大型醫藥園區弱電系統架構設計

肖玉良 唐洪剛 劉樹文

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

東北制藥集團股份有限公司異地改造建設項目位于沈陽化學工業園區內，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、新理念，打造三網合一數字化園區成為弱電系統架構設計的核心理念。

1 總體架構設計

弱電架構設計主要包括綜合布線系統設計（三網合一）、火災自動報警系統、自動化系統、工業控制驗證、管理信息化設計原則等內容。

整個園區綜合布線系統設計采取三網(視頻、音頻、數據)合一的冗余設計方式。其中主要包括：

(1)音頻網 廣播系統（背景音樂、重點部位的現場喊話）、電話系統。

(2)視頻網 包括廠區的安防監控系統、視頻會議系統。

(3)數據網 主要是企業的管理業務系統、一卡通系統及工業控制網。

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

管理信息化設計重點體現在信息化與自動化融合上，其定位為生產指揮中心形式、體現數字化要求，整個園區以網絡為平臺，將工業控制系統和管理網絡進行完美鏈接。

2 架構設計總體理念

“三網合一、三層架構”的管理與生產相融合的建設理念，以物聯網、兩化融合為建設目標，園區在建好IT基礎設施的前提下，重點關注信息化的集成、工業自動化系統的集成及按FDA、歐盟COS標準設計。

3 綜合布線系統設計

3.1 音頻組網方式

主要包括電話系統，電話初期采用虛擬網電話，將來逐漸過渡至IP電話。

3.2 視頻組網方式

包括視頻會議和電視監控兩個系統。

(1)視頻會議 采用H.323視頻會議模式。系統支持同時召開多會議、動態多分屏、會場名稱顯示、全中文字幕、攝像頭遠遙(FECC)、支持終端申請發言、MCU實現會議實況組播、H.239雙流功能、WEB管理方式等。

(2)電視監控系統 對于大型園區電視監控系統，需要在各車間設置二級監控中心，在辦公樓設置一級監控指揮中心。電視監控由前端、傳輸、控制、顯示及存儲等組成。

3.3 數據通信系統

包括基礎網絡平臺、應用系統、一卡通、紅外報警系統等。

(1)基礎網絡平臺

東北制藥細河廠區網絡是一個多業務的承載平臺，ERP業務、CRM、OA辦公業務是平臺上傳輸的主要業務，另外，IP電話、會議電視、IP監控業務等增值業務也將利用準備建設的 IP網絡進行通信，因此，東北制藥網絡是整個企業信息化的基礎網絡平臺。

整個網絡采用星型以太網結構。主廠區的網絡建設按照典型的核心－匯聚－接入三層結構來構建，整個園區采取三網(視頻、音頻、數據)合一的冗余設計方案，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絡的連通性。

(2)應用系統

應用審計系統 配置應用審計系統的目的是為了滿足對終端用戶上網行為進行事后審計，追查用戶的非法網絡行為，滿足相關部門對用戶網絡訪問日志進行審計的硬性要求。

流量分析系統 隨著網絡的應用越來越廣泛，規模越來越大，其承載的業務也越來越豐富。配備流量分析系統是為了了解網絡承載的業務，掌握網絡流量特征，使網絡帶寬配置最優化。

準入系統 配置準入系統，實現對接入終端PC的身份管理、安全管理。目的是保證用戶終端的安全、阻止威脅入侵網絡，對用戶的網絡訪問行為進行有效的控制。

出口系統 在網絡出口部署一套防火墻和入侵防御系統，其中防火墻提供安全邊界隔離、內外網地址轉換、VPN接入，入侵防御系統能提供2-7層的攻擊防護服務。

(3)一卡通系統

本系統主要包括考勤、門禁、食堂消費、訪客系統、停車場等子功能，采用非接觸式IC卡。門禁點設置在各主要建筑物的主要出入口及重要房間，其中門禁控制系統設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網口，支持TCP/IP協議。

(4)入侵及報警系統

在廠房內重要部位設置紅外/微波雙鑒探測器，廠周界設置主動紅外對射探測器。管理模式為周界入侵及報警系統報警信號直接傳回一級安防監控中心，各廠房內的報警信號首先傳至各廠房的報警主機再通過網絡傳輸至一級安防監控中心。

3.4 接地和防雷

良好的接地系統是保證數據安全可靠的傳輸中必不可少的重要一環，設計要求如下。

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

如果網絡系統內有數個不同的地極，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該接地以減少阻抗。機柜或機架應當良好接地。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、鋼管等與電氣設備接地相連，并加裝防雷保護裝置。

4 火災自動報警系統設計

根據消防規范，園區火災報警系統按獨立系統進行設計，匯聚到消防控制中心。可燃氣體報警系統根據廠區情況，針對室外罐區可燃氣體檢測信號引至就近廠房消防值班室或生產指揮中心后通過監視模塊引入火災報警系統，室外考慮采用橋架或者埋管敷設。

火災自動報警系統由集中報警控制器、區域報警控制器、感煙探測器、感溫探測器、手動報警按鈕、聲光報警器等組成。各廠房房間內設感煙或感溫探測器，在火災確認的情況下聲光報警器可發出聲光報警，并切斷非消防電源。

5 自動化系統設計

管理信息化設計重點體現在信息化與自動化融合上，其定位為生產指揮中心形式、體現數字化要求，整個園區以網絡為平臺，將工業控制系統和管理網絡進行完美鏈接，從生產指揮中心、產品、操作員站三個層面來展現出不同層次的內容：能源信息、重要的設備信息、環保信息、管理信息、人員信息、火災報警信息等。

生產指揮中心、產品、操作員站三個層次根據需要從中抽取相關內容進行顯示。

自動化（儀表）系統儀表主要包含溫度、壓力、液位、流量、分析儀表、執行元件以及DCS系統等七大類，在設計過程中儀表選型以先進、可靠和經濟實用為原則。

6 制造執行系統（MES）設計

重點從下幾個方面考慮：生產（配方管理）、生產執行（從生產車間采集數據、規范手工操作、管理偏差）、模型預測過程控制和優化、制造業務智能、能源優化（能源消耗監控、優化）、生產績效（DEE總體設備績效、KPI、儀表盤）、生產質量和維護跟蹤（物料跟蹤、設備跟蹤、人員跟蹤）、實時環境管理（包括樓宇自控系統，主要面向潔凈區）。

7 計算機控制系統選型設計

對于計算機控制系統，總體包括兩大類：集散控制系統（DCS）和可編程控制器（PLC），通過工業以太網、現場總線技術實現總集成，并交互到 ERP管理網絡。管理網絡（電話、視頻、數據）與工業控制網絡通過安全網關集成，邏輯上相對獨立，管理網絡從工業控制的服務器上采集信息。建議DCS系統以產品為獨立管理單元、PLC系統在用于解決特定控制時必須具備網絡聯通能力。DCS、PLC的選型標準要統一在一個標準上。

8 計算機驗證系統設計

關于計算機驗證系統，隨工程的實施同步進行，由設備供應商在完成設備安裝的同時完成配套的計算機系統驗證工作。系統是否需要驗證根據規范要求及系統對產品的影響度決定，但需保證初期數據采集不缺失。

9 架構設計所帶來的管理提升

(1)在三網合一的基礎上，建立三層應用架構，實現管理信息化與工業控制的融合。

(2)以各層級實體化、虛擬化的生產指揮中心建立的生產指揮系統可展示細河原料藥生產園區的能源信息、重要的設備信息、環保信息、管理信息、人員信息、安防信息、火災報警信息，為科學指導生產提供量化指標。

(3)重點對園區計量模式、物料傳輸、立體倉庫、環保指標及工業條碼的應用給出實施原則。

(4)對于園區網絡應用、網絡層次、網絡終端管理、自動化儀表協議定位、計算機控制系統驗證及工業以太網應用都給予了設計，以指導具體的設計工作。