仉冠生

(中核第四研究設(shè)計工程有限公司，石家莊 050031)

樓宇自動化是采用通信技術(shù)、傳感技術(shù)和計算機技術(shù)來實現(xiàn)樓宇設(shè)備和廠區(qū)設(shè)備遠程操作或無人操作的一種控制技術(shù)。樓宇自控系統(tǒng)(BAS)在制藥企業(yè)潔凈廠房中正發(fā)揮著越來越重要的作用，可以為潔凈廠房從能源節(jié)約、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理和人員管理方面節(jié)省大量的人力與物力，使?jié)崈魪S房符合美國FDA、歐洲EUGMP要求。某制藥企業(yè)為了進入規(guī)范的歐美醫(yī)藥市場，需對固體制劑車間內(nèi)部進行樓宇自控系統(tǒng)改造，該自控系統(tǒng)包括空調(diào)自控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、可燃氣體檢測報警系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、小區(qū)廣播系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)。筆者對這一系統(tǒng)的工程設(shè)計與實施過程作詳細介紹。

1 空調(diào)自控系統(tǒng)①

本項目的空調(diào)自控設(shè)計主要包括：固體制劑車間的空調(diào)通風系統(tǒng)和能源計量參數(shù)的自動檢測控制。設(shè)計中采用了集中控制方式，對車間內(nèi)的能源計量中的溫度、壓力及流量等主要參數(shù)進行自動檢測控制，對車間內(nèi)空調(diào)通風系統(tǒng)進行自動檢測控制。以使生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定運行，確保產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能降耗，改善操作條件，提高勞動生產(chǎn)率。

能源計量系統(tǒng)主要檢測控制的參數(shù)有：進車間蒸汽流量指示、累積；進車間蒸汽溫度指示；進車間蒸汽壓力指示；進車間壓空流量指示和累積；進車間壓空壓力指示；進車間純化水流量指示和累積；進車間冷凍水流量指示和累積；進車間冷凍水溫度指示。

空調(diào)通風控制系統(tǒng)(圖1)部分主要參數(shù)檢測控制參數(shù)有：定風量控制，送風機采用變頻控制，風機轉(zhuǎn)速隨出口風速變化，以維持流量穩(wěn)定；空調(diào)機組初效和中效過濾器壓差檢測與報警；溫濕度控制。根據(jù)回風溫濕度，自動調(diào)節(jié)熱水(蒸汽)閥門或冷水閥門開度，保證送風溫濕度要求；空調(diào)機組送風溫濕度指示；空調(diào)機組新風溫濕度指示；潔凈空調(diào)系統(tǒng)典型房間空調(diào)回風和排風管道設(shè)置電動風量調(diào)節(jié)閥，自動調(diào)節(jié)閥門開度，控制送回風比，使房間維持設(shè)計正壓值。潔凈區(qū)典型房間溫濕度指示；潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間壓差監(jiān)測控制。具體如圖1所示。

空調(diào)機組設(shè)有機組正常運行、機組全部保壓和機組停機3個運行狀態(tài)，輸入計算機控制切換。正常運行狀態(tài)即車間正常生產(chǎn)，空調(diào)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)；保壓運行狀態(tài)即各空調(diào)機組送風機低速運行，維持潔凈區(qū)房間5Pa的正壓值，空調(diào)系統(tǒng)送風量變頻調(diào)節(jié)至正常送風量的25%(JK1-1系統(tǒng)處理于保壓狀態(tài)時，只針對一層潔凈區(qū)，一層一般區(qū)的送、回風關(guān)閉)；停機狀態(tài)即空調(diào)系統(tǒng)各運行設(shè)備關(guān)閉，全部停止運行。

空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)域送風控制：本車間二、三層按生產(chǎn)使用情況，劃分10個控制區(qū)域，對送風進行控制，即二層關(guān)鍵區(qū)域、二層一般區(qū)域、三層關(guān)鍵區(qū)域、三層一般區(qū)域、中試區(qū)域、小試區(qū)域、一層低濕區(qū)域、二層低濕區(qū)域(不含干混一室)、三層低濕粉碎區(qū)域、三層低濕制粒區(qū)域(含二層干混一室)。正常運行時，每個區(qū)域送回(排)風均可獨立控制，局部保壓時，該區(qū)域風量通過區(qū)域送、回風電動調(diào)節(jié)閥和排風除塵設(shè)備自動調(diào)節(jié)至該區(qū)域正常風量的25%，以適應(yīng)區(qū)域局部保壓后的風量變化。

圖1 空調(diào)通風控制系統(tǒng)

儀表選型以先進、可靠和經(jīng)濟實用為原則。流量儀表采用一體化內(nèi)錐流量計。V錐流量計屬差壓測量儀表，其取壓點在管道中心，內(nèi)錐V型的表面將流體進行整流。因此它幾乎不需要直管段，在使用過程中不需要定期校驗。溫度儀表采用熱電阻Pt100。壓力、差壓變送器采用電容式變送器。壓力指示選用不銹鋼壓力表YN-150；空調(diào)機組自動控制采用空調(diào)專用控制儀表DDC控制器，控制系統(tǒng)采用計算機控制系統(tǒng)。儀表盤、儀表和其他非帶電體均設(shè)計為一點接地，防止靜電對系統(tǒng)和儀表的干擾以及漏電對操作工的危害。

計算機控制系統(tǒng)從功能上主要分成操作站、數(shù)字式DDC控制器和網(wǎng)絡(luò)部分，其主要組成如圖2所示。

操作站主要實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)、趨勢顯示、報警管理、報表打印及系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視等功能，是重要的人機交換界面，包括操作員站、工程師站、報表打印機、系統(tǒng)軟件和控制組態(tài)軟件。數(shù)字式DDC控制器完成信號的采集、轉(zhuǎn)換、回路控制及邏輯控制等功能。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將DDC控制器與操作員站連接在一起，實現(xiàn)各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和信息傳遞，并通過與其他管理網(wǎng)絡(luò)的連接，實現(xiàn)車間分散性綜合信息的自動控制和管理。

圖2 計算控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

計算機控制系統(tǒng)的功能是采集各系統(tǒng)的參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)等信息。通過操作員站的CRT，顯示各系統(tǒng)工藝動態(tài)流程圖、局部工藝動態(tài)流程圖，以及工藝參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)的各種圖表。在操作站上，以不同的權(quán)限，通過人機對話方式設(shè)定各個工藝參數(shù)和控制參數(shù)，并進行在線控制組態(tài)。建立各種數(shù)據(jù)庫，保存工藝參數(shù)、設(shè)備運行數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、趨勢數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)，自動生成歷史數(shù)據(jù)庫，為生產(chǎn)管理、事故分析及工藝控制尋優(yōu)等提供可靠依據(jù)。打印各式運行報表、報警數(shù)據(jù)報表、事故報表和各種圖形曲線。在線自診斷、自分析和自恢復功能。運行畫面直觀明了，操作簡單可靠，并且無操作經(jīng)驗的人員也能很快學會操作，甚至可以實現(xiàn)無人值守。

2 火災自動報警系統(tǒng)

該生產(chǎn)車間為丙類，屬二級保護對象，設(shè)有區(qū)域火災自動報警系統(tǒng)，通過ZR-RVSP 2×1.5通信電纜引入廠區(qū)消防控制中心?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)包括火災報警、火災應(yīng)急廣播及火警電話等，其主要組成如圖3所示。

圖3 火災自動報警系統(tǒng)

火災報警。在門廳值班室設(shè)區(qū)域火災控制器，本車間所有報警信號、反饋信號均集中傳送到消防控制中心，由消防值班人員進行判斷確認，然后采取消防聯(lián)動措施進行滅火與人員疏散，并將火災信號和消防設(shè)備的反饋信號通過總線傳送至消防控制中心。各樓層火警狀態(tài)，各層的感煙感溫探測器將預警、火警和故障信號送至消防控制中心，經(jīng)軟件編程聯(lián)動控制相應(yīng)的滅火設(shè)備和警報裝置。

消火栓滅火。消火栓泵的啟?？刂圃O(shè)有就地控制和消防控制中心遠程控制兩種方式。在消火栓箱內(nèi)設(shè)有消火栓按鈕，按鈕按下后啟動消火栓泵，報警控制器顯示按鈕所處位置，并接收消火栓泵工作狀態(tài)反饋信號。同時在消防控制中心設(shè)有手操盤，一旦自動失靈，可以手動遠程啟停消火栓泵。

排煙系統(tǒng)?；馂陌l(fā)生初期，感煙探測器動作，自動或手動打開著火層處的排煙口，并聯(lián)鎖啟動排煙風機，280℃時排煙防火閥關(guān)閉，聯(lián)動排煙風機停止。

消防對講電話。在消防控制中心設(shè)有消防對講電話總機，門廳值班室設(shè)有消防電話分機，手動報警按鈕設(shè)有電話塞孔，保證火災發(fā)生時消防通信指揮的暢通。

非消防電源切除?；馂臅r火警信號聯(lián)動控制模塊斷開配電箱內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)的開關(guān)，并將反饋信號送至消防控制中心。主要控制系統(tǒng)有：空調(diào)系統(tǒng)，發(fā)生火災時切斷各系統(tǒng)；照明系統(tǒng)，發(fā)生火災時切斷所有照明電源；氣閘系統(tǒng)，火災時切除電源，被控制的相關(guān)的門解除聯(lián)鎖關(guān)系，以便人員及時疏散；工藝設(shè)備，發(fā)生火災時切斷工藝設(shè)備用電。

通過中繼器擴展輸入輸出模塊的觸點容量，輸入輸出模塊與中繼器安裝在被控設(shè)備配電箱附近，數(shù)量超過兩個時需設(shè)模塊箱。

防火卷簾。第一個功能是防火隔離，在確認火災后，防火卷簾一降到底；第二個功能是疏散通道，在確認火災后，防火卷簾處感煙探測器動作后卷簾下降至距地(樓)面1.8m，感溫探測器動作后，卷簾下降到底。

電梯迫首。在確認火災后，控制電梯全部停于首位，并接收其反饋信號。

火災應(yīng)急廣播。在消防控制中心設(shè)置有廣播系統(tǒng)，而且消防廣播和正常廣播共用一個系統(tǒng)，布線采用多線制，本車間由消防控制中心引來，按防火分區(qū)分別布置在生產(chǎn)區(qū)域，便于發(fā)生火災時組織滅火和人員疏散。在消防控制中心設(shè)有應(yīng)急廣播的控制裝置，其控制程序應(yīng)符合：首層發(fā)生火災，應(yīng)先接通本層和二層；二層或二層以上樓層發(fā)生火災，先接通著火層及其相鄰的上下層；同一層發(fā)生火災時，先接通著火的防火分區(qū)及其相鄰的防火分區(qū)。

3 可燃氣體檢測報警系統(tǒng)

固體制劑車間局部崗位(包衣)使用溶媒(乙醇)，需設(shè)置可燃氣體檢測報警系統(tǒng)，系統(tǒng)由可燃氣體報警控制器和可燃氣體檢測傳感器組成，能連續(xù)檢測并顯示可燃氣體最低爆炸下限以下的濃度，達到報警設(shè)定值時發(fā)出相應(yīng)的聲光和觸點報警信號，具有預警、報警和故障報警功能。

自動報警控制器設(shè)在各車間的值班室內(nèi)，通過監(jiān)視模塊將報警信號傳入火災報警控制器。

線路采用ZR-RVVP 3×1.5型電線，穿鋼管暗設(shè)。

4 電視監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的要求，在車間、成品庫出入口和重要崗位設(shè)置電視監(jiān)控點。信號傳至車間值班室，通過硬盤錄像機接入監(jiān)控計算機，來監(jiān)視車間內(nèi)人員出入及重要崗位的內(nèi)部情況。電視監(jiān)控信號遠傳至廠區(qū)生產(chǎn)辦公樓生產(chǎn)調(diào)度中心。

電視監(jiān)控線路沿線槽或穿鋼管暗敷。

5 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

為實現(xiàn)辦公自動化，在各車間內(nèi)設(shè)置了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，室外主干網(wǎng)采用千兆光纖以太網(wǎng)，室內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)采用10/100M自適應(yīng)交換式以太網(wǎng)，并具有廣域網(wǎng)絡(luò)的互連功能。終端設(shè)備(計算機和一些智能終端，如測量儀及分析儀等)和服務(wù)器都通過六類非屏蔽雙絞線接在工作組交換機上，所有端口都具有全雙工功能，獨享寬帶。

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)室外線路選用鎧裝六芯光纜直接埋地敷設(shè)，室內(nèi)線路選用六類非屏蔽雙絞線穿鋼管和金屬線槽在吊頂或墻內(nèi)暗敷。

6 電話通信系統(tǒng)

在各車間的辦公室和主要生產(chǎn)崗位按照工藝生產(chǎn)要求，設(shè)有內(nèi)線電話用戶分機，可通過程控交換機對每部電話進行用戶權(quán)限設(shè)置，重要崗位電話可直接撥打外線。

電話線路在室內(nèi)是采用HYA型芯線直徑為0.5mm的全塑電纜和RVVB型截面為0.3mm2的用戶線穿管暗敷，室外采用HYA型芯線直徑為0.5mm的全塑電纜穿管暗敷。

7 小區(qū)廣播系統(tǒng)

小區(qū)廣播系統(tǒng)在車間內(nèi)的公共活動場所、出入口、走道及辦公室等處進行全區(qū)或分區(qū)播放背景音樂或廣播通知，在火警情況下，本系統(tǒng)作為應(yīng)急廣播系統(tǒng)與火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，對所需廣播區(qū)域進行火警廣播，指揮人員疏散與撤離。

廣播線路室內(nèi)采用阻燃銅芯雙色雙絞線ZR-RVS型截面為1.5mm2，穿管暗敷。

8 門禁系統(tǒng)

根據(jù)車間的功能要求，在車間主要出入口等處設(shè)門禁系統(tǒng)，把所有持卡人員的姓名、卡號、部門及職務(wù)等個人資料輸入計算機(或門控器)，同時設(shè)置每張卡的級別，便完成了感應(yīng)卡的輸入程序。登記完成以后的感應(yīng)卡，便有了合法進出的權(quán)力；注銷的感應(yīng)卡，便無法進出，讀卡時系統(tǒng)報警。系統(tǒng)根據(jù)卡的級別、時區(qū)、時段和節(jié)假日設(shè)置，可判斷持卡者在某一天的某一時間是否可以進出某一個門。

為實現(xiàn)對員工上下班和加班的管理，在各功能區(qū)域的出入位置設(shè)置考勤讀卡機，對員工進行考勤管理?？梢圆捎靡豢ㄍㄐ问剑瑢崿F(xiàn)員工身份識別、員工考勤記錄、門禁出入管理及員工食堂消費管理等多項功能。

9 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，制藥廠醫(yī)藥生產(chǎn)潔凈廠房內(nèi)各種監(jiān)測與控制設(shè)備越來越多，也越來越復雜，對監(jiān)測與控制設(shè)備的管理要求也越來越高。智能樓宇自控系統(tǒng)在醫(yī)藥潔凈廠房內(nèi)的應(yīng)用也越來越多，筆者通過對某制藥企業(yè)固體制劑車間智能樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計，詳細介紹了空調(diào)自動控制系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、可燃氣體檢測報警系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、小區(qū)廣播系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)的功能特性和設(shè)計方式。