［摘 要］隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在提高建筑操作效率、降低能耗、提升用戶舒適度等方面發(fā)揮著越來越重要的作用?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）因其高可靠性和靈活性，在建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。然而，設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中存在效率低下、系統(tǒng)集成復(fù)雜等問題，常導(dǎo)致項(xiàng)目成本增加、維護(hù)困難等負(fù)面影響。針對(duì)這些問題，文章提出了一種基于PLC 的建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，闡述了該系統(tǒng)實(shí)施的關(guān)鍵步驟。研究表明，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工流程，可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性和效率，降低維護(hù)成本。

［關(guān)鍵詞］可編程邏輯控制器；建筑電氣自動(dòng)化；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；流程優(yōu)化

［中圖分類號(hào)］TU855 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）09–0087–03

1 基于PLC的建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施流程的優(yōu)化

1.1 精細(xì)化項(xiàng)目管理

精細(xì)化項(xiàng)目管理是通過實(shí)現(xiàn)細(xì)致的管理過程，以確保項(xiàng)目高效率和高質(zhì)量的按期完成。采用項(xiàng)目管理軟件作為主要的工具，可以有效支持項(xiàng)目計(jì)劃的詳盡制訂、監(jiān)控實(shí)施過程和評(píng)估項(xiàng)目成果，從而提高管理的透明度和團(tuán)隊(duì)的協(xié)作效率。精細(xì)化管理主要包括任務(wù)分解、資源分配、進(jìn)度跟蹤和性能評(píng)估等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)度的監(jiān)控，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤和分析確保項(xiàng)目按計(jì)劃推進(jìn)，并能及時(shí)調(diào)整偏離計(jì)劃的活動(dòng)。項(xiàng)目管理軟件通常提供儀表板功能，展示關(guān)鍵性能指標(biāo)（KPIs）和實(shí)時(shí)進(jìn)度，幫助管理者做出基于數(shù)據(jù)的決策。對(duì)項(xiàng)目的每個(gè)階段進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估也是精細(xì)化管理的重要部分，確保每個(gè)交付物達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過引入特定的計(jì)算模型和公式，管理者可以更精確地預(yù)測(cè)項(xiàng)目成本、時(shí)間和資源需求及潛在的風(fēng)險(xiǎn)。例如，可以使用以下簡(jiǎn)化模型來預(yù)測(cè)項(xiàng)目的總成本（Ctotal）：

式中，Ci為第i個(gè)任務(wù)的單項(xiàng)成本；Qi為該任務(wù)的數(shù)量；Ti為該任務(wù)所需時(shí)間，h；Ri為每小時(shí)資源成本。

表1 列出了5 個(gè)任務(wù)的具體信息及其成本計(jì)算，本文數(shù)據(jù)來源于對(duì)類似項(xiàng)目的行業(yè)調(diào)研和專業(yè)咨詢公司的報(bào)告，并結(jié)合了內(nèi)部歷史項(xiàng)目的成本記錄和資源使用情況。具體任務(wù)成本和時(shí)間估算基于市場(chǎng)調(diào)研的平均數(shù)據(jù)和實(shí)際項(xiàng)目中的資源消耗標(biāo)準(zhǔn)，由項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次討論和評(píng)估后確定。

通過應(yīng)用上述模型，可以計(jì)算每個(gè)任務(wù)的成本并匯總得到總成本。在此基礎(chǔ)上，管理者可以進(jìn)一步進(jìn)行項(xiàng)目的財(cái)務(wù)規(guī)劃和資源調(diào)配。

為了確保項(xiàng)目管理的效果，定期的回顧和評(píng)估必不可少。項(xiàng)目管理軟件通常具備生成報(bào)告的功能，這些報(bào)告包括成本和時(shí)間的具體數(shù)據(jù)，以及任務(wù)完成質(zhì)量和團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)的評(píng)估。通過這些詳盡的報(bào)告，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以識(shí)別存在的問題，并在未來的項(xiàng)目中避免類似的錯(cuò)誤，持續(xù)改進(jìn)管理流程。

1.2 質(zhì)量控制體系

質(zhì)量控制體系通過標(biāo)準(zhǔn)化流程、詳細(xì)的監(jiān)測(cè)和持續(xù)的改進(jìn)活動(dòng)，從源頭上確保施工質(zhì)量滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，這一體系包括多個(gè)環(huán)節(jié)，如質(zhì)量計(jì)劃的制訂、過程的監(jiān)控、質(zhì)量評(píng)估及根據(jù)反饋進(jìn)行的必要調(diào)整。其中，制訂質(zhì)量控制計(jì)劃是整個(gè)體系的基礎(chǔ)，計(jì)劃中需明確項(xiàng)目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，包括材料、工藝、成品等方面的具體要求，并且要制訂相應(yīng)的檢查列表和標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）。例如，某建筑項(xiàng)目可能會(huì)設(shè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的測(cè)試方法和頻率。

在監(jiān)控過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要按照計(jì)劃進(jìn)行定期檢查和測(cè)試，確保所有材料和工作過程符合既定標(biāo)準(zhǔn)。例如，在該建筑項(xiàng)目中可以設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)來監(jiān)測(cè)混凝土澆筑過程，包括其溫度、濕度和固化時(shí)間，監(jiān)控的數(shù)據(jù)可以用表格記錄，并應(yīng)用公式進(jìn)行必要的計(jì)算，以評(píng)估是否滿足質(zhì)量要求?；炷临|(zhì)量監(jiān)控的數(shù)據(jù)記錄見表2。

表2 中抗壓強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：

抗壓強(qiáng)度=最大負(fù)荷/橫截面面積（2）

根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，可以使用式（2）計(jì)算出每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)混凝土的抗壓強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度比較，評(píng)估質(zhì)量是否合格。接下來，對(duì)于監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的任何不合格項(xiàng)目，質(zhì)量控制團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行根本原因分析，以確定問題的來源，并制訂改進(jìn)措施。例如，若抗壓強(qiáng)度不足，可能需要調(diào)查原材料的質(zhì)量或混凝土的配比和攪拌過程。質(zhì)量控制體系還應(yīng)包括對(duì)改進(jìn)措施效果的再驗(yàn)證，確保這些措施能有效解決問題并防止其再次發(fā)生。所有質(zhì)量控制活動(dòng)的記錄應(yīng)詳細(xì)保存，這不僅有助于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)持續(xù)改進(jìn)，也是應(yīng)對(duì)未來審計(jì)和評(píng)估的重要憑證。

2 基于PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在建筑電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，通過對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)更加模塊化和可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)成為提高系統(tǒng)可維護(hù)性與升級(jí)靈活性的關(guān)鍵。模塊化設(shè)計(jì)允許系統(tǒng)按需擴(kuò)展或修改，而不影響整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。文章通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)和計(jì)算分析，展示了優(yōu)化后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)：①定義了模塊化設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，即模塊接口的通用性（I）、模塊獨(dú)立性（D）及系統(tǒng)擴(kuò)展性（E）。模塊接口的通用性是指模塊之間連接的兼容性和靈活性，模塊獨(dú)立性是指模塊能夠獨(dú)立于系統(tǒng)其他部分進(jìn)行更換或升級(jí)，系統(tǒng)擴(kuò)展性則描述了系統(tǒng)添加新模塊或功能的容易程度。②采用以下公式來量化系統(tǒng)優(yōu)化前后的模塊化程度：

M=IDE （3）

式中，M為系統(tǒng)的模塊化程度。理論上，M的值越高，系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)就越簡(jiǎn)便。

為了進(jìn)行實(shí)際分析，選取了一個(gè)典型的建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)其優(yōu)化前后的參數(shù)進(jìn)行了以下設(shè)定：優(yōu)化前，I 為0.7、D 為0.6、E 為0.5；優(yōu)化后，I 為0.9、D 為0.85、E 為0.8。根據(jù)這些設(shè)定值，計(jì)算優(yōu)化前后系統(tǒng)的模塊化程度，即M前為0.21，M后為0.612。

計(jì)算結(jié)果顯示，優(yōu)化后系統(tǒng)的模塊化程度從0.21提高到了0.612，表明優(yōu)化措施顯著提高了系統(tǒng)的模塊化程度。這種改進(jìn)主要?dú)w因于對(duì)模塊接口通用性的增強(qiáng)，以及模塊獨(dú)立性和系統(tǒng)可擴(kuò)展性的提高。增強(qiáng)模塊接口的通用性可以減少不同模塊間的依賴，使得各模塊更容易替換或升級(jí)，提高模塊的獨(dú)立性和系統(tǒng)的擴(kuò)展性則使得系統(tǒng)在未來的升級(jí)和擴(kuò)展中更加靈活，減少了因升級(jí)引起的系統(tǒng)整體穩(wěn)定性問題。

2.2 智能選擇與配置工具

在現(xiàn)代工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域，智能選擇與配置工具對(duì)于提升設(shè)備的性能和減少人為錯(cuò)誤起到了關(guān)鍵作用。這類工具通過算法優(yōu)化設(shè)備的選擇和配置過程，確保選用最合適的設(shè)備并自動(dòng)配置以適應(yīng)特定的操作條件。這不僅提高了操作效率，還大幅減少了因配置錯(cuò)誤而引發(fā)的成本和安全問題。

智能選擇與配置工具的效益可以通過比較工具布署前后的錯(cuò)誤率和配置時(shí)間來具體量化。假設(shè)智能工具主要影響兩個(gè)參數(shù)：錯(cuò)誤率（E）和平均配置時(shí)間（T）。通過對(duì)比實(shí)施智能工具前后這兩個(gè)參數(shù)的變化，可以直觀地看到智能化帶來的改進(jìn)?？梢允褂靡韵鹿絹碛?jì)算智能選擇與配置工具實(shí)施前后的效率提升：

式中，E前和E后分別為實(shí)施工具前后的錯(cuò)誤率，T前和T后分別為配置所需的平均時(shí)間。

該典型建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)E前為5%、E后為1%，T 前為30 min、T 后為10 min。使用這些數(shù)據(jù)，計(jì)算得到智能選擇與配置工具的效率提升為93.33%。

計(jì)算結(jié)果表明，智能選擇與配置工具的使用大幅提升了效率，這主要表現(xiàn)在顯著降低的錯(cuò)誤率和減少的配置時(shí)間上，降低錯(cuò)誤率不僅減少了可能因錯(cuò)誤配置而導(dǎo)致的設(shè)備故障或安全事故，還降低了因錯(cuò)誤配置而導(dǎo)致的維修和重新配置成本。此外，配置時(shí)間的減少使得設(shè)備可更快投入使用，提高了整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行效率。

這種智能化的優(yōu)化過程是通過算法和大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)的。智能工具通過分析歷史配置數(shù)據(jù)和設(shè)備性能參數(shù)，自動(dòng)生成最優(yōu)配置方案。這不僅減少了人為輸入的需求，也提升了配置的準(zhǔn)確性。例如，在制造行業(yè)中，智能配置工具能根據(jù)生產(chǎn)需求自動(dòng)選擇和配置機(jī)床，確保最佳的加工效率和最低的材料浪費(fèi)。

2.3 程序設(shè)計(jì)與優(yōu)化

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，PLC 的程序設(shè)計(jì)與優(yōu)化是提高整體系統(tǒng)響應(yīng)速度和可靠性的關(guān)鍵因素。高效的PLC 程序能夠確?？刂七^程更加精確、響應(yīng)更快，同時(shí)減少系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。通過優(yōu)化算法和程序結(jié)構(gòu)，可以顯著提升系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

針對(duì)PLC 程序的優(yōu)化，可以從幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)來衡量其效果：程序的執(zhí)行時(shí)間（Texec）、系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間（Tresp）及故障率（Rfail）。通過對(duì)比優(yōu)化前后這些指標(biāo)的變化，可以量化程序優(yōu)化的成效。可采用以下公式來計(jì)算PLC 程序優(yōu)化的效率提升：

式中，Texec，前和Texec，后分別為優(yōu)化前后的程序執(zhí)行時(shí)間，Tresp，前和Tresp，后分別為優(yōu)化前后的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，Rfail，前和Rfail，后分別為優(yōu)化前后的故障率。

該典型建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化前的程序執(zhí)行時(shí)間為150 ms、優(yōu)化后減少到90 ms，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間從優(yōu)化前的200 ms 減少到120 ms，故障率從優(yōu)化前的5%降低到2%，其性能提升為104.44%。

計(jì)算結(jié)果表明，PLC 程序的改進(jìn)不僅減少了執(zhí)行和響應(yīng)時(shí)間，而且顯著降低了系統(tǒng)的故障率，大幅提升了系統(tǒng)的性能。這些改進(jìn)是通過采用更加高效的編程技巧，如優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化邏輯控制流程及使用更高效的算法來實(shí)現(xiàn)的。例如，通過使用狀態(tài)機(jī)替代復(fù)雜的條件判斷，可減少程序的執(zhí)行路徑，從而加快執(zhí)行速度和提高系統(tǒng)的響應(yīng)，同時(shí)，更精簡(jiǎn)的代碼可減少程序中潛在的錯(cuò)誤點(diǎn)，降低系統(tǒng)故障的可能性。

3 結(jié)束語

文章通過對(duì)現(xiàn)有建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的問題進(jìn)行深入分析，提出了基于PLC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施流程的優(yōu)化策略。實(shí)際案例表明，這些優(yōu)化措施能有效提升系統(tǒng)性能和可靠性，降低維護(hù)成本。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，建筑電氣自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀嗟膭?chuàng)新與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙鴻濤. 自動(dòng)化技術(shù)在建筑電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)，2023，52（7）：294-295.

[2] 舒劍. 智能建筑電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（17）：200-203.

[3] 張?jiān)聥? 智能建筑電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)研究[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2021.

[4] 邵朝敬. 建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析[J]. 建材與裝飾，2020（17）：84，86.