基于PLC 的大型公共建筑電氣智能化系統設計分析

（云南建投安裝股份有限公司，云南 昆明 650033）

當前，我國大型公共建筑多會采取以PLC 控制技術為核心的電氣智能化系統，連接智能設備與互聯網，構建一體化的智能系統，為大型公共建筑的使用提供便利條件。但實際上，該項技術的應用還存在一定問題，系統設計不合理，無法在大型公共建筑中發揮出最大價值，達不到預期目標的問題依然常見。因此，相關技術人員，必須在分析電氣智能化系統的設計現狀后，逐步調整基于PLC 的大型公共建筑電氣智能化系統的設計方法，提高該系統的實效性。

1 關于建筑電氣智能化

建筑電氣智能化，是通過各類高新技術手段，改變當前的環境、空間規劃，確保建筑的軟件系統與硬件設施能協調發展的一種新技術。而在設計電氣智能化系統時，技術人員會分析建筑的功能性需求及各個功能模塊的連接方式，借助多種高新科技，力求構建出智能化、自動化的電氣系統。該系統的合理應用，還可以進一步降低公共建筑的能耗，順應了綠色環保的可持續發展戰略。

2 大型公共建筑電氣智能化系統設計現狀

2.1 專業設計人員不足、技術水平落后

實際上，電氣智能化系統本質上是各類強、弱電系統的集成系統。大型公共建筑中，功能區域眾多，強、弱電系統交雜，因此，PLC 下的電氣智能化系統復雜度較高，對于各細節處的處理標準較高，需要設計人員具備過硬的專業能力。而電氣智能化系統在我國起步較晚，該技術在大型公共建筑項目上的應用案例并不多，業內的研究或相關培訓較少，致使該領域的專業設計人員不足，技術水平較為落后，在一定程度上限制了該領域的持續發展。

2.2 建設方需求不明確，系統設計難達預期目標

電氣智能化系統并非新興產物，但該系統在大型公共建筑中的應用并不普及，依然還處于探索階段。該系統主要起到優化運營管理、設備管理、安防管理與節能管理這四大方面的作用。而部分大型公共建筑在建設時，建設方僅僅是聽說過該系統，希望可以在建設過程中啟用該系統。但建設方自身對該系統的認知不足，了解并不深入，致使其實際需求不明確，若此時，設計人員根據過往的設計經驗設計系統，極有可能會導致該系統建成后，沒滿足建設方的內心需求或該建筑的管理需求。

2.3 系統架構不合理，智能化作用不顯著

基于PLC 的大型公共建筑電氣智能化系統的構架必須科學、合理，才能真正發揮出其智能作用，確保集成平臺與各子系統間能達成良好的交互，數據互通共享體系完整，方可真正實現智能化管理。而目前，部分公共建筑電氣智能化系統的設計架構并不合理，系統規劃不完善，系統兼容性及可拓展性并不符合要求，無法完成各個子系統的管理工作。

3 基于PLC 的大型公共建筑電氣智能化設計重點

現如今，我國已全面步入信息化時代，人們日常的生活及工作均離不開持續的電力系統供應，因而在大型公共建筑中，智能化電力系統受到了越來越多人的歡迎?；赑LC 的大型公共建筑電氣智能化系統，由強電系統與諸多弱電系統集合而成，各個子系統在PLC 的總控下有序運行。PLC 控制器可通過自身的自適應模糊控制算法，對各電氣設備在運行過程中產生的數據做出監控，分析不同設備運行過程中的誤差及誤差波動，在預設的處理器中，使用代數函數調節控制法，調整電氣設備的運行參數，確保整個電氣化系統的穩定運行。PLC 控制器可以有效提高電氣智能化系統運行算法的精準度，能夠以PLC 總控制器為核心，綜合考慮各電氣設備運行過程中可能存在的全部狀況，并實現智能化調控，確保建筑內的各個設備，均能在總控下有序執行任務，實現強電系統與弱電系統的智能化管理。

4 設計過程

4.1 系統架構設計

基于PLC 設計的智能化總控系統的控制對象，大體可分為建筑內的照明設備、通風設備、安防設備、給排水設備等。在此基礎上，該電氣智能化的系統構架可設置為照明、消防、通風、車輛出入管理系統等幾個主要模塊以及PLC 控制器。

系統構架設計時，要求設計人員將各電氣設備及強弱電力系統，統一歸類到相應的控制模塊下，并為每個子模塊設置相應的感應器及處理裝置，用以采集區域范圍內的詳細信息，完成建筑內部的環境信息采樣及監控工作。傳感器得到的數據參數，可通過網絡通信傳遞給PLC 控制器，控制器內設的邏輯算法可以根據得來的數據信息完成縝密的邏輯運算，分析出當前建筑內部的環境情況，制定出子系統的控制方案，并自動運行程序，實現對建筑內各功能模塊的智能化控制。

4.2 PLC 控制器選用設計

綜合而言，PLC 控制器是該系統的運行核心，因此，設計師必須詳細分析該電氣智能化運行系統的工作重心、該建筑的智能化運行要求及其實用功能，合理選擇PLC 控制器，確保該控制器滿足系統運行需求。選定PLC 控制器后，還需由專業人員使用函數調節法完成控制器的設計及優化，確?？刂破骺稍谧赃m應模糊控制算法下完成精密計算。進一步提高該系統的智能化運行水平。優化控制器時，工作人員應詳細分析當前系統的運行情況，若系統運行誤差明顯，但誤差波動不明顯時，要求由工作人員提升比例因子，降低量化因子，弱化算法的抑制力，提高系統輸出上升率，從而提高降低誤差的速度。若系統誤差不明顯，誤差波動明顯時，則恰好相反，降低比例因子并提升量化因子，提高算法抑制力，避免系統超調。

4.3 消毒通風設計

大型建筑的人流量多，且功能分區相對復雜，建筑內的空氣質量必須滿足不同功能區的具體要求，以提高建筑環境舒適度。因此，大型公共建筑的消毒通風設計是工作重點?；赑LC 技術的消毒通風模塊功能設計具體構架如圖1 所示。

圖1 消毒通風系統架構設計

本方案中，工作人員選用動差式傳感器，用于收集大型公共建筑內各個房間的氣壓數值，并使用了電信號傳輸法完成數據傳輸，為PLC 控制器提供環境數據。傳感器采集到的環境信息，會以電壓信號的形式輸送至A/D轉換器中，在此轉變為數字信號后，直接提供給PLC 控制器完成邏輯運算。運算結束后，控制器會第一時間收到運算結果，便會根據系統內部的預設方案，控制通風消毒系統自動運行。PLC 控制器可以根據不同房間的實時采樣數據，評估建筑內各區域的空氣質量，并控制對應區域范圍內的通風開口程度、新風機停啟、風機轉速等，各區域系統各自獨立，便于PLC 控制器制定個性化控制方案，實現各個區域通風消毒系統的精細化管控。

4.4 消防安全設計

消防安全是大型公共建筑電氣系統的重要組成部分，也是公共建筑建設過程中的重點項目。設計消防安全系統時，應在指定位置加設各類專業的消防探測器，隨后，基于PLC 控制器的內置邏輯算法，分析不同空間內的消防安全信息，確保傳感器及系統能夠快速、準確地識別出建筑內存在的消防安全隱患并及時響應，提高建筑自動化、智能化消防作業水平。設計人員需要分析大型公共建筑不同結構的功能，查閱類似公共建筑的火災特征及發生規律，并合理規劃溫度探測器、煙霧探測器、剩余電流探測器等消防探測器的安裝位置。在設計消防安全系統時，PLC 控制器的主要控制對象，由消防預警系統、消防噴淋系統、消防照明系統共同組成。一旦建筑內部形成火災隱患，探測器會第一時間察覺環境變化，并將數據報告至控制器，隨后由控制器立即分析信息并觸發消防安全控制程序，自動運行消防系統。

4.5 車輛出入管理系統設計

車輛出入管理系統可以將公共建筑停車卡讀卡器作為前端信息收集工具，控制器可直接在內網讀取停車卡讀卡器收集到的車輛信息，并立即對車輛身份做出驗證。若為準入車輛，則立即開啟自動門，嚴控出入人員出入車輛，能有效提高大型公共建筑內部的安全性。另外，車輛出入管理系統的靈活度極高，可根據業主需求適當拓展功能模塊，如計時計費停車、車輛數據統計等功能均可。

5 仿真測試

本文以某大型公共建筑為研究對象，在dSPACE 仿真平臺中，開展了消防監測以及保安控制的仿真測試。

5.1 消防監測測試

本次消防模塊的研究對象為公共建筑一樓。仿真實驗下，本次研究擬定事故為區域范圍內的電氣電路或設備運行溫度，在某一時間或區域內持續上升或出現明顯異常。

在仿真實驗中，消防監測模塊與PLC 控制器的控制下，自動測量并生成了目標房間內的溫度與濕度信息，并通過通信外接口將實時測量信息直接顯示在屏幕上，構建組態，實時監測。

在整個實驗過程中，監控系統的監控情況清晰、準確。

在目標，房間溫度、濕度等指標正常時，該系統運行狀況以監測為主，指示燈為綠色。在目標房間內溫度短時間內持續上升，存在異常時，指示燈變為黃色，并發出明顯的聲音預警。在溫度持續上升出現變電箱漏電等嚴重事故后，指示燈立即轉變為紅色。

本次仿真實驗結果證明，該電氣自動化系統可在火災發生初期或未發生階段做出明確預警。

5.2 保安控制測試

本次保安控制測試對象為外圍區域電動門，測驗本系統車輛出入管理的智能化水平。本次研究主要針對車輛出入的身份驗證功能以及電動門的自動報警功能。因此，工作人員設計了幾臺身份信息不同的車輛駛入或駛出，查驗了外圍區域電動門的智能化出入管理功能。實驗結果如圖2。

圖2 外圍區域電動門仿真實驗測試結果

在本次仿真平臺中的保安系統控制測試中，該系統體現出了較高的智能化水平，確認車輛出入管理模塊可準確、有效地識別車輛信息，并實現報警功能的智能化管控，能進一步提高公共建筑的安全性。

6 結語

大型公共建筑是我國的公共基礎設施，功能復雜、人流量極多。在現代化社會發展下，大型公共建筑應具備智能化功能，可以基于現場環境自動響應并調整各個子系統及搭載的電氣功能模塊。目前，PLC 技術下的電氣智能化系統在大型公共建筑中應用趨于普遍。因此，相關工作人員必須對該系統的設計要點做出詳細分析，優化該系統的設計思路與設計方法，提高基于PLC 的大型公共建筑電氣智能化系統的有效性。