工厂网络设计方案范文

导语：如何才能写好一篇工厂网络设计方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：工厂生活区 低压配电线路设计 节能

1 问题的提出

企业用电负荷中，生活后勤设施用电占相当比重。据初步调查，一般厂矿企业单位生活用电占企业总用电量的10％～18％。由于生活区用电设备、设施通常为企业的三类负荷，因而未引起电气专业人员足够的重视，部分配电线路设计不够合理，集中反映在：

(1)配电网络接线设计不合理。不少工矿企业在低压线网配置中，将多路单一的动力设施采用树干式接线或动力与照明设施混接于树干或线路上，致使供电可靠性、灵活性和经济性下降。

(2)导线选型不经济。过去，工厂企业单位在生活区电气设计中大量采用了导线截面小的铝线或铝芯电缆线，加上近几年各企业生活区负荷逐步增大，线路电能损耗成为突出问题。

(3)功率因数低。对于大中型企业，供给生活区用电的负荷种类比较多，供电范围大，而对生活区和远距离耗电大的动力设备的功率因数偏低，压降大的问题缺乏有效的技术措施。

因此，改进工厂企业生活区配电网络的设计是企业节能降耗的重要途径。

2　生活区低压配电设计方案的经济技术分析

沈阳市辽中化工总厂是年产值8千万元的中型化工企业，其日用电负荷1700kW，占总用电负荷的14.1％，功率因数平均为0.76，原生活区配电线路设计为两台SLJ-315／10／0.4kV变压器(一用一备)，其馈电线路是多回路架空出线，部分回路所配负荷多且导线线径小，加上主要用电设备、设施的地点距离变压器达600～900m。因而电能损耗大。

经多年的运行和测定统计，工厂生活区低压配电线路原接线方案在实际运行中存在着几个主要问题：多种负荷接于一路干线上，不便于操作管理，尤其是某个负荷发生故障时，导致全回路跳闸，可靠性低；导线均匀为10-25mm2的铝芯线，线路的直流电阻大，当某干线上多个负荷电流增大时，线损高，压降大：由于均为小线径铝芯线架设，导线强度低易断裂、故障率高。当电杆线路检修时，需造成大面积长时间停电，对电气人员作业完全无保障：部分回路功率因数值太低，导致315kVA变压器处于满负荷运行，变损高达23520kW・h／a使变压器处于不经济运行状态。

针对这些问题，我厂经过反复调查研究，对生活设施及住宅楼房等6路重点负荷回路进行了改造设计，改变传统的单一的放射式和树干配电方案。其具体技术措施是：

(1)将原多种负荷接于一条干线上，改为路线供给一个动力负荷。将过去一路线供给1幢楼照明，改为南北两片两条回路供至宿舍区中心，再由两个中心配电柜分13个单回路送至各幢宿舍楼，实行一楼一路线一个开关控制，便于进行管理，互不影响。

(2)将原来5路出线铝芯架空线全部改为VV29-1kV-3x16-35-70mm2的铅饼铠装塑料电力电缆埋地敷设。这样，既增大了导线截面和强度，又避免了架空线受外界自然气候影响。同时，线路损耗大为减少。

(3)在小农场用电设备末端(距变压器920多米)和生活泵房(17kW电机)现场实行电容就地补偿，有效地降低了线损和变损，使变压器低压侧的功率因数由原来的0.75提高到0.92以上，线路压降得到明显改善。

改造的6个主要回路的动力及照明线路，投入实际运行后，每年线损为2540kW.h.原来这6个回路的线损每年达122749kW.h，线损比原来降低79.3％。同时，在生活泵房和小农场用电设备现场设计安装了各30kvar的电容，使这两条线路的功率因数从0.72-0.73提高到0.95。这样，变压器低压侧总功率因数也从原来的0.76增加到0.92以上，减少了线路损耗和变压器损耗。

3　结论

工厂生活区尤其是大中型企业生活区配电线路的合理设计，对生活区配电网的经济运行、安全管理、故障频率、检修作业和电能消耗，具有直接影响，

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【关键词】闸门；网络；编码器；PROFIBUS-DP；设计；电磁干扰；电源

引言

现场总线是20世纪80年代中期在国际上发展起来的。它应用在生产现场，实现微机化测量设备之间的双向串行多节点数字通信，它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化方向的发展，一经产生便成为全球工业自动化技术的热点，受到全世界的普遍关注。自80年代末以来，几种现场总线技术如FF、Lonworks、Canbus、Profibus等已逐渐成熟并对工业自动化进程形成影响。Profibus是Process FieldBus的缩写，是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供可行的解决方案。

1 概况

黄龙滩电厂溢洪闸门系统采取GE-9030PLC为核心的控制方式，利用编码器来反映闸门具置，实现远方和现地都能对其控制，从而组建了黄龙滩电厂溢洪闸门自动化监控系统。

17台编码器是通过现场总线同PLC联接，以实现数据采集，来确保闸门位置，本系统结构与网络配置如图1所示：

图1 本系统结构与网络配置

2 问题的出现

在2004年1月，黄龙滩水电厂溢洪闸门系统改造基本完工，但在实际运行过程中却频繁出现PLC与编码器间通讯故障，致使检测不到闸门位置，闸门自动化功能无法实现。

经过多次溢洪闸门动态调试，频繁出现PLC与编码器通讯故障，故障统计见下表：

从上述试验中可以看出，闸门自动化系统总线通讯处在非正常状态下，故障率较高。

3 原因分析

针对上述现状调查，经过多次的讨论分析，认真分析现场和查阅资料，对所有可能的原因进行一一分析，可能主要由以下原因造成

3.1 接地达不到要求。

现场总线PROFIBUS的传输介质共用传输数据和供电电流。其工作电压较低（5V左右），其本身耐压也非常低（-7V～+12V）。一旦有过压引入，就会击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象。因此，对其整个系统的拉地电阻要求一般不应大于4Ω或更小。

3.2 不注意区分以下几种接地。

一般低压设备有以下几种接地类型：（1）机壳地又称屏蔽地，它机壳和大地处于相等电位可以保护人身安全，也可以防止静电、磁感应并屏蔽外界干扰。（2）交流地，交流电源的N线。这种地线是产生噪声的主要地方。（3）直流地，它是直流电源标准电压的起点，在非浮空的直流电源，就把它作为地线，而且就是接地的连线。（4）信号地，通常是指传感器的地。（5）数字地又称为逻辑地，是数字电路部分的等电位点，是数字信号的零电位。（6）模拟地，是各种模拟信号的零电位。它们之间接地的要求不一样。因此，应特别注意。例如：交流地与信号地不能共用。一段电源地线的两点间会有几毫伏甚至几伏电压，对低电平的信号电路来说是一个非常严重的干扰。必须隔截和防止。

3.3 依据《电气安装规范》要求信号线与动力线分开。

现场总线的传输介质共同传输数据和供电电流。根据《电气安装规范》在设计时，采用双层桥架，一层敷设动力桥架，一层敷设现场总线；否则电磁干扰等很严重。

3.4 距离与速率设置的不匹配。

现场总线的传输速率与距离的关系如下表：

4 方案实施

针对以上要因，制定了相应的对策表：

实施一：由于厂家技术人员对现场情况缺乏足够了解，导致闸门自动化总线通讯频繁故障，不能完全满足现场运行的需要。2004年6月本本人负责同厂家技术人员进行技术沟通，重新修改改了设计方案，使之满足现场工作要求。

实施二：按照设计方案，信号线与动力线分开，将所有通讯电缆用钢管进行屏蔽，并和动力电缆保持一定距离，经试验，故障率大大减少。

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关键词：智能变电站 工厂化 一体化 自动化

0 引言

新一代智能变电站采用集成化智能设备和一体化业务系统，采用一体化设计、一体化供货、一体化调试的变电站模块化建设模式，实现“占地少、造价省、可靠性高”的目标。2015年国家电网公司组织实施了50座新一代智能变电站扩大示范工程，旨在进一步验证和提升第一批示范工程应用的技术路线和相关标准，为后续智能变电站建设和推广提供依据。

为确保扩大示范工程项目顺利实施，有必要紧密结合新一代智能变电站的产品技术特点，对项目组织实施方案进行深入研究，以下从工程设计、生产采购、厂内调试与集成、现场实施等方面进行具体分析。

1 一体化、标准化设计

（1）编制产品技术方案

针对各个示范工程项目的技术要求和国网的相关标准规范，组织研发、工程、设计人员成立技术方案支撑团队，从方案确定、设备选型、设计图纸、生产支持、系统联调乃至现场调试阶段全程进行方案的跟踪、评审与变更。方案支撑团队首先对合同范围内的所有设备进行逐项审定，确保选用的设备的软硬件满足合同的要求，同时均通过国网公司统一组织的入网检测。

预制舱吊装需要编写专项技术方案，进行详细的负荷测算，充分考虑吊装实施安全措施，确保吊装安全。预制舱运输需要进行道路勘探，以合理设计预制舱的机构尺寸，选择合适的运输车辆，满足道路运输中对高度、重量、转弯半径等的具体要求。

（2）多单位、多专业协同设计

新一代智能变电站采用全站二次设备集中招标的一体化供货模式，集成商负责各个单位、各个专业的统一协调工作。各厂家的二次设备屏柜最终在集成商处进行一体化集成，即入舱安装，因此需要各个厂家二次设备屏柜设计、预制舱结构设计、设计院二次布线设计能够进行跨单位、跨专业的协同工作，即实现一体化设计。例如各厂家的屏柜颜色、型式、开门方向、并柜结构、与舱体固定的配合结构等均需要进行充分沟通、协同设计。而舱内屏间电缆清册和预制光缆清册往往需要各专业设计方案确定后，设计院根据各个专业的图纸出具施工图后才能给出，留给后续长度复测、生产采购、安装集成的时间非常有限，需要集成商与各厂家设计人员和设计院进行充分、有效的沟通。

（3）设计联络会议

公司设计部门牵头负责组织各专业、各厂家的设计人员与业主和设计院召开设计联络会议。在设计联络会上，和相关设计院、业主单位进行细致的沟通，确定以下工作内容：

1）复核投标产品的主要性能和参数，并进行确认。

2）需设计院或用户进行工程项目的详细提资。

3）确定项目里程碑计划。包括方案确定、设计确认、生产完成、厂内联调、系统集成、运输发货、现场调试、验收投运等。

4）讨论各配合厂家、设计院、业主之间的沟通协调机制。

5）决定土建要求/运输尺寸和质量，以及工程设计的各种接口的资料要求。

6）讨论监造、工厂试验及检验问题。

7）讨论运输、安装、调试及验收试验。

8）沟通总进度控制、质量保证程序及质控措施。

2 模块化、工厂化生产

生产加工阶段根据各个专业的耦合关系，做好详细的生产采购计划，将项目生产、采购任务进行分解。按公司质量体系的规定做好产品状态标识，加强生产过程检验和采购到货检验，确保工程产品质量。参与工程实施的人员须按照质量管理体系相关产品作业指导书进行调试、检验及现场服务。

对预制舱式二次组合设备等模块化集成设备，按照新一代智能变电站的功能模块，在厂内进行设备集成。设备入舱集成环节，与项目业主单位和施工单位充分交流，熟悉地区二次电缆安装接线规范要求，做到和现场施工工艺的一致性。

3 一体化、自动化调试

新一代智能变电站的工程项目采用一体化、自动化的调试手段，可最大限度的将厂外工作向厂内转移，提高厂内联调工作效率，减少现场调试的工作量，缩减现场调试周期，提高现场调试质量。具体步骤如下：

1）制订联调方案。制订厂内联调和发货计划，梳理全过程工作任务分解表并提交由业主方审核确认。

2）联调提资。编制工程项目提资清单，向运行单位、设计单位、其他调试单位进行多方位的提资，收集相关ICD模型文件和图纸资料。

3）SCD集成。利用虚端子可视化工具，批量导入各厂家ICD和设计院虚端子，可视化检查虚回路，在线修改后离线导出文件供他方确认。大大提高了SCD集成效率。

4）单体调试和设备互联测试。在设备联调前利用自动化调试工具进行单体调试。各厂家设备进行互联测试，为系统级调试做好装置级的准备。

5）一体化调试。各厂家二次设备1：1模拟现场连接方式进行组网，在厂内进行二次设备的充分联调。联调过程中采用自动化调试工具检验虚回路配置的正确性、核查过程层和间隔层实时数据、进行网络故障定位分析，提高系统调试效率。各厂家、业主、维护与运行单位、设计院、电科院、施工方均派员参加厂内联调，并对联调结果进行验收确认，做到调试、验收一体化，厂内、现场一体化。

4 装配式建设、施工

新一代智能变电站二次设备通过一体化调试方式在厂内进行了充分的系统联调，通过预制舱等模块化集成手段实现了二次设备的安装、接线和整体运输，通过预制式光、电缆的应用，使得模块间建立起快速的连接方案。这都减少了现场调试、施工的工作量。

现场仅需进行预制舱和模块化二次设备的整体就位，模块间二次光电缆的快速插接，二次设备与一次设备的联调传动，变电站与调度远方的通信调试和信息核对。模块化二次设备采用装配式建设、施工方式，大大提高了现场施工效率。

5 结语

本文所述的变电站组织实施方案在国电南瑞所承担的9座新一代智能变电站扩大示范工程中得到应用，通过采用标准化设计、工厂化加工、一体化调试和装配式建设，示范工程项目得以顺利实施。示范变电站应用了预制舱、二次设备模块化集成和预制光缆，采用了工厂化、一体化的调试手段，减少了现场安装、接线、光纤熔接和工程调试的工作量，实现了环保施工，提高了施工效率，节省了大量的人力、物力及资源成本。

参考文献

[1]宋旋坤，李敬如，肖智宏等.新一代智能变电站整体设计方案[J].电力建设，2012.11.

[2]王进虎，杨威，王娜，吕宾宾. 新一代智能变电站站域保护调试技术研究.电力信息与通信技术， 2014.07.

[3]刘强兴，田家运. 新一代智能变电站二次设备与系统优化集成探讨. 电力系统装备，2015.06.

[4]何磊，孟强，田霞.智能变电站试点建设中存在的问题探讨.电工技术，2013.05.

作者简介：

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“众包”一词最早出现在美国《连线》杂志2006年6月号，记者杰夫・豪（Jeff Howe）首次提出了这一概念。简而言之，“众包”是指一个公司或机构把过去由员工执行的工作任务，以自由自愿的形式外包给非特定的（通常是大型的）大众网络的做法。“众包”现象是自20世纪90年代以来，信息化和网络化所带动的电子商务等新产业发展的结果，它代表了信息时代一种全新的经营理念和实践，呈现出大众参与式与开放式等特点。维基百科、百度百科等让用户自愿免费提供网站知识的方式，皆属于众包。

众包对设计等创新活动产生的影响是颠覆性的，它展示了信息时代创新设计民主化的趋势。我们可以直观看到的是，借助信息网络的平台，企业能轻松捕获来自世界各个角落的优秀设计创意，潜在的设计合作伙伴的数量和可供选择的方案均大幅增加。诸如阿迪达斯、欧莱雅、乐高、标志汽车以及宝马汽车都开始发动网民的力量寻找创意并支付报酬。而在这些显见事实背后，则潜藏着设计协作模式从封闭走向开放的巨大变革，并将由此带来从中国制造走向中国创造的新契机。

从封闭到开放的设计协作模式

如果将传统的设计协作模式与众包相比较，可以看到两者分别呈现出“封闭”与“开放”的特点。所谓“封闭”，指的是企业/甲方与某个或多个由自己选中的设计师进行设计协作，形成一个像私人俱乐部一样的协作网络，具有一定的封闭性。而这些设计师之所以入选，是因为企业/甲方能认定这些设计师具有在某一领域内帮助他们进行设计创新的能力与资质。而在“众包”的平台下，企业/甲方所面对的设计协作者的职业及资质实际上是不确定的，他们可能是设计师、学生、教师、业余设计爱好者，乃至其他与设计行业毫不相关的人员，其性别与年龄也是不确定的。无论是谁，但凡自认为拥有提供该设计问题解决能力或资源的人，都可以成为其中的一员，因而这是一个开放的平台。

封闭设计协作模式意味着企业/甲方需认清手头问题的最佳解决方案的知识领域，并能在该领域找到合适的合作伙伴。封闭设计协作模式的一个典型代表，便是意大利著名的后现代家居用品设计制造商阿莱西公司（Alessi）。自该品牌创始人的孙子――艾伯特・阿莱西（Alberto Alessi）执掌公司管理大权开始，便认定未来产品设计的方向将要向后现代主义设计方面发展，并积极在此领域寻求最佳协作伙伴。因而从1979年开始，阿莱西先后从后现代建筑与设计领域邀请了200多位知名设计师，请他们为公司的产品设计出谋划策。这一“精英圈”封闭式设计协作策略无疑让阿莱西公司名利双收：不仅公司赚得盆满钵满，成为了意大利最知名的“设计工厂”之一；也让许多有趣的产品设计贴上了明星设计师的标签，登入了经典设计的殿堂。传统的设计协作模式大都是封闭式的，它通常以小见长。和其优点一样明显的是其缺点，即企业/甲方必须事先对所要进行设计的知识领域及关键人物要有较深的体认，否则就会像在黑暗的胡同里瞎摸乱撞，浪费精力、财力，而一无所获。

相形之下，众包的开放式设计协作网络更能够吸引到为数众多的人来帮助企业/甲方解决问题，从而为其带来大量新创意。因此，它的一大优势便正在于不需要确定最合适的知识领域，也不需要找出这些领域中最适合的专家，只要对外消息，提供适当的诱饵，之后可以坐等适合的人现身。这不仅让无名草根有了实现设计的可能，使这一平台具有了民主性，还让企业/甲方可以在专业设计领域的惯性思维之外，从一些意想不到的方面获得极富创意的新颖方案。

从协作模式的角度，开放式的众包设计协作网络可以细分为两种类型，一种是“创新商城”：在这里，一家公司问题，任何人都可以提出解决方案，最终由问题的公司选出最中意的方案。前文提到的重庆猪八戒网站，便是提供此类设计协作服务的重要平台。国外著名网上T恤零售商，也属于此类运作方式，它拥有60多万名会员，每周向Threadless提供800个新的设计方案（其中包括各种新颖独特的个性设计），最终由Threadless公司掌握到底哪些设计将付诸生产，哪些投稿设计师会获得奖励。另一种为“创新社群”：在这样的一个网络中，任何人都可以问题，也可以提供解决问题的设计方案，或参与决定最后采用何种方案。位于北京的Teeker，虽然也是一家T恤制造商，采取的却是“创新社群”的模式，针对的是所谓的网络“圈子”或“圈子文化”进行设计创意。这些圈子分别由有着一定共同点的人群组成，例如兴趣爱好、星座血型等等。T恤的各种设计方案是由不同的“圈子”中的成员免费提供的，而某件T恤是否能制作出来，则取决于圈子内成员在Teeker网上的投票数。这种“创新社群”对年轻人颇有吸引力，清华、北大等高校里的一些社团组织，都是Teeker的忠实客户。

然而，众包的开放式设计协作模式也并非十全十美。它在识别和吸引最佳设计合作对象上的效率，先天便不如传统的封闭式设计协作模式高。尽管在众包平台上，每个人都有参与的机会，但随着参与者数量的增多，每个参与者的方案被选中的概率就降低了。因此，最杰出的设计人才依然还是更愿意加入封闭的传统设计协作平台。而众包平台则只有在评估方案的成本较为低廉，并不涉及商业机密、不需要提供较高技术支持时，才会发挥最大的作用。此外，众包的开放性也对设计作品知识产权的保护、对用户诚信进行监督的保障制度等问题，提出了更高的要求。

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关键词：工业4.0；内涵；现状；本质

一、工业4.0的概念

工业4.0是德国政府提出的一个高科技战略计划。该项目由德国联邦教育及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元。旨在提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。德国所谓的工业四代（Industry4.0）是指利用物联信息系统（Cyber―PhysicalSystem简称CPS）将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。

二、工业4.0的内涵

“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。德国学术界和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统―信息物理系统（Cyber-Physical System）相结合的手段，将制造业向智能化转型。“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

三、工业4.0的发展现状

工业自动化是德国得以启动工业4.0的重要前提之一，主要是在机械制造和电气工程领域。目前在德国和国际制造业中广泛采用的“嵌入式系统”，正是将机械或电气部件完全嵌入到受控器件内部，是一种特定应用设计的专用计算机系统。数据显示，这种“嵌入式系统”每年获得的市场效益高达200亿欧元，而这个数字到2020年将提升至400亿欧元。有专家预计，不断推广的工业4.0将为德国的西门子、ABB、通快（Trumpf）等机械和电气设备生产商，以及菲尼克斯电气（Phoenix Contact）、浩亭（Harting）以及魏德米勒（Weidmuller）等中小企业带来大量订单。德国联邦贸易与投资署专家Jerome Hull在接受时代周报记者专访时表示，工业4.0是运用智能去创建更灵活的生产程序、支持制造业的革新以及更好地服务消费者，它代表着集中生产模式的转变。Jerome Hull介绍：所谓的系统应用、智能生产工艺和工业制造，并不是简单的一种生产过程，而是产品和机器的沟通交流，产品来告诉机器该怎么做。生产智能化在未来是可行的， 将工厂、产品和智能服务通联起来，将是全球在新的制造业时代一件非常正常的事情。工业4.0是涉及诸多不同企业、部门和领域，以不同速度发展的渐进性过程，跨行业、跨部门的协作成为必然。同样是在2013年汉诺威工业博览会上，由德国机械设备制造业联合会（VDMA）、德国电气和电子工业联合会（ZVEI）以及德国信息技术、通讯、新媒体协会（BITKOM）三个专业协会共同建立的工业4.0平台正式成立

四、工业4.0的本质分析

1.本质是基于“信息物理系统”实现“智能工厂“

第一次工业革命始于18世纪后半期由蒸汽机实现工厂的机械化；第二次工业革命始于19世纪后半期用电力来实现大规模化批量生产；第三次工业革命始于20世纪后半期通过电气和信息技术实现制造业的自动化。第四次工业革命――工业4.0，其实就是实现“智能工厂”。工业4.0将在前三次工业革命的基础上进一步进化，基于信息物理系统（Cyber Physical System）实现新的制造方式。信息物理系统是指通过传感网紧密连接现实世界，将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中，从而在生产制造过程中，与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析，形成可自律操作的智能生产系统。

2.核心是动态配置的生产方式

工业4.0报告中描述的动态配置的生产方式主要是指从事作业的机器人（工作站）能够通过网络实时访问所有有关信息，并根据信息内容，自主切换生产方式以及更换生产材料，从而调整成为最匹配模式的生产作业。动态配置的生产方式能够实现为每个客户、每个产品进行不同的设计、零部件构成、产品订单、生产计划、生产制造、物流配送，杜绝整个链条中的浪费环节。与传统生产方式不同，动态配置的生产方式在生产之前或者生产过程中，都能够随时变更最初的设计方案。

3.首要目标是工厂标准化

德国工业影响力的一个侧面就是“标准化”。PLC编程语言的国际标准IEC61131-3（PLCopen）主要是来自德国企业；通信领域普及的CAN、Profibus以及EtherCAT也全都诞生于德国。工业4.0工作组认为，推行工业4.0需要在8个关键领域采取行动。其中第一个领域就是“标准化和参考架构”。标准化工作主要围绕智能工厂生态链上各个环节制定合作机制，确定哪些信息可被用来交换。为此，工业4.0将制定一揽子共同标准，使合作机制成为可能，并通过一系列标准（如成本、可用性和资源消耗）对生产流程进行优化。以往，我们听到的大多是“产品的标准化”，而德国工业4.0将推广“工厂的标准化”，借助智能工厂的标准化将制造业生产模式推广到国际市场，以标准化提高技术创新和模式创新的市场化效率，继续保持德国工业的世界领先地位。

总的来看，工业4.0战略的核心就是通过CPS网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造模式。在这种模式下，生产由集中向分散转变，规模效应不再是工业生产的关键因素；产品由趋同向个性转变，未来产品都将完全按照个人意愿进行生产，极端情况下将成为自动化、个性化的单件制造；用户由部分参与向全程参与转变，用户不仅出现在生产流程的两端，而且广泛、实时参与生产和价值创造的全过程。

参考文献：

[1]程晓蕾.工业4.0架构下的工业大数据的需求、环境及服务化[J].赤峰学院学报（自然科学版），2015（08）

[2]孟书云、李宏胜、周伯荣、陈桂、汤玉东.机器人学与机械基础课程融合教学探索[J].科教文汇（中旬刊），2015（04）

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从包装产品的生命周期来看，绿色包装所专注的就是从资源源头做好控制，减少环境资源与再生资源的浪费。即便如此，在将环境资源转变成包装产品的生产过程中，依然会耗费一些能源，对此，可通过碳排量作为评估能耗的指标，以求能够合理地控制能源使用。

碳排量是关于温室气体排放量的一个简称，因为温室气体中最主要的就是二氧化碳，因此使用“碳”一词作为代表。在整个商品经济的发展过程中，经济快速增长的同时也加大了能源或燃料消耗量，这些都会促使碳排量的增加，哥本哈根气候会议成功地将“低碳”概念根植到很多企业的发展理念中，促使他们自愿在节能减排的发展道路上做出各种开创性的探索与尝试。

在包装印刷企业中，这种风气显得更为良好，许多包装印刷企业结合自身的经营理念，大力发展绿色包装和低碳包装，并在企业实际运营过程中推出许多绿色环保型生产措施。我公司――国际济丰纸业集团（以下简称“国际济丰”）在这方面就表现得较为突出，在此愿将我公司在碳减排方面的一些经验与大家分享。

碳减排与碳中和

国际济丰一直秉承环保的发展理念，早在20世纪80年代，国际济丰在香港的再生纸工厂就凭借着在工业排污、排废上的得力环保措施，获得了香港政府颁发的港督环保贡献奖。2009年，国际济丰成功成为我国首个自愿以碳足迹排查进行碳减排，并实现“碳中和”交易的包装企业，这在推进我国绿色包装以及供应链的发展上迈出了具有里程碑意义的一步。

在这里有必要介绍一下“碳中和”的概念，碳中和又称碳补偿，可以计算出个人或企业日常活动中直接或间接制造的二氧化碳排放量，并可计算出抵消这些二氧化碳所需要耗费的经济成本，然后个人或企业将“碳中和”计算的经济成本以付款形式交给第三方专门负责环保的企业或机构，由他们通过植树或其他环保项目来抵消掉大气中相应的二氧化碳排放量。

国际济丰率先开始“碳中和”项目后，逐步对旗下在中国的10个工厂进行了更进一步的深化，主要从工厂所使用的锅炉、设备用电、污水排放、废料处理等多个方面实施节能减排措施。

目前，国际济丰旗下所有工厂都应用了无纸化系统进行生产操作，对生产的各个工位配备了网络与计算机显示屏，所有的工单或图纸都可以通过网络终端调取，无需再进行工单或图纸的打印与流转，这样不仅可以避免工单或图纸流转过程中出现的一些不必要的错误，而且还能大量地节约纸张和打印碳粉用量。而且，国际济丰也是国内首家针对原纸实施RFID技术管理的瓦楞纸箱制造企业，该技术能有效提高仓库内原纸的周转率，大幅度降低生产所用纸张的损耗率。

国际济丰为旗下各工厂都制定了生产单位面积产品碳排量的限定值，并且每年都会对各工厂就碳排量进行核查。从以往统计的数字来看，国际济丰2010年的总碳排量比2009年下降了16.9%，2011年的总碳排量比2010年下降了25.7%。其实，碳排量的降低也意味着生产单位面积产品能耗的降低，无形中也降低了单位产品的生产成本，同时又提高了企业的竞争力。国际济丰旗下各工厂之间针对年总碳排量也会进行相互评比，而且，各工厂还积极响应第三方的核查以及如实缴纳“碳中和”交易中的碳抵消费用。各工厂内部也在大力宣传碳减排理念，使得员工真正意识到节能减排的好处，并开始主动为改进能效做出努力，以此来减少工厂在“碳中和”交易中所支付的碳抵消费用。

绿色包装设计与研发

碳减排不光要从生产环节抓起，还有许多隐形环节需要关注，比如运输包装行业不仅是包装制造行业，同时也是服务行业，必须做好从包装产品的生产制造到产品运输，再到终端服务等各环节的碳减排，即在整个产业链上实施碳减排。国际济丰从2008年就开始尝试从单一的包装制造型企业向集包装设计、服务为一体的综合型企业转型，专门为客户提供低碳、高效的整体运输包装设计服务，并着眼于合理、适度的包装设计与研发，与上下游企业共同打造高效率、绿色低碳化的供应链。

包装产品在设计之初就应探索更轻量化、减量化的解决方案，选用绿色包装材料，从源头上做好控制，保证所生产的包装合理化、适度化、环保化，可大大减少包装生产过程中的碳排量；同时，还能降低物流成本、提高包装装配效率和仓储空间利用率，帮助终端用户降低物流供应链中的碳排量。

在包装设计上，国际济丰坚持发展绿色包装，基于产品的生命周期，以产品包装价值链为设计指导理论，为客户提供整体包装解决方案。并且，国际济丰于2010年在江苏昆山建立了通过国际安全运输协会（ISTA）认证的包装研发测试中心，以此来验证生产用包装材料的可靠性与包装方案的安全性，以期探寻出更加合理、适度的包装设计方案，真正实现包装绿色化。

广推绿色发展理念

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摘要：针对城市停车难的问题，本文提出了一种新型的悬挑板式天桥停车场的结构形式，并提出了悬挑板式天桥停车场的结构设计方案和计算方法以及应用的技术经济比较。它的推广应用对于缓解城市停车难的问题，必将起到重要的作用

关键词：停车场；悬挑板式天桥；预应力钢筋砼密肋空心叠合板

Abstract: In view of city parking problem, this paper presents a model of the cantilever plate flyover parking structure, and put forward the overhang plate flyover parking structure design scheme and calculation method and application of the technical and economic comparison. The popularization and application of it to relieve the city parking problem, will play an important role

Key words : parking; cantilever slab bridge; prestressed concrete hollow ribbed composite slab

0引言

为了缓解城市交通拥堵状况，各大城市都陆续实行了城市主干道行人道禁止停车的条例，这在一定程度上是保证了道路畅通，但同时由于主干道两旁的停车场严重短缺，不仅给居住和工作在禁停道路两旁的人员带来交通和生活不便，也给道路两旁的商家带来不利影响。因此，在禁停令实行之后，如何尽快解决停车难多的问题已是城市建设的当务之急。

本文针对禁停令实行之后停车难的问题，提出了一种在行人道上建悬挑板式天桥停车场的设计方案，该种悬挑板式天桥停车场设计方案的关键是采用了一种新型的预应力大跨度带肋空心板，不仅合理地解决了悬挑板的受力问题，而且由于预应力大跨度带肋空心板采用工厂化生产，装配化施工，缩短了施工工期，降低了建设成本。特别适宜于建设在公交车停车位置，即可为为乘坐公交车人员僻风挡雨，有利于提高公交网络的运量，又不占用行人道，节约了城市用地。以长沙市为例，其市区二环以内公交站点有500多个，按每个站点设一个面积450m2的天桥停车场，每个天桥停车场停车位18个，则可新增停车位900多个，对缓解市区停车难是很有帮助的。

1、悬挑板式天桥停车场的结构设计方案

众所周知，在人行道上建停车场，其宽度肯定是不够的，要建的话就只有向行车道的空中发展，而目前常用的钢筋砼悬挑结构形式多为悬挑板式天桥停车场，它不仅层高要求高，底面也不平整美观，同时施工复杂、工期长，造价高。

本悬挑板式天桥停车场的结构设计方案如图1所示，就是将顶板由悬臂梁式结构改为了装配整体式的悬挑预应力密肋空心叠合板。其中预应力密肋空心叠合板的结构形式如图2所示。

图1 悬挑板式天桥停车场的结构形式

图2 预应力密肋空心叠合板的结构形式

在图2中的预应力密肋空心叠合板的结构组成中，关键是预制预应力带肋空心板，其结构形式如图3所示，它包括预应力钢筋砼底板1，钢筋砼面板2和砼纵肋3，空心盒子4嵌于底板1和纵肋2之中。底板1的两侧留有纵向翼缘6，横向等间距的留有肋槽7。此外底板1中的钢筋为预应力钢筋8，面板2中的钢筋为普通的钢筋网9，并通过箍筋10将预应力钢筋8和钢筋网9连成一体。

图3先张法预应力钢筋砼带肋空心板结构示意图

施工时，首先将预制的先张法预应力钢筋砼带肋空心板吊装就位后，就自动成为纵、横向肋梁和面板的模板，然后利用后浇的纵、横向肋梁和面板混凝土与预制板叠合成为整体，构成现浇装配整体式的钢筋砼密肋空心叠合板。

3悬挑板式天桥停车场的结构设计

从悬挑板式天桥停车场的设计方案中可知，悬挑板以下部分的结构计算与普通钢筋砼框架相同的，不同的是预应力带肋空心叠合式悬挑板的结构计算。而从预应力钢筋砼密肋空心叠合板的结构形式可以看出，由于其叠合过程是通过后浇纵、横双向肋梁和面板砼来完成的，且在预制板梁的每个叠合面上都预留有连接钢筋伸入后浇砼中，因此其叠合后的整体性是没有问题的。所以，若忽略空心填充块的抗力作用，此二次受力构件就等同目前典型的现浇钢筋砼空心楼板，只不过两端是悬挑而已。但在计算时，应注意以下几点：

(1)、正截面抗弯承载力计算时，一是公式中的h0应以叠合后整体的有效高度h0’代替，二是受压区的砼抗压强度设计值fcd应按预制和后浇砼强度两者之中较低的等级确定。

(2)、斜截面承载力计算时，一是计算斜截面内砼和箍筋共同抗剪承载力设计值Vcs时，如现浇砼与预制构件的砼强度等级不同，一般取两者较低者，但不低于预制构件的抗剪承载力设计值。二是预应力砼叠合构件不考虑预应力对抗剪承载力的有利影响。

4、悬挑板式天桥与悬挑梁式天桥的经济比较

以图4中面积为10×42m，跨中柱网为4×7m,两端悬挑3m天桥停车场方案为例，取标准跨10m*7m为代表，钢筋价格按5500元/吨，砼按350元/立方，模板平均按40元/平方，抹灰平均按20元/平方， 340mm高（后浇面板60mm厚）钢筋砼预应力带肋空心板按150元/m。悬挑板式天桥与悬挑梁式天桥的经济对比结果如下表:

悬挑板式天桥与悬挑梁式天桥的经济对比

因为采用了预应力钢筋砼密肋空心叠合保温楼板，可以在保证使用效果的前提下降低层高30cm，其施工综合成本可较低15元/平米。(该项节约已在综合造价中考虑)。

5结束语

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关键词：110kV变电站；直流系统；接线方式

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

变电站直流系统是变电站二次系统中主要的组成部分，它主要提供继电保护、自动控制 测量、信号等控制负荷以及断路器储能电源，交流不停电装置电源、事故照明电源等动力负荷。近年来，随着电力技术的发展，国家相关部门明确规定新、扩建或者改造的变电站直流系统的馈出线网络应该采用辐射式供电方式，不应采用环状式供电。因此，本文结合笔者的工作实践，提出了某厂新建110kV变电站直流系统的优化方案。

一、工程概况

某厂新建110kV 变电站投入使用。变电站进线来自电网公司某变电站的110KV I回和II回。主变压器配置3台63000kVA，运行方式为：2用1备；110kV 主接线采用扩大外桥接线方式；35kV 设计出线回路12 回，35 kV为双母线分段接线方式 110kV 回路正常运行为分列运行，最大运行方式为110 kV 单回路带2 台主变，工作电流最大可达661A，供电能力达到115MW。

二、变电站接入系统现状

站内装设2台100 kVA 35/0. 4kV干式曲折型变压器，作为站用低压电源，分别挂35kV I 段、II段母线，由PLC 控制备用电源自投完成备自投功能，另外从下级35kV降压站引入一回380V电源作为第3备用应急电源。该站采用直流系统接入，电压采用220V，配置2套100A・h 免维护铅酸蓄电池作为直流电源，供变电站的操作电源及事故照明。

三、变电站接入系统设计

3.1 直流系统的配置

本站直流系统配备有2套，1用1备，系统网络采用环网式供电方式，每套直流系统配置馈线屏一面，馈出线共16回，其中5个回路为备用回路，16个回路中有10个回路采用额定电流为32A的小型断路器，6个回路采用额定电流63A的断路器。直流回路空气开关配置如表1。

馈线回路直流系统配置中I段、II段直流母线上带有主控制室保护计量装置屏(深圳中电)直流电源I、II路、逆变装置直流电源I、II路、1#、2#消弧线圈自动消谐装置电源 110 kV－Compass 组合电气控制电源、1#、2#站用变及母联断路器控制电源、35kV保护测控装置电源、1#、2#、3#主变消防系统电源、110kV 线路保护装置电源、110kV－Compass 组合电气储能电源、35kV断路器储能电源、充电机出口开关。

3.2 直流系统分析

因该站最初设计方案建设工期较长，所以在施工时候没有提出方案的修改工作。笔者曾参与整个站的工程建设，在施工中发现了变电站直流系统环网结构存在缺陷：当直流馈线支路中某控制回路产生故障时，其它控制回路将断开供电回路，导致无法进行设备使用及操作，所以必须对直流系统接线方式进行优化。实际上，从各电压等级变电站分析，辐射式供电和环网式供电并不相互矛盾，应该对其进行优化，将两者有机地结合统一起来。

3.3 直流系统优化方案

考虑到110kV 电压等级侧的直流馈线网络，主控室保护计量装置屏(深圳中电)中未将110kV侧以及主变装置电源相互独立。按设计分析，直流系统预留备用回路不够，因此需要进行整合，取消主控室中电装置直流电源馈线回路，3台主变保护测控电源、外桥保护测控电源分别从直流母线上取，设置独立空气开关馈线回路。改造直流回路空气开关配置如表2。

从配置表可以看出主变控制屏电源单独从直流母线上取，主变保护、差动、高低后备、非电量可以从主变保护测控装置电源处，分接出2路电源，电压切换装置电源又分接1路电源，形成整屏的辐射。

35kV高压配电室各出线柜的保护装置，由于单元数量较多，与设置在主控室的直流屏距离较远，馈线网络宜保留现有环网式直流供电，如改为辐射式，需要增加大量电缆数量及空开数量，必要时还要增加馈线屏，投资较大。此外35kV断路器储能电源已经与控制保护电源相互独立，所以不需要进行优化。

直流母线分段开关在正常运行时断开，优化后的直流系统空开必须配置专用直流空开，不采用交直流两用型空气开关，上下级空开配置应保证2～4级级差，电源端选择上限，网络末端选择下限。

3.4 优化后的直流系统

优化后的直流系统馈线减少了许多公用部分，每个重要负荷回路相互独立，完全进行了电气隔离，当某个回路发生接地短路故障，不会影响其他回路供电情况，可以快速准确确定接地故障，提高了查找的速度，大大提高了供电的可靠性。此种接线方式，馈线回路清晰，便于直流系统的运行维护工作： 方便运行操作人员操作与维护，而且降低了因误操作造成直流大面积停电的可能性。

但优化后的直流系统施工难度较大，需要将二次回路测量、控制、信号等接线进行区分，增加了电缆长度及直流空气开关的数量，必要时还需要增加直流馈线屏。由于原设计及场地限制，只能在现有直流馈线屏上利用备用电源，新增设直流馈线回路，因此必须一次规划合理，充分利用直流系统的余留度进行施工。

此方案针对变电站现有的设备及资源进行优化，对其它早期变电站采用直流环网供电方式的系统改造，具有一定的借鉴及推广价值 如新建厂区中的变电站，可以考虑多增设几面馈线屏，按间隔性质作用进行分类配置，虽然增加部分投资，但在整个站的投资中只占到极小的部分，从变电站长远运行情况看是值得的，不但方便设备操作维护，而且设备可靠性有了很大提高，保证了供电系统的安全稳定运行。

四、结束语

总之，直流系统作为变电站二次系统中的重要组成部分，其运行直接关系到变电站设备以及电网是否能够安全可靠运行。本文结合某厂新建110kV 变电站直流馈线系统改造进行分析，在工程建设中提出了优化方案：结合电力发展新技术，将变电站直流系统供电模式由环网式改造为辐射式与环网式相结合的模式，才能使供电系统安全可持续发展。

参考文献

[1]GB/T 19826-2005．电力工程直流电源设备通用技术条件和安全要求[S]．

[2]DL 724-2000．电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护规程[S]．

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工程成本控制柜整个工程建设具有重要意义，可以有效地降低工程成本，增强企业的市场竞争力。文章主要针对配电网工程项目建设过程中的成本控制做简要的分析。

关键词：

建设项目；成本控制；配电网工程

引言

电力工程作为我国经济快速发展的重要支撑，其对促进社会发展和城市现代化建设，保障城市工厂生产用电和城市生活居民用电的需要。随着配电网工程的建设规模的逐渐增大，其建设成本逐年增多，需要在配电网工程建设过程中重视成本控制，有效地实现配电网工程成本控制的规范化、标准化，从而促进我国电力行业的快速发展，保障居民生活、工厂生产的用电需求。

1建设项目全过程中的成本影响因素环境因素风险。

配电网工程项目附近的环境风险主要是指工程所在地的政治和经济环境、社会风气、治安管理等是否稳定、完善，是否有不良环境因素影响工程建设进度，以及对工程建设人员的人身安全是否存在威胁等，这些均是配电网工程项目成本控制的环境因素风险。同时，材料市场的价格波动也会对配电网工程成本产生较大的波动，若受市场材料价格影响也会增加配电网工程的施工成本。自然因素风险。配电网工程项目的自然气候条件状况是成本控制的风险影响因素之一。主要是指在配电网工程建设过程中气候条件是否会发生异常状况，例如暴风雨、台风等异常的天气状况，地质条件是否会出现恶劣状况，上述这些自然因素均是工程建设成本控制的风险。市场因素风险。市场风险对配电网工程的成本控制起很大的影响，如市场材料价格变动，而研究发现，工程建设过程中，材料费占工程总造假的一半以上，从而若对施工材料价格控制不准，很容易导致工程成本变动。因此，在配电网工程建设过程中，要根据量价分离的基本原则，对工程材料价格和用量分别进行把控，且以企业的物流中心控制施工材料价格，对材料采购、运输、保存中的才老损耗进行严格的控制。而材料用量控制，主要是根据设计图纸的要求，合理计算工程材料用量，避免对材料的浪费。施工技术因素。由于配电网工程涉及较多的专业，技术要求较高，这就要求工程建设人员具有较高的技术。同时，不同的配电网工程项目所要求的技术要求也不尽相同。此外，配电网工程项目建设过程中，机械设备租赁和自购均会对工程成本产生较大的改变。且机械设备的运行状况，不仅会对配电网的施工质量产生一定的影响，还会影响工程建设的成本。生产因素。配电网工程是一项服务于大众的基础工程，同时也是推动经济发展和促进文化交流的动力。然而在工程建设过程中，经常由于资金问题导致配电网工程生产中断，影响工程建设工作的正常开展，直接增加企业的成本，对企业的发展产生阻碍作用。

2配电网工程项目的成本控制

2.1配电网施工前的成本管理在配电网工程项目施工前，需要加强对工程项目的成本控制，主要从以下几方面展开：第一，在配电网工程项目招标阶段，需要确保招标工作按照实事求是、公正公开的基本原则，遵守招投标的规定和配电网相关的要求，并通过新闻媒体招标通道；第二，在配电网工程招标确定公司后，需要签订相关的合同文件，同时，参建单位要根据合同文件对配电网工程进行设计、施工，如有变更，需要根据合同要求进行更改。

2.2施工阶段的成本控制

（1）配电网设计管理在配电网工程施工阶段，需要根据设计图纸的要求，进行采购物料、配备机械设备、组件施工人员。同时不同的设计图纸，其施工工艺存在较大的差异，增加工程成本。因此，在配电网设计阶段，需要根据工程特点，制定合理的设计方案。

（2）优化施工组织设计方案众所周知，施工组织设计方案是配电网工程建设施工的基本依据、指导方针，它是确保配电网工程项目顺利安装完成、确保安装质量、控制工程成本的重要性、关键性文件。因此，在配电网工程项目建设阶段中，需要在确保工程安装质量的前提下，对施工组织设计方案进行组装技术、组装顺序进行研究，确定最合理的施工组织方案，以有效地降低工程成本，提高电力企业的竞争力。

（3）加强对原材料和设备的采购方式，减小差价主要从以下几方面入手：第一，对施工原材料的采购信息建立一个信息库，并与市场之间保持紧密的联系，形成材料信息网络；第二，做好充分的采购计划，掌握市场基本行情变化规律，做到在价格最低时采购材料；第三，根据量价分离的基本原则，对工程材料价格和用量分别进行把控，且以企业的物流中心控制施工材料价格，对材料采购、运输、保存中的才老损耗进行严格的控制。而材料用量控制，主要是根据设计图纸的要求，合理计算工程材料用量，避免对材料的浪费，减少经济浪费；第四，针对一些材料市场价格和厂家供应价相差较大，可直接从厂家进货，减少差价。

（4）加强工程施工质量管理严格控制工程施工质量，完善质量管理制度，提高施工人员的质量责任意识，确保材料性能，确保建设项目质量满足设计要求，减少工程返工次数，在确保工程质量的前提下，减少工程施工成本，实现成本控制。

2.3竣工结算阶段的成本控制工程项目竣工验收和结算是工程项目建设成本控制的最后阶段，其主要从以下几点进行成本控制：

（1）对建设成本的控制。在工程竣工结算阶段，需要严格审查结算的可靠性、真实性、合理性，避免本不应该列入成本的项目计入成本结算中，增加工程成本。

（2）对结算依据进行控制。在结算时，需要对结算的基本依据进行审查，如施工合同、预算定额、工程量、材料单价、材料量等进行计算，并对施工过程中的变更、洽商的合理性进行审查，如设计变更是否有设计单位的盖章。

3结束语

综上所述，为了确保工程建设项目的成本合理，需要对项目决策阶段、招投标阶段、设计阶段、施工阶段、竣工结算阶段进行全过程的成本控制，减少不必要的经济损失，在确保工程质量的前提下，减少工程建设成本。

参考文献

[1]骆龙江.电力工程施工项目的成本控制分析[J].中国新技术新产品，2012（22）.

[2]李琴芳，郝永兴.水利水电工程项目成本控制与管理研究[J].科技风，2012（21）.

[3]潘业斌，葛维平.电力施工工程项目成本控制探析[J].安徽电力，2007（1）.

篇10

依据“讲究实用、注重实效、紧密结合实际”的原则，充分应用现代先进的控制、检测、网络、通讯及信息处理技术，对各分厂生产线进行整线信息化、自动化的系统规划，将车间控制系统及数据采集设备通过工业交换机等网络设备连接，构成工业以太环网；自动采集生产线数据，形成相关数据库，为MES系统提供数据源。组建执行网，实现MES终端的数据传输、现场数据录入功能（如图1所示）。

1 网络项目建设目标

（1）建设稳定可靠的工业控制网络：通过合理的综合布线，将工业级交换机等网络设备采用先进的技术手段组成安全稳定的控制网络，实现贯穿整个产线的通信链路，保证数据的上传、下达；（2）组建支撑整个MES系统的执行网络体系架构：按照核心层、汇聚层、接入层的网络架构体系，组建覆盖全厂的执行网络，实现现场MES终端的有效接入。（3）建立稳定、可靠、高效的网络安全机制，控制网络与执行网络之间采用网闸设备实现两网间的物理隔离，通过网闸数据交互模块实现控制网采集系统的数据、显像检验图片单向传输给MES系统。执行网络与管理网络之间采用硬件防火墙，通过防火墙的安全策略，实现两网间的逻辑隔离，同时通过开放必要的端口保证两网间的资源共享。通过防火墙设备将客户终端隔离于防火墙之外，实现对MES服务器的保护，从而保证系统的正常运行。

2 网络规划

本方案包含控制环网和执行网络两部分网络设计，控制环网与执行网络通过网闸实现安全隔离，从而保证了控制网内生产控制系统的安全。

2.1 控制环网

控制环网主要组网设备采用工业级环网交换机，共组建制管分厂控制环网、防腐分厂控制环网。

2.2 执行网

执行网络采用星型结构，核心层交换机采用2台中高端的交换机，满足MES系统运行的需要，并为以后的信息化建设留有一定的带宽余量。在整个网络系统的规划中依据功能设置分别在制管分厂、防腐分厂各设置一台执行网汇聚交换机，现场MES终端位置通过光电转换设备或接入交换机接入执行网汇聚交换机。

3 制管车间网络项目设计

3.1 控制层网络建设

（1）控制网络的实现。控制网络是将工厂每个工序的控制系统集中到一个网络平台，实现生产数据及控制数据的有效共享及统计，解决各控制系统间的信息孤岛现象，由于控制网络与现场控制系统紧密相关，所用控制网络的稳定性、实时性要求更高，为了保证生产能够持续、安全、稳定的运行，需要采用高可靠性、高安全性的工业网络设备及冗余技术来组建满足工厂现场环境的网络平台。

根据工厂级网络设计标准的要求，制管分厂控制网络采用环形结构，通过环形网络的技术特性，充分保证各控制系统的生产数据、检验数据、控制数据、计量仪表数据的有效采集及安全通讯，并在一定程度上降低链路故障或某个设备故障对整个网络的影响。

经统计，制管分厂各控制系统每秒产生的业务数据、控制数据及各项计量数据的总和小于15MB，千兆骨干网络有效带宽为1000MB，控制网络采用千兆链路能够满足制管分厂控制系统数据采集的需要并有一定的带宽余量。连接线路采用单模8芯光缆。

控制网通过工业 Turbo Ring协议实现环网技术，在网络故障异常时，通过高速冗余环网机制迅速改变接入设备的网络拓扑，保证设备的联机状态，确保工业应用网络持续不间断的运行。Turbo Ring 提供多样弹性拓扑应用，提高系统延伸性。（2）网络结构。网络示意图如图2。

（3）网络设备选型。控制网络选用工业环网交换机，选用支持环网协议的交换机，其主要技术参数如下：

支持冗余以太网环状网络架构；

冗余以太环网和RSTP（IEEE802.1W）能力（全负载状态下恢复时间<20ms）；

IGMP Snooping 及GMRP，用来从工业以太网协议中过滤多播流量；

支持IEEE802.1Q VLAN 和GVRP协议，使网络规划简单易行；

支持IEEE802.1X和SSL，增强网络的安全性；

SNMP V1/V2c/V3针对不同等级的网络管理；

RMON功能能够提供有效的网络监视和预测能力；

冗余双直流电源输入；

IP30防护等级，波纹式高强度外壳；

导轨/面板式安装；

发送Ping命令确定网络的连通性；

冗余12～45V直流电源输入，过载保护。

（4）网络线路设计。控制网络采用千兆链路，环网骨干链路采用单模8芯光缆。制管分厂控制网络采用单模24芯光缆汇集至公司机房控制网汇集交换机，PLC、计量仪表等通讯设备的上联采用屏蔽网线接入。

3.2 执行网

（1）执行网络的实现。制管分厂执行网汇聚层交换机采用1台中端汇聚交换机，现场接入交换机采用工业级交换机，现场接入交换机采用千兆链路接入机房核心交换机，现场接入位置通过光纤收发器或直连的方式连接到接入交换机。其中补焊采用无线接入，通过无线基站加无线网卡的方式将补焊接入执行网络。

执行层网络交换机间采用虚拟路由冗余协议，实现双链路接入，保证网络通讯的稳定性。现场接入链路采用单模8芯链路。

（2）网络结构。网络示意图如下：

（3）网络设备选型。接入交换机采用中低端的网络交换机，部分MES终端采用收发器接入执行网络。主要参数如下所示：

快速以太网交换机

传输速率：10/1000Mbps

交换方式：存储-转发

端口结构：非模块化

端口数量：28个，26个1000Base-X SFP端口，2个千兆Combo口（10/100/1000Base-T或100/1000Base-X）

传输模式：全双工/半双工自适应

网络标准：IEEE 802.3，IEEE 802.3u，IEEE 802.3ab，IEEE 802.3z，IEEE 802.3x，IEEE 802.1Q，IEEE 802.1d，IEEE 802.1X

支持Telnet远程配置、维护

支持SNMPv1/v2/v3

支持支持WEB管理特性

支持系统日志、分级告警

安全管理：用户分级管理和口令保护

支持IP、MAC、端口、VLAN的组合绑定

支持AAA认证，支持Radius、HWTACACS+、NAC等多种方式

电源电压：AC 100-240V

电源功率：<52W 纠错

环境标准：工作温度：0-50℃

工作湿度：10%-90%

存储温度：-5-55℃

存储湿度：10%-90%

（4）供电电源及网络箱选型。现场供电采用统一接入220V电源，网络机柜根据现场环境定制。

（5）网络线路设计。执行网络现场终端采用百兆接入，千兆链路与机房执行网络核心交换机连接，现场采用单模8芯光缆组建星型网络，上联到机房链路采用单模24芯光缆，网络交换机与MES客户机通讯的连接通过屏蔽网线接入。

4 结语

MES系统中，网络设计关键要保证网络的可靠性和安性。本方案中，控制网络采用的环网通过工业Turbo Ring协议，在网络故障异常时，能迅速恢复网络联机的高速冗余环网机制，确保各种工业应用网络持续不间断的运作。根据环形网络的技术特性，充分保证各控制系统的生产数据、检验数据、控制数据、计量仪表数据的有效采集及安全通讯，并在一定程度上降低链路故障或某个设备故障对整个网络的影响。执行网络采  用星型拓扑结构，属于集中控制型网络，结构相对简单，便于管理，建网容易，是目前局域网普采用的一种拓扑结构。执行网通过冗余的网闸设备，物理隔离控制网，采用专业数据交互模块实现采集、计量仪表数据单项传输，保证控制网内控制系统的安全。通过防火墙设备逻辑隔离办公网，采用严格的网络安全策略，保护执行网内应用系统的安全。为了保护MES系统服务器的系统安全，通过防火墙及服务器接入交换机逻辑隔离出服务器核心区，将服务器与现场客户端进行隔离。待本网络项目方案实施后，将对整个MES项目形成有力的支撑，为后续MES数据传输，以及传输速率，安全性，可靠性，及时性提供有效保证。注：网闸全称安全隔离网闸，是一种由带有多种控制功能专用硬件在电路上切断网络之间的链路层连接，并能够在网络间进行安全适度的应用数据交换的网络安全设备。安全隔离网闸既能高强度的保证用户网络安全性，同能与其他不信任网络进行信息交换，在交换数据的同时，对应用数据进行各种安全检查。

参考文献