支撐工業(yè)4.0-淺談智能工廠的網(wǎng)絡(luò)綜合布線

黃濤

（中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司 陜西西安 710089）

支撐工業(yè)4.0-淺談智能工廠的網(wǎng)絡(luò)綜合布線

黃濤

（中航飛機(jī)西安飛機(jī)分公司 陜西西安 710089）

本文簡要介紹了在“工業(yè)4.0”背景下，智能工廠IT基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及能夠適應(yīng)適應(yīng)智能工廠的網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。

工業(yè)4.0；智能工廠；網(wǎng)絡(luò)綜合布線

德國是最早提出“工業(yè)4.0”概念的國家，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，以保持德國的國際競(jìng)爭力，并試圖在工業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)保持全球領(lǐng)先的地位。

工業(yè)4.0是一個(gè)發(fā)展的概念，他包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命或革命性的生產(chǎn)方法，將全面顛覆傳統(tǒng)的制造業(yè)的思維方式。

近年來，制造業(yè)面臨的競(jìng)爭日趨激烈，市場(chǎng)需求不斷變化，造成產(chǎn)品生命周期越來越短，制造成本也越來越難以控制，此外，廠商還要隨時(shí)面對(duì)不穩(wěn)定的訂單，少量多樣的生產(chǎn)以及庫存壓力等問題，而通過整合平臺(tái)、軟件、硬件，讓制造系統(tǒng)更加完善，讓工廠精確的管理原料、制造過程及產(chǎn)品，不但能夠降低成本也能提高效能，因此，提升工廠信息化建設(shè)水平，向智能工廠邁進(jìn)勢(shì)在必行。

在現(xiàn)階段，智能工廠的運(yùn)行主要依托于用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備操作指令傳輸、設(shè)備數(shù)據(jù)采集（DNC/MDC）等的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和用于生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及安防、環(huán)控等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

大部分傳統(tǒng)工廠因?yàn)闆]有充分考慮到信息化的需求，在廠房建設(shè)初期，僅僅設(shè)計(jì)建設(shè)了針對(duì)辦公環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，工廠的運(yùn)營信息都通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行傳遞，在廠房的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)幾乎沒有布置信息化網(wǎng)點(diǎn)，在將生產(chǎn)、設(shè)計(jì)信息和指令向下傳達(dá)時(shí)，往往需要由專人通過人工的方式完成。

類似于傳統(tǒng)工廠升級(jí)改造為智能工廠，首先需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)的改造，由于業(yè)務(wù)需要以及環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)成為改造重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)工廠由于使用時(shí)間比較久遠(yuǎn)，生產(chǎn)設(shè)備、各種物料已經(jīng)占據(jù)了大部分的廠房面積，在這種情況下，使用無線網(wǎng)絡(luò)成為改造方案的首選，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是改造周期短、投資少，改造期間基本不影響生產(chǎn)。如果客觀條件不允許，則必須采用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行線纜敷設(shè)的方式，這種方式相對(duì)于搭建無線環(huán)境，改造周期長、投資大、有時(shí)會(huì)影響正常生產(chǎn)的節(jié)奏。但是優(yōu)點(diǎn)也很明顯，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，在有些復(fù)雜、惡劣環(huán)境下，可以更好的保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。

對(duì)于有智能化生產(chǎn)需求的新建廠房，為避免網(wǎng)絡(luò)綜合布線二次設(shè)計(jì)帶來的浪費(fèi)以及其他不確定性，信息化相關(guān)部門有必要在廠房的土建設(shè)計(jì)階段就參與相關(guān)設(shè)計(jì)，在滿足國家相關(guān)規(guī)范和要求的前提下，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠耐用性、易維護(hù)性、可擴(kuò)展性等幾個(gè)方面設(shè)計(jì)、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)。

要達(dá)到以上性能要求，設(shè)計(jì)與施工需要注意以下幾點(diǎn)：

1 設(shè)計(jì)和實(shí)施須至少滿足以下規(guī)范和要求

《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50311-2007）、《綜合布線系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)范》（GB50312-2007）、《涉及信息設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)的電磁泄露發(fā)射防護(hù)要求》（BMB5-2000）、《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2008）等。如果是涉密網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還需滿足以下規(guī)范和要求：《涉及國家秘密的信息系統(tǒng)分級(jí)保護(hù)管理規(guī)范》（BMB20-2007）、《涉及國家秘密的信息系統(tǒng)分級(jí)保護(hù)技術(shù)要求》（BMB17-2006）等。

2 布線要求

（1）設(shè)計(jì)路由時(shí)，采用雙絞線敷設(shè)的應(yīng)保證終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的布線總距離小于90m；

（2）網(wǎng)絡(luò)雙絞線線路須與其他線纜分開走線，并具有良好的浪涌保護(hù)、電磁隔離功能，采用管路保護(hù)和接地措施；

（3）建議網(wǎng)絡(luò)布線中主干部分采用金屬橋架方式敷設(shè)，所設(shè)計(jì)的主干橋架要求能夠覆蓋整個(gè)廠房或綜合辦公樓；

（4）在部分可能產(chǎn)生工業(yè)污染物（震動(dòng)、噪音、粉塵、電磁輻射、化學(xué)試劑等）的工作場(chǎng)所進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線時(shí)，所有的管路、線纜及接插件要求采用防塵、防水、防油、防銹、防電磁干擾的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，線纜及接插件防護(hù)級(jí)別不低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

（5）對(duì)結(jié)構(gòu)有特殊要求的廠房或者線纜數(shù)量較多的廠房建議建設(shè)地下綜合管溝。

3 網(wǎng)絡(luò)弱電間環(huán)境要求

（1）網(wǎng)絡(luò)弱電間總體按照C類機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，弱點(diǎn)間應(yīng)避免設(shè)計(jì)窗戶，面積應(yīng)滿足設(shè)備設(shè)施安裝（包括網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、UPS設(shè)備等）和維護(hù)空間需求。所有網(wǎng)絡(luò)弱電間應(yīng)采用獨(dú)立房間，盡量不與其他弱電系統(tǒng)共用房間；

（2）網(wǎng)絡(luò)弱點(diǎn)間內(nèi)裝修設(shè)計(jì)選用材料的燃燒性應(yīng)能符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50222）的有關(guān)規(guī)定；

（3）網(wǎng)絡(luò)弱電間頂棚、強(qiáng)面、地面應(yīng)選用不起塵、符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的材料，同時(shí)應(yīng)保證表面平整、光滑。地面應(yīng)按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)防靜電地板，防靜電地板離地高度應(yīng)根據(jù)電纜布線和空調(diào)送風(fēng)要求確定，一般情況下地板離地高度不宜小于30cm；

（4）網(wǎng)絡(luò)弱電間應(yīng)提供可靠的接地裝置，接地電阻值及接地裝置的設(shè)置應(yīng)符合國家相關(guān)要求；

（5）網(wǎng)絡(luò)弱電間須盡量安裝恒溫恒濕空調(diào)設(shè)備，并配置遠(yuǎn)程管理模塊，以確保室內(nèi)溫度控制在18～28℃，同時(shí)要求設(shè)計(jì)滿足空調(diào)供電和排水所需的環(huán)境；

（6）網(wǎng)絡(luò)弱電間須盡量部署環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)，包括漏水報(bào)警、溫濕度監(jiān)控、空調(diào)監(jiān)控、UPS狀態(tài)監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等。

4 供電要求

網(wǎng)絡(luò)弱電間須配備具有遠(yuǎn)程管理模塊的UPS設(shè)備，有條件的，可通過敷設(shè)光電復(fù)合纜單獨(dú)為整個(gè)廠房內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電，供電須直接取自廠房主配電柜或變電站并安裝獨(dú)立空開，該UPS設(shè)備不得與其他系統(tǒng)共用。

5 其他要求

在滿足國家相關(guān)法律法規(guī)的條件下，按照用戶要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。

綜上所述，智能工廠的目標(biāo)就是將IT與生產(chǎn)應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來，因此，IT基礎(chǔ)設(shè)施將是貫穿智能工廠架構(gòu)的最基礎(chǔ)及重要的一環(huán)，而適應(yīng)智能工廠的網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)將是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的基礎(chǔ)，值得我們更加深入的研究及探討。

[1]《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50311-2007）.

[2]《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2008）.

TF345

A

1004-7344（2016）20-0274-01

2016-7-1

黃濤（1980-）男，工程師，本科，主要從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面工作。