弱電智能化系統(tǒng)在制造業(yè)廠房當(dāng)中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上當(dāng)前，人們普遍談?wù)摰慕ㄖ悄芑?，主要是指民用建筑，如高層辦公樓、綜合樓、商住樓及建筑群，此外住宅小區(qū)智能化也是熱點(diǎn)之一。實(shí)際上，工業(yè)建筑，特別是研究生產(chǎn)高新技術(shù)產(chǎn)品的現(xiàn)代化工廠和實(shí)驗(yàn)室，其智能化系統(tǒng)應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的，而且工業(yè)自動(dòng)化已有相當(dāng)歷史。民用建筑與工業(yè)建筑的智能化技術(shù)有相同相似之處。當(dāng)然，由于工業(yè)建筑的許多功能要求與民用建筑不同，因此其智能化系統(tǒng)也有其相應(yīng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。工業(yè)建筑的范圍很廣，要求各不相同，本文僅就制造業(yè)工廠與民用建筑在智能化方面不同之處進(jìn)行闡述，相同之處不在此敘述。一、智能化的定位(一)制造業(yè)工廠的基本特點(diǎn)制造業(yè)工廠一般都是由生產(chǎn)廠房及支持區(qū)、動(dòng)力廠

2、房、倉(cāng)庫(kù)(含化學(xué)品庫(kù))、辦公樓(辦公區(qū))、廢水廢物處理區(qū)、室外罐區(qū)，有的還有生活區(qū)等組成的現(xiàn)代化大型工廠，其主要特點(diǎn)是：1.有很多貴重的精密儀器和設(shè)備，廠房造價(jià)昂貴，十幾億、幾十億甚至上百億。2.對(duì)生產(chǎn)環(huán)境有嚴(yán)格要求，因此有相當(dāng)一部分為潔凈廠房。3.對(duì)生產(chǎn)原材料要求嚴(yán)格，一部分由工廠自己生產(chǎn)，因此自動(dòng)化程度要求高。4.因生產(chǎn)需要，要使用各種可燃?xì)怏w(蒸汽)、有毒氣體，有腐蝕性的液體。(二)智能化系統(tǒng)的定位民用建筑智能化是向人們提供一個(gè)安全、舒適、方便、高效的生活和工作環(huán)境的重要技術(shù)措施之一。工廠是生產(chǎn)產(chǎn)品的，如何達(dá)到生產(chǎn)產(chǎn)品所需的環(huán)境要求，符合要求的原材料及動(dòng)力條件，以及工廠安全和、高效、可靠

3、、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，以確保產(chǎn)品的成品率和產(chǎn)品的可靠性、長(zhǎng)壽命及達(dá)到設(shè)計(jì)的產(chǎn)量，則是建設(shè)者們追求的目標(biāo)。作為滿足這些功能、技術(shù)要求的重要措施之一的智能化系統(tǒng)，就必須是成熟的、實(shí)用的、可靠的及先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，這是所指的先進(jìn)，主要不是指新技術(shù)，而是指開(kāi)放性、可擴(kuò)展性、可升級(jí)及兼容性。另外，由于產(chǎn)品都有其生命周期，而工廠的建設(shè)期較短。因此那種功能齊全，看起來(lái)技術(shù)先進(jìn)而還需要研究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是不能應(yīng)用于此類建筑的。二、智能化系統(tǒng)總體方案的確定智能化系統(tǒng)的總體方案實(shí)際上涉及到系統(tǒng)集成及總體結(jié)構(gòu)，關(guān)系到方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)、實(shí)施，涉及到智能化系統(tǒng)能否達(dá)到要求的功能及技術(shù)指標(biāo)，符合建設(shè)周期及投資額要求。因此確定適合于工

4、程項(xiàng)目的總體方案是設(shè)計(jì)者需要認(rèn)真對(duì)待的。(一)幾種方案的比較1.各子系統(tǒng)內(nèi)部集成通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)OAS、建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS、消防自動(dòng)化系統(tǒng)FAS、安全防范系統(tǒng)SAS以及制造業(yè)工廠廠房特有的有害物質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)HPM(Hazardons Production Material)各子系統(tǒng)內(nèi)部有集成，但上述系統(tǒng)之間沒(méi)有集成。這種方案雖然各系統(tǒng)都能很好的完成相應(yīng)的工作，但對(duì)于現(xiàn)代化工廠的整體管理不利，因此不宜采用。2.建筑智能管理系統(tǒng)IBMS這是將CNS、OAS、BAS、FAS、SAS及HPM通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一集成，由一體化集成管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工廠的綜合智能管理。在某些項(xiàng)目雖然

5、有運(yùn)用實(shí)例，但是對(duì)于制造業(yè)工廠這種大型工廠來(lái)說(shuō)，需要監(jiān)測(cè)控制的點(diǎn)數(shù)相當(dāng)龐大而且十分重要。另外，雖然工廠也有原材料、設(shè)備、產(chǎn)品的物流管理，有財(cái)務(wù)、人事、設(shè)計(jì)等辦公自動(dòng)化需要，有語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、會(huì)議系統(tǒng)等方面需求，但這些與確保全廠高效、安全、可靠的生產(chǎn)產(chǎn)品沒(méi)有太大的必然聯(lián)系，因此進(jìn)行一體化集成在目前來(lái)說(shuō)不是最佳選擇。3.建筑設(shè)備綜合管理系統(tǒng)BMS (或工廠管理控制系統(tǒng)FMCSFacility Management And Control System)消防自動(dòng)化系統(tǒng)FAS是直接關(guān)系到避免和減少因火災(zāi)面造成的人身和財(cái)產(chǎn)損失的系統(tǒng)，有特殊重要的位置，另外，因?yàn)橹袊?guó)國(guó)情的原因，需要作為獨(dú)立的子系統(tǒng)，而且要有

6、專門(mén)人員24小時(shí)值班。HPM系統(tǒng)是僅次于FAS系統(tǒng)的重要系統(tǒng)，也需要作為一個(gè)子系統(tǒng)是適宜的。FAS系統(tǒng)、HPM系統(tǒng)、SAS系統(tǒng)及建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS之間，都有許多聯(lián)運(yùn)要求，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的分布控制和集中監(jiān)視管理，以便更好的協(xié)調(diào)工作，提高設(shè)備運(yùn)行效率和提高節(jié)能效果，因此有必要把FAS、HPM、SAS及BAS集成起來(lái)，這就形成了BMS系統(tǒng)。對(duì)于制造業(yè)工廠來(lái)說(shuō)，在目前階段，BMS系統(tǒng)是較好的選擇。至于工廠需要的各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、辦公自動(dòng)化及各種通信，可以另外建立通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)OAS.需要而且條件成熟時(shí)與BMS一起集成為IBMS.(二)BMS(FMCS)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題1.系統(tǒng)

7、構(gòu)成主干網(wǎng)為采用TCP/IP協(xié)議，符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)或FDDI，滿足10/100Mbps;根據(jù)情況現(xiàn)場(chǎng)總線采用10Mbps以太網(wǎng)、Profibus總線、LonWork總線等。應(yīng)配備與工程相適應(yīng)的BMS集成管理系統(tǒng)。通常情況下，主干網(wǎng)可通過(guò)路由器與公司上級(jí)管理層MIS網(wǎng)絡(luò)相連，以便管理層了解情況。消防自動(dòng)化系統(tǒng)FAS、安全防范系統(tǒng)SAS及有害物質(zhì)檢測(cè)控制系統(tǒng)HPM的主機(jī)均有與BMS集成的接口，并保證與中央管理機(jī)的可靠通信。2.幾個(gè)監(jiān)控中心位置的確定監(jiān)控中心設(shè)置在負(fù)荷中心，方便管理及符合相關(guān)的規(guī)范是確定位置的基本原則。制造業(yè)工廠經(jīng)過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃，智能化系統(tǒng)的幾個(gè)控制中心的設(shè)備常常不能集

8、中在一個(gè)中央監(jiān)控室內(nèi)。BMS管理中心通常設(shè)在動(dòng)力機(jī)房?jī)?nèi)，BAS的中央站通常與BMS管理中心合用，消防總控制室可以設(shè)在主廠房一層主入口，安防總控制室可以設(shè)置在廠區(qū)的主入口門(mén)衛(wèi)室，或與消防總控制室合用。除各子系統(tǒng)的總控制室外，F(xiàn)AS、HPM、SAS的分控制室及BAS的分站應(yīng)合用，方便管理及電源等設(shè)備的配置。3.BMS的布線系統(tǒng)雖然計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的光纜和8芯的雙絞線可以應(yīng)用于BMS系統(tǒng)，但是工業(yè)用雙絞線，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況通常使用多種雙絞線，如屏蔽的、非屏蔽的、防腐蝕的、低煙少鹵的等。另外電纜芯數(shù)也是根據(jù)連接的設(shè)備不同而不同，并非都要使用光纜或8芯的雙絞線。另外，雖然產(chǎn)品會(huì)不斷變化，但是為其提供工

9、業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件和動(dòng)力條件變化并不大(生產(chǎn)線用自動(dòng)控制系統(tǒng)一般由廠家另行配置)，因此不需要然辦公樓那樣用統(tǒng)一的布線來(lái)滿足信息終端的變化。此外，BMS布線系統(tǒng)的路由不同。再有，F(xiàn)AS、HPM及SAS系統(tǒng)的線纜需要單獨(dú)敷設(shè)，因此BMS系統(tǒng)單獨(dú)布線為好，而不與CNS、OAS統(tǒng)一為一套布線系統(tǒng)。當(dāng)然對(duì)于工廠的智能化系統(tǒng)的所有布線的路由和維護(hù)空間應(yīng)進(jìn)行綜合考慮，統(tǒng)一規(guī)劃，并與其它專業(yè)管線協(xié)調(diào)。三、建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)BAS民用建筑中的BAS系統(tǒng)通常是針對(duì)舒適性空調(diào)、給水排水系統(tǒng)、冷熱源、電力、照明及電梯等設(shè)備的監(jiān)控。對(duì)于制造業(yè)類工廠來(lái)說(shuō)，除上述系統(tǒng)外，由于生產(chǎn)的需要，增加了許多內(nèi)容，如凈化空調(diào)系統(tǒng)、結(jié)凈區(qū)

10、風(fēng)機(jī)高效過(guò)濾器系統(tǒng)，各種氣體系統(tǒng)、各種工業(yè)用水系統(tǒng)、工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)、各種排風(fēng)系統(tǒng)(如工藝排風(fēng)、洗滌排風(fēng)、有機(jī)溶劑排風(fēng)等)、工業(yè)廢水、廢氣處理系統(tǒng)等。根據(jù)項(xiàng)目具體情況確定是否全部子系統(tǒng)受中央站的監(jiān)控。有許多成熟可靠的技術(shù)和產(chǎn)品用于上述的BAS系統(tǒng)。盡管各廠家的產(chǎn)品不盡相同，但基本上都是由DDC、PLC、工業(yè)控制機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、各種模塊及設(shè)備構(gòu)成。目前，這種采用分散控制集中管理的集散系統(tǒng)，可靠性高、經(jīng)濟(jì)、靈活、易于擴(kuò)展。而全分布控制系統(tǒng)還有許多工作要做。四、有害物質(zhì)檢測(cè)控制系統(tǒng)HPM(一)構(gòu)建HPM系統(tǒng)的必要性由于生產(chǎn)需要，常常使用各種危險(xiǎn)物品，例如多種可燃?xì)怏w(蒸汽)、有毒氣體，還使用多種腐蝕性

11、液體。在儲(chǔ)存、使用場(chǎng)所及輸送管道中均可能發(fā)生泄漏或液體異常情況。如果一旦泄漏或液體異常而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，則可能發(fā)生火災(zāi)、人員中毒或破壞生產(chǎn)，造成人身和財(cái)產(chǎn)損失的生大事故，因此有必要對(duì)氣體、液體的泄漏、某些液體的液位進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。由于這是僅次于火災(zāi)消防的重要系統(tǒng)，而且需要監(jiān)測(cè)的點(diǎn)數(shù)多，監(jiān)控比較復(fù)雜，因此應(yīng)單獨(dú)構(gòu)建一個(gè)子系統(tǒng)。(二)系統(tǒng)構(gòu)成該系統(tǒng)雖然很重要，但需要檢測(cè)的是泄漏氣體的濃度，達(dá)到限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警，檢測(cè)液體的泄漏和液位，而控制的對(duì)象是機(jī)電設(shè)備，檢測(cè)點(diǎn)、控制點(diǎn)多而分散。這些特點(diǎn)與BAS系統(tǒng)相似，因此采用BAS技術(shù)是合適的。將現(xiàn)場(chǎng)的各種探測(cè)器、傳感器、開(kāi)關(guān)、模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(有的地方還包括電

12、機(jī)控制中心MCC)等設(shè)備連接到集采集和控制功能于一體的程序邏輯控制器PLC，各PLC再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與HPM系統(tǒng)主機(jī)相連。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如前所述，該系統(tǒng)應(yīng)有與BMS系統(tǒng)集成的接口，以便BMS監(jiān)管中心的人員管理。由于該系統(tǒng)的重要性，在BMS系統(tǒng)監(jiān)管中心應(yīng)設(shè)置專門(mén)用于HPM系統(tǒng)的工作站。HPM系統(tǒng)中，有一部分是涉及可燃?xì)怏w(蒸汽)的檢測(cè)，根據(jù)我國(guó)規(guī)范是屬于火災(zāi)消防范疇，因此HPM系統(tǒng)的總控室應(yīng)與消防總控室合用。如果因?yàn)槟撤N原因使HPM系統(tǒng)總控室單獨(dú)設(shè)置時(shí)，應(yīng)在消防總控室單獨(dú)設(shè)置時(shí)，應(yīng)在消防總控室設(shè)置可燃?xì)怏w(蒸汽)的顯示報(bào)警裝置，并安裝相應(yīng)的手動(dòng)、自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制及顯示設(shè)備狀況的裝置。1、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備至PLC設(shè)備

13、應(yīng)采用星形拓樸結(jié)構(gòu)布線，并根據(jù)不同設(shè)備選用相應(yīng)的線纜，以便提高可靠性。2、在有毒、可燃?xì)怏w的儲(chǔ)存間，使用場(chǎng)地及輸送管理沿線都應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的探測(cè)器，并根據(jù)氣體特性、環(huán)境條件及探測(cè)器的技術(shù)性能進(jìn)行合理布置。3、對(duì)于工藝使用的一般液體化學(xué)品，通常采用單層管進(jìn)行輸送，應(yīng)在化學(xué)品分配處及輸送管道的最低點(diǎn)集液盤(pán)處設(shè)置液體探測(cè)器。4、對(duì)于有嚴(yán)重腐蝕性的液體化學(xué)品及某些重要的燃料通常采用雙層管輸送，應(yīng)在化學(xué)品分配處及輸送管道的最低位置的處管壁處設(shè)置T型接頭，在接頭處設(shè)置液位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)。5、腐蝕性的工業(yè)廢液通常用管道輸送到處理池，因此在輸送管道的較低處的集液盤(pán)處設(shè)置液體探測(cè)器。6、有的液體化學(xué)品儲(chǔ)量較少，為了檢

14、測(cè)其泄漏，常在儲(chǔ)存間地面淺地溝，此時(shí)應(yīng)在溝內(nèi)敷設(shè)泄漏檢測(cè)電纜，以便檢測(cè)泄漏的液體。7、由于使用化學(xué)品，可能發(fā)生濺射到眼睛內(nèi)的事故，因此通常設(shè)置了洗眼器和安全噴淋，因此應(yīng)將管道上的水流開(kāi)水連接到PLC上，以便有情況發(fā)生時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)進(jìn)行處理。8、除上述探測(cè)器、傳感器、開(kāi)關(guān)等獲取信號(hào)外，在一些重要位置還要設(shè)置人工手動(dòng)報(bào)警點(diǎn)，緊急情況時(shí)進(jìn)行報(bào)警。9、有防爆和腐蝕性的地方，管線敷設(shè)和設(shè)備選型、安裝應(yīng)按相關(guān)要求進(jìn)行。10、發(fā)生泄漏事故后，應(yīng)聯(lián)動(dòng)相關(guān)的閥門(mén)、泵、風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)相應(yīng)的泄漏聲光警報(bào)裝置(與火災(zāi)警報(bào)相區(qū)別)，并打印相關(guān)記錄。對(duì)某些特別重要的設(shè)備，應(yīng)采用硬接線，可以從總控室人工控制。某些地方應(yīng)采用探

15、測(cè)器(傳感器)直接聯(lián)動(dòng)控制相應(yīng)的設(shè)備。五、消防自動(dòng)化系統(tǒng)FAS(一)潔凈廠房的消防特點(diǎn)由于生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的特殊要求，因此制造業(yè)工廠通常都有許多潔凈度等級(jí)不同的潔凈室。潔凈廠房?jī)?nèi)相對(duì)封閉，火情不易被外面發(fā)現(xiàn)，消防人員較難接近。另處潔凈室內(nèi)的人員較少，如果有火情，內(nèi)部人員也較難發(fā)現(xiàn)。潔凈廠房?jī)?nèi)人員進(jìn)出迂回曲折，人員疏散比較困難。一旦失火將造成巨大的人身和財(cái)產(chǎn)損失，而且要恢復(fù)生產(chǎn)也很困難。因此設(shè)置一套高效可靠的火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)就顯得非常重要。(二)系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于這類工廠火災(zāi)探測(cè)點(diǎn)多，需要聯(lián)動(dòng)的設(shè)備多，且可靠性要求高，因此采用探測(cè)中心報(bào)警系統(tǒng)。在每個(gè)較大的建筑內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的智能型火災(zāi)報(bào)警控制器，

16、各智能報(bào)警控制器之間形成環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。這種分布智能系統(tǒng)與采用一臺(tái)大容量的火災(zāi)報(bào)警控制器覆蓋全廠或集中區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)相比可靠性更高。消防總控室的主機(jī)(或管理主機(jī))應(yīng)有與BMS集成的接口，保證可靠通信。應(yīng)配備消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備、圖形顯示器、打印設(shè)備、火災(zāi)應(yīng)急廣播系統(tǒng)、消防專用電話、UPS電源等。(三)潔凈廠房?jī)?nèi)選擇火災(zāi)探測(cè)器需要考慮的幾個(gè)因素可燃物質(zhì)初期火災(zāi)的特點(diǎn)和發(fā)展特性、環(huán)境條件(如高度、面積、溫濕度、空氣流向、流速、有無(wú)對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的干擾源等)是我們選擇火災(zāi)探測(cè)器要考慮的基本因素。潔凈室內(nèi)除可燃?xì)怏w外的火災(zāi)屬于普通火災(zāi)，其燃燒過(guò)程一般要經(jīng)歷火災(zāi)醞釀期的不可見(jiàn)煙霧(陰燃)、可見(jiàn)煙、可見(jiàn)光和劇烈燃燒四個(gè)

17、階段。如何盡早在不可見(jiàn)煙霧(陰燃)階段發(fā)現(xiàn)火情贏得時(shí)間是很關(guān)鍵的。對(duì)于潔凈室來(lái)說(shuō)，影響火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)的主要因素是空氣流向及流速。(四)空氣流向及流速對(duì)火災(zāi)探測(cè)器的影響為了滿足生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的潔凈要求，對(duì)室內(nèi)的氣流流型、送風(fēng)量、換氣次數(shù)都有嚴(yán)格要求。潔凈度等級(jí)為1-5級(jí)的一般采用單向流，平均風(fēng)速為0.20.5m/s;潔凈度等級(jí)為69級(jí)的通常采用非單向流，層高小于4米的潔凈室其換氣次數(shù)在1060次/h，在某些情況下，換氣次數(shù)在100次/h以上。舒適性空調(diào)房間內(nèi)的換氣次數(shù)較低可以不考慮火災(zāi)時(shí)對(duì)煙霧粒子探測(cè)的影響。而較高的換氣次數(shù)將減少煙霧粒子到達(dá)探測(cè)器的幾率。美國(guó)NFPA72標(biāo)準(zhǔn)中表明當(dāng)換氣次數(shù)為10次/h時(shí)，探測(cè)器的保護(hù)面積是標(biāo)準(zhǔn)狀況的0.833，當(dāng)換氣次數(shù)為30次/h時(shí)，其保護(hù)面積僅為原來(lái)的0.278.(五)探測(cè)器的選擇及布置根據(jù)潔凈室構(gòu)造特點(diǎn)、氣流流型、風(fēng)速、換氣次數(shù)及各種火災(zāi)探測(cè)器性能特性的綜合考慮，探測(cè)器的選擇和布置宜按下列要點(diǎn)進(jìn)行：對(duì)于吊頂上滿布高效過(guò)濾器，利用技術(shù)下夾層、技術(shù)夾道、技術(shù)夾墻作回風(fēng)通道的，應(yīng)選擇采樣管+激光探測(cè)裝置+吸氣泵結(jié)構(gòu)的吸氣式感煙探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(也稱極早期煙霧探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)、空氣采樣式煙霧偵測(cè)系統(tǒng))。靈敏度達(dá)0.004%0.00