中心的软启动器，變频器的可控硅触发数字控制器等实现了与控制处理器、通信装置的一体化结构和功能，这些电气设备在同一总线通信协议基础上与现场过程仪表、阀门电动装置调节控制器、PLC 控制器等直接与计算机实现设备间的数据通信，使得测量和控制彻底地分散于现场设备层。系统从“分散控制”发展到“现场控制”将控制功能分散到现场设备，使控制系统的结构趋于扁平化。
电气和自动化的工程实践活动是平行、并交叉进行的，在过程中互相渗透、交融，合二为一。电气与控制、电气设备与仪表彻底一体化。由工程技术人员依据统一的现场信号标准、 统一的通信协议、统一的控制和管理原则，根据设计和施工标准、规程规范进行完成整个的工程实践活动。
4、嵌入技术的发展
随着嵌入技术的发展和以太网的广泛应用，基于Ethernet的工业控制系统便应运而生，如图2。 基于Ethernet的工业控制系统使网络成为透明的、覆盖整个企业范围的应用实体， 代表了新一代控制系统的必然趋势。
Ethernet 贯穿整个系统的各个层次，使现场级、控制级、管理级在垂直层面得以方便集成，网络结构得到实质性的简化，通过授权IP地址，用户可在任意Ethernet终端上实现对被控设备的访问、控制和组态编程。
利用嵌入技术使Ethernet 到达传感器和执行器，实现现场设备与网络的连接。具有远程浏览功能，实现对远程现场设备的状态监控，并将设备诊断技术与信息技术相结合，用网络化远程监控设备在现场设备上建立状态检测点，在设备出现异常时，网络化监测点会通过网络传呼机、电子邮件等方式及时向工程师发出报警信息，对异常现象作出响应。
从现场总线技术的发展和对电气或自动化现场设备性能要求上，未来嵌入式控制装置在现场设备上的应用将越来越广泛，而现场总线的通信协议种类必将越来越少，趋于更统一和更标准，现场总线上的全部节点设备为分布式结构、智能化、分布式、扁平化开放性的基于Ethernet 的工业控制系统将是构成生产过程和生产管理系统的主要形式，其快速、 高效、 可靠、低成本、数据共享和故障点减少的特点在工程实践中将产生显著效益。
5、电气和自动化在建筑工程结合
在整个的工程实践中，简化了设计流程和施工流程。 不用传统设计时考虑集中的二次信号 、计量、保护系统设备和自动化系统之间的预留互联条件，只要按用电设备要求、工艺控制要求进行高低压变配电系统、 用电设备就地控制装置的一次电气设计和仪表系统设计即可； 施工过程中在设备安装、电缆敷设连接后，直接进行调试，减少了两个专业之间的配合调试避免了两部分人员分头进行的现象。
整个系统电气与自动化互相嵌入、完全融合，体现在电气的智能化、自动控制的彻底分散化、网络的扁平化和开放化。
6、结束语
随着嵌入式控制装置和现场总线技术的发展与应用，要求从事电气与自动化的工程技术人员即具备传统的电气专业知识，又具备自动化专业知识，还要具备网络知识 计算机及软件知识。
在不久的将来，通过互联网络，不论是设备供货商、项目设计人员，还是企业生产管理者均可对设备和生产流程进行在线、离线或远程的技术支持和调试。
参考文献：
1、袁鹏飞Ethernet 网络建设与应用开发（M）.北京：人民邮电出版社,2002
2、何衍庆.集散控制系统原理与应用（M）北京：化学工业出版社，2002
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。