电气设计和自动化设计的融合探析

张姝

摘要：随着我国大力推进改革开放，自动化设计因为其灵活的运用已经融入到我国诸多的行业和企业发展当中，特别是在很多汽车先相关的零件设计中电气设计与自动化设计的发展。因此，本文针对电气设计和自动化设计在汽车相关部件设计方面的融合发展和信息交流方式做出适当调整，旨在实现机电一体化。笔者通过多年对机电设计和自动化相对理论和技术的研究，通过自身多年实践工作经验，对其融合发展提出了更新的发展方向和对策研究。

Abstract： With the vigorous promotion of reform and opening up in China， automatic design has been integrated into the development of many industries and enterprises in China because of its flexible application， especially in the development of electrical design and automatic design in many automobile related parts design. Therefore， this paper makes appropriate adjustments for the integrated development and information exchange mode of electrical design and automation design in the design of automobile related components， in order to realize mechatronics. Through many years of research on the relative theory and technology of electromechanical design and automation， and through many years of practical work experience， the author puts forward new development directions and Countermeasures for its integrated development.

关键词：电气设计;自动化设计;融合发展

Key words： electrical design;automation design;integrated development

中图分类号：F407.67                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0241-02

0  引言

在大多数人的理解当中，工程设计对于电气和自动化的设计是由专门不同的两方面专业人才来进行配合和协调完成的，对于这两方面的专业知识，其实在多数理论和实践基础研究中都表明，在汽车内燃机和发动机方面两者有大部分可以融合的发展方向，并且在工程完成之后的安装调试验收，運行管理等等各方面要求也有相似点和共通之处。因此，我们可以从这一方面作为切入点，设计研究关于电气设计与自动化设计的融合发展方向，广泛吸纳这样多方位发展人才和专业人士进行实地实践。

1  电气设计与自动化设计的基本概述

1.1 电气设计和自动化设计的专业特征  在电气设计方面，更多的专业从事人员考虑方向，用电设备的实际耗能量和具体分布位置是从用户要求以及设备性能等各方面硬件要求出发的。所以，其设计方面有更多的人为控制因素和主观能动性，充分结合用户对汽车内燃机和发动机的实际需求和有关设备的管理要求，同时，调配好人员工作密度和人员工作工程量，使得电气设计施工过后的二次修复、售后管理以及能源损耗降到最低。在设计自动化过程中，应当较为详细地分析用户的设计要求，通过对相关设备和运行状况的合理化推测，通过推测结果对相关设备进行自动化设计管理，将更多的设计感放在基础项目的完成上和相关施工部分的管理上。由此可见，自动化设计实际上是对汽车内燃机和发动机的实际要求和系统更新程度的具体化设计，同时，要尤为注意发动机自动化设计过程当中信号、信息的运输和数据的处理，通过对信号的控制和数据运算处理的效率来从根本上避免出现信息失误和信号相互干扰的问题出现。自动化设计的专业性和更新效率是随着时代不断发展的，也是随着科技不断进步的，实际上，自动化设计对于发动机的生产设计技术是有更高的要求，同时，对于操作人员的专业能力也有一定的考验，要实际考虑到系统功能的完善性和系统的准确性，以及硬件设备的协调性。只有这样才能保证电气设计和自动化设计的精准对接和实际信息传导效率。

1.2 电气设计和自动化设计的差异性  在传统意义上，电气设计和制造过程当中用到的是相对独立的构件和机械，用以达到控制计量及保护设备及工程项目的目的，从而使得与其他各部分工程结构配合，利用功能的融合性较高的特点达到用户使用要求。而自动化系统相对于电气设计来说，更加注重对于软件、硬件的组合使系统功能，其功能管理相对独立，这就使得它凌驾于其他部门之上，通过信号和信息传导进行信息沟通和施工数据的相互交流。因此，在多数工业设计和项目施工中，电气设计和自动化设计两者之间是相互独立存在的，主要通过不同的制造商来完成设计与施工建造，从现阶段来看，两者之间的关联相对来说较大，交融程度也并不是很高[1]。

2  电气设计与自动化设计融合发展优势

在电气设计和施工过程当中，很多现场设备可以使用总线完成连接工作，这就使得各部分的通讯信息设备都有相对独立的信息储存和数据处理能力。这就为自动化设计的融入提供了可能道路，也使得自动化设计可以完全切入到电气设计的信息传导和数据处理工作当中，特别是在汽车发动机设计中进一步深化机电一体化芯片嵌入领域，使得电气设计和施工过程的效率和精准程度大幅提高，提高了发动机和内燃机的契合程度，同时也确保了现场设备层中测量以及控制分散化的顺利完成[2]。

由于传统意义上电气设计和自动化设计是相对独立的两个部分，因此，在工程运行的现场，管理人员往往较为复杂，两部分之间的人员专业交流和相对信息沟通都存在着巨大的差异，使得更多的信息对接出现问题，很多技术融合达不到实际要求，造成了很多的财产损失和工程时间拖沓。尤其在汽车发动机设计方面，在实现电气设计与自动化设计融合之后，现场汽车的发动机相关零件组装管理人员能够在通讯总线的人机界面上利用DDE信息控制的方式，在应用商业化通用的多平台，监控软件实行全方面、动态化的电气设计，管理和监控模式，实施系统管理也不再受到时间和地域空间限制，保证了发动机的生产管理受到企业的全方位监控。这就为电气设计的施工和工作监控带来了更多的便利性，同时，也使得电气设计和自动化设计的相对设计方向和设计程度都有了统一化的标准，这也保证了其功能和规格更加符合用户需求。通过实地调查研究，我们发现已经有很多大型现场总线组织共同制定了多个现场总线通讯协议。这虽然为自动化设计的融入增加了难度，但是我们可以从中再找出新的切入点。

例如，我们可以实现仪器、控制器以及嵌入式控制装置加入到汽车的发动机设计施工过程当中，达到共同通讯协议，这样就保证了单方面数据的收集工作和处理工作更加便捷高效，同时，利用总线进行相对快捷的连接，保证了发动机的相关信息能和内燃机有更充分的接触和交流，在一定程度上提升了产品的安全系数。

3  电气设计和自动化设计在工程实践中的融合策略

3.1 汽车内燃机和变电站自动化

基于台架试验的特殊性，汽车内燃机实验室的规划设计与一般的工业设计有很大的差异，这就需要试验工程师提出尽可能详细的、正确的工艺条件，而建筑师则要尽可能地考虑到内燃机实验室的试验条件，进行合理的设计。实际上，内燃机实验室的规划设计不能只考虑建筑上的要求，更重要的是要考虑内燃机实验室专业上的需要。由此，我们不得不提变电站，它是电气设计当中必不可少的环节，他直接关系到了电能的安全使用和正常运输，同时在工程施工过程当中，有保证能量的充足利用和工程的进行。因此，变电站的维护和工作运营状态以及监控信息收集过程在过去都是由人工操作和相关部门的工作人员完成的，在多数工作中，我们发现了很多现实存在的问题，例如，工作效率低下，很难掌握具体的信息数据，第二，工作状态不积极，容易出现信息滞后，缺乏时效性的问题，第三，由于数据信息量较大，数据资料容易丢失，在收集和处理过程当中，出错率也较高且效率却不高。同时变电站要基本实现动态化信息管理，这就导致多项数据资料丢失程度很大，被篡改的可能性也很多，工作人员由于长期都是需要进行夜班工作和加班工作，就导致信息处理难度越来越大，传统模式已经很难带动现代化变电站工作程度。因此，变电站引入自动化技术，实现自动操作代替人工操作，这就大大的减少了人员需求量和工作量。保障了信息处理的高效化和精确化的同时，还代替了原来的多项人工职位，使得相应的人员成本大大减小。同时，运用微型装置代替了原来的电磁装置，之后其功能的强大和多样化，使得数据的分析和计算效率更加迅速便捷，同时，也能使监测对象的状况实时动态的显示在计算机屏幕上实现了信息的动态化管理和数据的及时处理[3]。

3.2 汽车发电机和内燃机调度自动化

调度同样是汽车发动机和内燃机电气设计的关键部分，它主要负责信息采集、信息处理和命令发布等工作。同时，从根本上保证了电力系统工作和电气设计的安全问题，当发生汽车发动机生产电力事故之后，电力调度中心会在第一时间发现并发布相应的控制命令，保障故障点的实时维护和维修人员的及时赶到。实现电网调度自动化是代替人工监视和调度的最佳选择，利用高效的现代计算机网络自动监控模式，取代传統意义上的人工监控，可以有效的提高动态化数据管理的精确性和实效性，同时，由于其保障了电力设计施工的安全问题和工程的进度问题，这也使得调度自动化管理要保障其高效运作模式，保障续航高强度运作时间，高效实现自动完成调度的功能，可以实现安全系数的整体提高，保障了数据的自动收集、自动整合和自动分析处理数据，也使得命令的发布更加便捷，信息更加准确完整。例如，惠山工厂内的工人数量并不多，很多复杂的工序都是由工业机器人完成。车间内部，AGV小车载着曲轴等零部件来回穿梭，再结合空中连廊、自制件立体库、冷试SPS等系统，共同构建装配线全自动智能内部物流系统。

3.3 新设计思想与未来技术发展趋势的契合

我国目前经济的不断发展，科技水平也在逐步推进，这也使得我国对于电气工程以及自动化项目发展越发重视，自动化技术的不断提高，也使得更多的新鲜科技血液流入到了电气设计工程方面。现阶段，AI智能和机器人的设计也深受电气工程以及自动化的影响，在日常生活和技术发展方面，也逐渐被人们所熟知。我们应该将这样的科技灵活运用在电气工程设计以及自动化设计方面，通过对于机器人设计和相对应的功能设计，实现自动化和电气设计的有效结合。通过AI人工智能和机器人的实际应用，对操作机器和设备进行监视监控或者辅助操作，保障了数据库的实时更新和相对应的数据自动储存。同时，AI智能也确保了其机器人特有的速度快、效率高、稳定、造价低等各方面优点，为策划人员和设计人员带来更多的发展思路，同时，这样的新型设计理念与未来科技发展的趋势不谋而合，也使得电气设计与自动化设计融合发展方向更加符合当今时代特色和时代节奏[4]。

4  总结

总而言之，随着电气设备与自动化设备日益成熟与进步，也使得在传统意义上的隔阂和技术的不匹配被更多的科技和工程所代替和发展，这就为电气设计与自动化设计的融合提供了更充分的基础，也使得在面临这样的大环境中，我们有可能在汽车内燃机和发动机生产过程中，实现电气设计与自动化设计实现充分融合，保证工程进度的高效性，发挥出自动化设计的优势，从而提高整体协调工作机制和运作能力。

参考文献：

[1]崔娜，牟居鹤.电气工程中电气和自动化设计的融合应用研究[J].汽车世界，2020（002）：1.

[2]陈亮.电气和自动化设计在电气工程中的融合应用[J].百科论坛电子杂志，2019（004）：479.

[3]何洪波.电气自动化和电气工程的融合分析[J].轻松学电脑，2019（031）：1.

[4]姚东东，王达.结合电气工程及其自动化剖析机器人设计探讨[J].商情，2019（013）：208.