支撐工業4.0-淺談智能工廠的網絡綜合布線

黃濤

（中航飛機西安飛機分公司 陜西西安 710089）

支撐工業4.0-淺談智能工廠的網絡綜合布線

黃濤

（中航飛機西安飛機分公司 陜西西安 710089）

本文簡要介紹了在“工業4.0”背景下，智能工廠IT基礎設施的建設，以及能夠適應適應智能工廠的網絡綜合布線系統的設計和實施。

工業4.0；智能工廠；網絡綜合布線

德國是最早提出“工業4.0”概念的國家，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新，以保持德國的國際競爭力，并試圖在工業領域繼續保持全球領先的地位。

工業4.0是一個發展的概念，他包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式，是以智能制造為主導的第四次工業革命或革命性的生產方法，將全面顛覆傳統的制造業的思維方式。

近年來，制造業面臨的競爭日趨激烈，市場需求不斷變化，造成產品生命周期越來越短，制造成本也越來越難以控制，此外，廠商還要隨時面對不穩定的訂單，少量多樣的生產以及庫存壓力等問題，而通過整合平臺、軟件、硬件，讓制造系統更加完善，讓工廠精確的管理原料、制造過程及產品，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水平，向智能工廠邁進勢在必行。

在現階段，智能工廠的運行主要依托于用于生產現場生產設備操作指令傳輸、設備數據采集（DNC/MDC）等的工業網絡建設和用于生產制造執行系統（MES）的網絡建設以及安防、環控等網絡系統。

大部分傳統工廠因為沒有充分考慮到信息化的需求，在廠房建設初期，僅僅設計建設了針對辦公環境的網絡系統，工廠的運營信息都通過現有網絡系統進行傳遞，在廠房的生產現場幾乎沒有布置信息化網點，在將生產、設計信息和指令向下傳達時，往往需要由專人通過人工的方式完成。

類似于傳統工廠升級改造為智能工廠，首先需要進行網絡綜合布線系統的改造，由于業務需要以及環境相對復雜，生產現場成為改造重點和難點。傳統工廠由于使用時間比較久遠，生產設備、各種物料已經占據了大部分的廠房面積，在這種情況下，使用無線網絡成為改造方案的首選，這種方案的優點是改造周期短、投資少，改造期間基本不影響生產。如果客觀條件不允許，則必須采用生產現場施工進行線纜敷設的方式，這種方式相對于搭建無線環境，改造周期長、投資大、有時會影響正常生產的節奏。但是優點也很明顯，網絡信號抗干擾能力強，在有些復雜、惡劣環境下，可以更好的保證生產的連續進行。

對于有智能化生產需求的新建廠房，為避免網絡綜合布線二次設計帶來的浪費以及其他不確定性，信息化相關部門有必要在廠房的土建設計階段就參與相關設計，在滿足國家相關規范和要求的前提下，從整個網絡系統的穩定性、可靠耐用性、易維護性、可擴展性等幾個方面設計、建設網絡綜合布線系統。

要達到以上性能要求，設計與施工需要注意以下幾點：

1 設計和實施須至少滿足以下規范和要求

《綜合布線系統工程設計規范》（GB50311-2007）、《綜合布線系統驗收規范》（GB50312-2007）、《涉及信息設備使用現場的電磁泄露發射防護要求》（BMB5-2000）、《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）等。如果是涉密網絡系統，還需滿足以下規范和要求：《涉及國家秘密的信息系統分級保護管理規范》（BMB20-2007）、《涉及國家秘密的信息系統分級保護技術要求》（BMB17-2006）等。

2 布線要求

（1）設計路由時，采用雙絞線敷設的應保證終端設備網絡接口與網絡設備之間的布線總距離小于90m；

（2）網絡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、電磁隔離功能，采用管路保護和接地措施；

（3）建議網絡布線中主干部分采用金屬橋架方式敷設，所設計的主干橋架要求能夠覆蓋整個廠房或綜合辦公樓；

（4）在部分可能產生工業污染物（震動、噪音、粉塵、電磁輻射、化學試劑等）的工作場所進行網絡布線時，所有的管路、線纜及接插件要求采用防塵、防水、防油、防銹、防電磁干擾的工業級產品，線纜及接插件防護級別不低于相關標準；

（5）對結構有特殊要求的廠房或者線纜數量較多的廠房建議建設地下綜合管溝。

3 網絡弱電間環境要求

（1）網絡弱電間總體按照C類機房標準設計，弱點間應避免設計窗戶，面積應滿足設備設施安裝（包括網絡機柜、UPS設備等）和維護空間需求。所有網絡弱電間應采用獨立房間，盡量不與其他弱電系統共用房間；

（2）網絡弱點間內裝修設計選用材料的燃燒性應能符合現行國家標準《建筑內部裝修設計防火規范》（GB50222）的有關規定；

（3）網絡弱電間頂棚、強面、地面應選用不起塵、符合國家相關標準的材料，同時應保證表面平整、光滑。地面應按照國家相關標準敷設防靜電地板，防靜電地板離地高度應根據電纜布線和空調送風要求確定，一般情況下地板離地高度不宜小于30cm；

（4）網絡弱電間應提供可靠的接地裝置，接地電阻值及接地裝置的設置應符合國家相關要求；

（5）網絡弱電間須盡量安裝恒溫恒濕空調設備，并配置遠程管理模塊，以確保室內溫度控制在18～28℃，同時要求設計滿足空調供電和排水所需的環境；

（6）網絡弱電間須盡量部署環境動力監控系統，包括漏水報警、溫濕度監控、空調監控、UPS狀態監控、門禁系統等。

4 供電要求

網絡弱電間須配備具有遠程管理模塊的UPS設備，有條件的，可通過敷設光電復合纜單獨為整個廠房內的網絡設備供電，供電須直接取自廠房主配電柜或變電站并安裝獨立空開，該UPS設備不得與其他系統共用。

5 其他要求

在滿足國家相關法律法規的條件下，按照用戶要求進行設計與施工。

綜上所述，智能工廠的目標就是將IT與生產應用有機的結合起來，因此，IT基礎設施將是貫穿智能工廠架構的最基礎及重要的一環，而適應智能工廠的網絡綜合布線系統將是實現這個目標的基礎，值得我們更加深入的研究及探討。

[1]《綜合布線系統工程設計規范》（GB50311-2007）.

[2]《電子信息系統機房設計規范》（GB50174-2008）.

TF345

A

1004-7344（2016）20-0274-01

2016-7-1

黃濤（1980-）男，工程師，本科，主要從事計算機網絡方面工作。