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

肖玉良 唐洪剛 劉樹文

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

東北制藥集團股份有限公司異地改造建設(shè)項目位于沈陽化學(xué)工業(yè)園區(qū)內(nèi)，占地約 188萬m2，項目廠址東臨細河九北街，西接細河十一北街，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)計的核心理念。

1 總體架構(gòu)設(shè)計

弱電架構(gòu)設(shè)計主要包括綜合布線系統(tǒng)設(shè)計（三網(wǎng)合一）、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、工業(yè)控制驗證、管理信息化設(shè)計原則等內(nèi)容。

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

(1)音頻網(wǎng) 廣播系統(tǒng)（背景音樂、重點部位的現(xiàn)場喊話）、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)。

自動化系統(tǒng)設(shè)計原則主要是指對設(shè)計中現(xiàn)場儀表、集散控制系統(tǒng)（DCS）選型標準，DCS之間、DCS與PLC之間通訊標準進行明確。

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

2 架構(gòu)設(shè)計總體理念

“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，園區(qū)在建好IT基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，重點關(guān)注信息化的集成、工業(yè)自動化系統(tǒng)的集成及按FDA、歐盟COS標準設(shè)計。

3 綜合布線系統(tǒng)設(shè)計

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

包括視頻會議和電視監(jiān)控兩個系統(tǒng)。

(1)視頻會議 采用H.323視頻會議模式。系統(tǒng)支持同時召開多會議、動態(tài)多分屏、會場名稱顯示、全中文字幕、攝像頭遠遙(FECC)、支持終端申請發(fā)言、MCU實現(xiàn)會議實況組播、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)置二級監(jiān)控中心，在辦公樓設(shè)置一級監(jiān)控指揮中心。電視監(jiān)控由前端、傳輸、控制、顯示及存儲等組成。

3.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

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

(1)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺

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

整個網(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，整個園區(qū)采取三網(wǎng)(視頻、音頻、數(shù)據(jù))合一的冗余設(shè)計方案，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，任意光纖損壞不會影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。

(2)應(yīng)用系統(tǒng)

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

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。

準入系統(tǒng) 配置準入系統(tǒng)，實現(xiàn)對接入終端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)，對用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問行為進行有效的控制。

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、訪客系統(tǒng)、停車場等子功能，采用非接觸式IC卡。門禁點設(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)計考慮采用進門刷卡、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)入侵及報警系統(tǒng)

在廠房內(nèi)重要部位設(shè)置紅外/微波雙鑒探測器，廠周界設(shè)置主動紅外對射探測器。管理模式為周界入侵及報警系統(tǒng)報警信號直接傳回一級安防監(jiān)控中心，各廠房內(nèi)的報警信號首先傳至各廠房的報警主機再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至一級安防監(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。機柜或機架應(yīng)當(dāng)良好接地。同時，對通信電纜和光纜的進出線，為了考慮防雷，要在進出端將電纜的金屬外皮、鋼管等與電氣設(shè)備接地相連，并加裝防雷保護裝置。

4 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)消防規(guī)范，園區(qū)火災(zāi)報警系統(tǒng)按獨立系統(tǒng)進行設(shè)計，匯聚到消防控制中心。可燃氣體報警系統(tǒng)根據(jù)廠區(qū)情況，針對室外罐區(qū)可燃氣體檢測信號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)報警系統(tǒng)，室外考慮采用橋架或者埋管敷設(shè)。

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

5 自動化系統(tǒng)設(shè)計

管理信息化設(shè)計重點體現(xiàn)在信息化與自動化融合上，其定位為生產(chǎn)指揮中心形式、體現(xiàn)數(shù)字化要求，整個園區(qū)以網(wǎng)絡(luò)為平臺，將工業(yè)控制系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡(luò)進行完美鏈接，從生產(chǎn)指揮中心、產(chǎn)品、操作員站三個層面來展現(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)報警信息等。

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

自動化（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)計過程中儀表選型以先進、可靠和經(jīng)濟實用為原則。

6 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）設(shè)計

重點從下幾個方面考慮：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)績效（DEE總體設(shè)備績效、KPI、儀表盤）、生產(chǎn)質(zhì)量和維護跟蹤（物料跟蹤、設(shè)備跟蹤、人員跟蹤）、實時環(huán)境管理（包括樓宇自控系統(tǒng)，主要面向潔凈區(qū)）。

7 計算機控制系統(tǒng)選型設(shè)計

對于計算機控制系統(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)場總線技術(shù)實現(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，邏輯上相對獨立，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)品為獨立管理單元、PLC系統(tǒng)在用于解決特定控制時必須具備網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通能力。DCS、PLC的選型標準要統(tǒng)一在一個標準上。

8 計算機驗證系統(tǒng)設(shè)計

關(guān)于計算機驗證系統(tǒng)，隨工程的實施同步進行，由設(shè)備供應(yīng)商在完成設(shè)備安裝的同時完成配套的計算機系統(tǒng)驗證工作。系統(tǒng)是否需要驗證根據(jù)規(guī)范要求及系統(tǒng)對產(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)，實現(xiàn)管理信息化與工業(yè)控制的融合。

(2)以各層級實體化、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)報警信息，為科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)提供量化指標。

(3)重點對園區(qū)計量模式、物料傳輸、立體倉庫、環(huán)保指標及工業(yè)條碼的應(yīng)用給出實施原則。

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