大型醫(yī)藥園區(qū)弱電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

肖玉良 唐洪剛 劉樹文

1,3東北制藥集團(tuán)股份有限公司 2沈陽(yáng)市安全生產(chǎn)應(yīng)急救援指揮中心（ 沈陽(yáng) 11000 ）

東北制藥集團(tuán)股份有限公司異地改造建設(shè)項(xiàng)目位于沈陽(yáng)化學(xué)工業(yè)園區(qū)內(nèi)，占地約 188萬m2，項(xiàng)目廠址東臨細(xì)河九北街，西接細(xì)河十一北街，北與沈西六東路相連，南靠近沈西十二東路。

新園區(qū)、新理念，打造三網(wǎng)合一數(shù)字化園區(qū)成為弱電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的核心理念。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

弱電架構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)（三網(wǎng)合一）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)控制驗(yàn)證、管理信息化設(shè)計(jì)原則等內(nèi)容。

整個(gè)園區(qū)綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)采取三網(wǎng)(視頻、音頻、數(shù)據(jù))合一的冗余設(shè)計(jì)方式。其中主要包括：

(1)音頻網(wǎng) 廣播系統(tǒng)（背景音樂、重點(diǎn)部位的現(xiàn)場(chǎng)喊話）、電話系統(tǒng)。

(2)視頻網(wǎng) 包括廠區(qū)的安防監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)。

(3)數(shù)據(jù)網(wǎng) 主要是企業(yè)的管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)及工業(yè)控制網(wǎng)。

自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則主要是指對(duì)設(shè)計(jì)中現(xiàn)場(chǎng)儀表、集散控制系統(tǒng)（DCS）選型標(biāo)準(zhǔn)，DCS之間、DCS與PLC之間通訊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確。

管理信息化設(shè)計(jì)重點(diǎn)體現(xiàn)在信息化與自動(dòng)化融合上，其定位為生產(chǎn)指揮中心形式、體現(xiàn)數(shù)字化要求，整個(gè)園區(qū)以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，將工業(yè)控制系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完美鏈接。

2 架構(gòu)設(shè)計(jì)總體理念

“三網(wǎng)合一、三層架構(gòu)”的管理與生產(chǎn)相融合的建設(shè)理念，以物聯(lián)網(wǎng)、兩化融合為建設(shè)目標(biāo)，園區(qū)在建好IT基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，重點(diǎn)關(guān)注信息化的集成、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成及按FDA、歐盟COS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

3 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 音頻組網(wǎng)方式

主要包括電話系統(tǒng)，電話初期采用虛擬網(wǎng)電話，將來逐漸過渡至IP電話。

3.2 視頻組網(wǎng)方式

包括視頻會(huì)議和電視監(jiān)控兩個(gè)系統(tǒng)。

(1)視頻會(huì)議 采用H.323視頻會(huì)議模式。系統(tǒng)支持同時(shí)召開多會(huì)議、動(dòng)態(tài)多分屏、會(huì)場(chǎng)名稱顯示、全中文字幕、攝像頭遠(yuǎn)遙(FECC)、支持終端申請(qǐng)發(fā)言、MCU實(shí)現(xiàn)會(huì)議實(shí)況組播、H.239雙流功能、WEB管理方式等。

(2)電視監(jiān)控系統(tǒng) 對(duì)于大型園區(qū)電視監(jiān)控系統(tǒng)，需要在各車間設(shè)置二級(jí)監(jiān)控中心，在辦公樓設(shè)置一級(jí)監(jiān)控指揮中心。電視監(jiān)控由前端、傳輸、控制、顯示及存儲(chǔ)等組成。

3.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

包括基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)、一卡通、紅外報(bào)警系統(tǒng)等。

(1)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

東北制藥細(xì)河廠區(qū)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多業(yè)務(wù)的承載平臺(tái)，ERP業(yè)務(wù)、CRM、OA辦公業(yè)務(wù)是平臺(tái)上傳輸?shù)闹饕獦I(yè)務(wù)，另外，IP電話、會(huì)議電視、IP監(jiān)控業(yè)務(wù)等增值業(yè)務(wù)也將利用準(zhǔn)備建設(shè)的 IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，因此，東北制藥網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)企業(yè)信息化的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用星型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。主廠區(qū)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)按照典型的核心－匯聚－接入三層結(jié)構(gòu)來構(gòu)建，整個(gè)園區(qū)采取三網(wǎng)(視頻、音頻、數(shù)據(jù))合一的冗余設(shè)計(jì)方案，核心層到匯聚層采用萬兆主干、匯聚層到接入層采用千兆主干，并具有萬兆平滑升級(jí)的能力，接入層到桌面采用千兆到桌面，核心到匯聚的線路采用冗余線路，任意光纖損壞不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。

(2)應(yīng)用系統(tǒng)

應(yīng)用審計(jì)系統(tǒng) 配置應(yīng)用審計(jì)系統(tǒng)的目的是為了滿足對(duì)終端用戶上網(wǎng)行為進(jìn)行事后審計(jì)，追查用戶的非法網(wǎng)絡(luò)行為，滿足相關(guān)部門對(duì)用戶網(wǎng)絡(luò)訪問日志進(jìn)行審計(jì)的硬性要求。

流量分析系統(tǒng) 隨著網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛，規(guī)模越來越大，其承載的業(yè)務(wù)也越來越豐富。配備流量分析系統(tǒng)是為了了解網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)，掌握網(wǎng)絡(luò)流量特征，使網(wǎng)絡(luò)帶寬配置最優(yōu)化。

準(zhǔn)入系統(tǒng) 配置準(zhǔn)入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接入終端PC的身份管理、安全管理。目的是保證用戶終端的安全、阻止威脅入侵網(wǎng)絡(luò)，對(duì)用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問行為進(jìn)行有效的控制。

出口系統(tǒng) 在網(wǎng)絡(luò)出口部署一套防火墻和入侵防御系統(tǒng)，其中防火墻提供安全邊界隔離、內(nèi)外網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換、VPN接入，入侵防御系統(tǒng)能提供2-7層的攻擊防護(hù)服務(wù)。

(3)一卡通系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要包括考勤、門禁、食堂消費(fèi)、訪客系統(tǒng)、停車場(chǎng)等子功能，采用非接觸式IC卡。門禁點(diǎn)設(shè)置在各主要建筑物的主要出入口及重要房間，其中門禁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮采用進(jìn)門刷卡、出門采用按鈕的方式。要求門禁控制器具有RJ45網(wǎng)口，支持TCP/IP協(xié)議。

(4)入侵及報(bào)警系統(tǒng)

在廠房?jī)?nèi)重要部位設(shè)置紅外/微波雙鑒探測(cè)器，廠周界設(shè)置主動(dòng)紅外對(duì)射探測(cè)器。管理模式為周界入侵及報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)直接傳回一級(jí)安防監(jiān)控中心，各廠房?jī)?nèi)的報(bào)警信號(hào)首先傳至各廠房的報(bào)警主機(jī)再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至一級(jí)安防監(jiān)控中心。

3.4 接地和防雷

良好的接地系統(tǒng)是保證數(shù)據(jù)安全可靠的傳輸中必不可少的重要一環(huán)，設(shè)計(jì)要求如下。

從樓層配線架至接地極接地導(dǎo)線的直流電阻不超過1Ω，并且要永久性的保持其連通。

如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)有數(shù)個(gè)不同的地極，這些地極要相互連接，以減少地極之間的電位差。

布線的金屬線槽和管道應(yīng)該接地以減少阻抗。機(jī)柜或機(jī)架應(yīng)當(dāng)良好接地。同時(shí)，對(duì)通信電纜和光纜的進(jìn)出線，為了考慮防雷，要在進(jìn)出端將電纜的金屬外皮、鋼管等與電氣設(shè)備接地相連，并加裝防雷保護(hù)裝置。

4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)消防規(guī)范，園區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)按獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，匯聚到消防控制中心?？扇?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)廠區(qū)情況，針對(duì)室外罐區(qū)可燃?xì)怏w檢測(cè)信號(hào)引至就近廠房消防值班室或生產(chǎn)指揮中心后通過監(jiān)視模塊引入火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，室外考慮采用橋架或者埋管敷設(shè)。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由集中報(bào)警控制器、區(qū)域報(bào)警控制器、感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器等組成。各廠房房間內(nèi)設(shè)感煙或感溫探測(cè)器，在火災(zāi)確認(rèn)的情況下聲光報(bào)警器可發(fā)出聲光報(bào)警，并切斷非消防電源。

5 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管理信息化設(shè)計(jì)重點(diǎn)體現(xiàn)在信息化與自動(dòng)化融合上，其定位為生產(chǎn)指揮中心形式、體現(xiàn)數(shù)字化要求，整個(gè)園區(qū)以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，將工業(yè)控制系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完美鏈接，從生產(chǎn)指揮中心、產(chǎn)品、操作員站三個(gè)層面來展現(xiàn)出不同層次的內(nèi)容：能源信息、重要的設(shè)備信息、環(huán)保信息、管理信息、人員信息、火災(zāi)報(bào)警信息等。

生產(chǎn)指揮中心、產(chǎn)品、操作員站三個(gè)層次根據(jù)需要從中抽取相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行顯示。

自動(dòng)化（儀表）系統(tǒng)儀表主要包含溫度、壓力、液位、流量、分析儀表、執(zhí)行元件以及DCS系統(tǒng)等七大類，在設(shè)計(jì)過程中儀表選型以先進(jìn)、可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則。

6 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）設(shè)計(jì)

重點(diǎn)從下幾個(gè)方面考慮：生產(chǎn)（配方管理）、生產(chǎn)執(zhí)行（從生產(chǎn)車間采集數(shù)據(jù)、規(guī)范手工操作、管理偏差）、模型預(yù)測(cè)過程控制和優(yōu)化、制造業(yè)務(wù)智能、能源優(yōu)化（能源消耗監(jiān)控、優(yōu)化）、生產(chǎn)績(jī)效（DEE總體設(shè)備績(jī)效、KPI、儀表盤）、生產(chǎn)質(zhì)量和維護(hù)跟蹤（物料跟蹤、設(shè)備跟蹤、人員跟蹤）、實(shí)時(shí)環(huán)境管理（包括樓宇自控系統(tǒng)，主要面向潔凈區(qū)）。

7 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)

對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，總體包括兩大類：集散控制系統(tǒng)（DCS）和可編程控制器（PLC），通過工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)總集成，并交互到 ERP管理網(wǎng)絡(luò)。管理網(wǎng)絡(luò)（電話、視頻、數(shù)據(jù)）與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通過安全網(wǎng)關(guān)集成，邏輯上相對(duì)獨(dú)立，管理網(wǎng)絡(luò)從工業(yè)控制的服務(wù)器上采集信息。建議DCS系統(tǒng)以產(chǎn)品為獨(dú)立管理單元、PLC系統(tǒng)在用于解決特定控制時(shí)必須具備網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通能力。DCS、PLC的選型標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上。

8 計(jì)算機(jī)驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)于計(jì)算機(jī)驗(yàn)證系統(tǒng)，隨工程的實(shí)施同步進(jìn)行，由設(shè)備供應(yīng)商在完成設(shè)備安裝的同時(shí)完成配套的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證工作。系統(tǒng)是否需要驗(yàn)證根據(jù)規(guī)范要求及系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的影響度決定，但需保證初期數(shù)據(jù)采集不缺失。

9 架構(gòu)設(shè)計(jì)所帶來的管理提升

(1)在三網(wǎng)合一的基礎(chǔ)上，建立三層應(yīng)用架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管理信息化與工業(yè)控制的融合。

(2)以各層級(jí)實(shí)體化、虛擬化的生產(chǎn)指揮中心建立的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)可展示細(xì)河原料藥生產(chǎn)園區(qū)的能源信息、重要的設(shè)備信息、環(huán)保信息、管理信息、人員信息、安防信息、火災(zāi)報(bào)警信息，為科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)提供量化指標(biāo)。

(3)重點(diǎn)對(duì)園區(qū)計(jì)量模式、物料傳輸、立體倉(cāng)庫(kù)、環(huán)保指標(biāo)及工業(yè)條碼的應(yīng)用給出實(shí)施原則。

(4)對(duì)于園區(qū)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)層次、網(wǎng)絡(luò)終端管理、自動(dòng)化儀表協(xié)議定位、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)驗(yàn)證及工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用都給予了設(shè)計(jì)，以指導(dǎo)具體的設(shè)計(jì)工作。