智能制造智慧地幔岛的节能物联网+(×)云+(×)大数据+(×)IDC2GBT-ISO-IEC标准CC-Link新市场IDC节能的智能化革新.pdf

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1、Hotspot Focus编者按】2001年由机械工业仪器仪表综合技术经济研究所(ITEI)主办的第一届“工业自动化与标准化”国际论坛以来，已经1 5届了。在这期间本刊主要集中在“工业30的技术革命即“工业自动化仪器仪表的信息化，与“生产过程的功能安全方面。现在进入“工业40时代，本刊作为仪器仪表工业技术和标准的宣传平台，除了以上两方面领域之外，还将进入新能源、能源管理、仓储安全与管理、环境监控、事故防范、智能交通通信、智慧城市与智慧楼宇、及物联网、云计算、数据中心、医疗仪器设备、医院管理、舒适生活产业、老龄社会产业、科学文化产业、等新领域，都是仪器仪表工业的新市场。主讲人简介：中国科学院高能

2、所研究员，1958年南京大学核专业首届毕业，从事核与高能电子学研制及工业过程测控标准化。197080年主持我国早期核医学诊断的核电子仪器与设备系列研发。1982年应蒋大宗教授之邀为西安交通大学博士硕士研究生开核医学核电子仪器新课。198486年驻美国国家高能实验室SLAC执行中关科技文化合作协定工程，与Stanford大学Nobel奖Hofstadter教授合作研究。1994意大利核科学院访问学者。19891997年参与发起19891997中一奥合作计戈qWien技术大学项目。历任中国核电子与核探测技术学会筹委及首届理事兼秘书长，纽约科学院A会员、IEEE首批中国会员高级会员。SACTC30

3、TC委员、SACTC426 TC委员、SACTCl24顾问、SACTC46WG成员。参与中一美、欧、日、奥科技与国际国家标准合作。在中、欧、美学报发表论文。是1960重庆市奖、1978全国科技大会奖、1979四)q省重大科技成果二等奖等项目负土人；国家科技进步特等奖高能工程参加者。智能制造“智慧地幔岛”的节能物联网+O云+O大数据+OIDC2 GBTISOlEC标准CC-Link新市场：IDC节能的智能化革新Intelligent Manufacturing Energy-Saving IDC Q Internet+0 MobileInternet+0 IoT+o Cloud+O Big Da

4、ta+of Smarter Mantle Island沈经(SACTel24，SACTC426，IEEE SA，SAC TC46WG，中国科学院高能物理所，北京市100049)Shen Jing(SACTe l 24，SACTC426，IEEE SA，SAC TC46WG，IHEP ASC，Beijing 1 00049)【摘 要】顺应自然规律与人文历史的“一带一路”激发了新兴IDC产业链。分析了智能Q安全O节能IDC中自动化的FA、PA、BA成分。建议：IEC-ISOGBfI标准CClink Q HBES架构的“物联网+0云+O大数据+1DC姝准化“智能安全。节能Factory-Plant-

5、Building的中枢神经系统将成为最理想设计。【关键词】智能节能安全FA-PA-BA IDC IECISOGB胨准CCLink<IESafely EEPE功能安全Abstract：The“BAR”the mumal benefit and CO-prosperity for all joining countries stimulated the new industrialchain of IDC，where the FA，PA，BaA，BuA parts have been analyzedThe IEC，ISO&GBT stds of CClink O HBES to be the

6、 central nervous system of smart Safety EnergySavmg IDC should be the best designKey words：Green Smart safety FAPA-BA IDC IEC-ISO-GBT std CC-Link<IESafetyEEPE Functional Safety万方数据1 “一带一路，互联互通”的基础建设：“高铁0互联网+云+0大数据+”新兴产业链11实现105年来孙中山理想2016年11月12日中国民主民权民生革命先驱孙中山诞生150周年。1941年，笔者在上海英租界平行的成都路与同孚路问的H形短街

7、大沽路路南上海女中附小2年级，在“孤岛文化”期坚持学英语讲DrSunYatsen，学其建国大纲。小学生无不憧憬1912年DrSun Yatsen的100 000 miles铁路的建国方略而立志!至lJ2017年“中华民族伟大复兴”，已建成了120 000km。罄图1 1912年孙中山卸任临时大总统赴京任袁世凯总统的铁道部长所做10年规划；2015年李克强总理邀中国-中东欧第4届160 1领导人会议的代表乘中国已建成的20 000km高铁(新华社饶爱民摄WWWNEWSCN)12伴随现代铁路的IDC(Internet Data Center)IDC为ICP、企业、媒体和各类网站提供大规模、高质量、

8、安全可靠的“互联网服务器”托管、租用、带宽批发、以及ASP、EC等网络业务。IDC是人驻(Hosting)企业、商户、网站等的“服务器群托管的场所”，电子商务安全运作的基础设施，商会、企业、分销供应商、客户等实现价值链管理的平台。13 IDC产业链中5类新产业1)互联网服务提供商ISP(Internet ServiceProvider)向用户提供互联网接入、信息的运营商。2)互联网内容提供商ICP(Internet ContentProvider)向用户提供互联网增值业务的运营商。3)互联网应用服务商ASP(Application ServiceProvider)为企、事业单位进行信息化建设、

9、Internet应用服务。4)电商EC(Electronic Commerce)用互联网工具进行公司内部、供应商、客户和合作者之间的商务。5)数据中，L,DC(Data Center)在大型主机时代出现，通过托管、外包或集中式向企业提供大型主机的管理维护。14 IDC韦U造业1)IT设备制造与供应商如IBM、hp、神威，2)基础网络运营商如中国移动、中国电信、中国联通、鹏博士，3)IDC的FA、PA设备制造商如三菱电机(中国)公司、华为；而Schneider、Emerson、Eaton热点聚焦Hotspot Focus统管理、厂商技术支持及维修等方面，建立应急方案，确保系统运行达SIL4安全完

10、整性。8 “云”IDC的Plant PA5：耗电最大的制冷Chiller车间保证服务器CPU、GPU芯片发热降温而能正常运行的关键Data Facility，制冷的Chiller Plant至关重要，所以设计要求：1)市政两路进水给IOC带1冷系统形成2N，2)全变频设计系统，3)开式变频冷却塔，4)变频冷冻水、冷却水泵，5)N+I离心式大功率冷水机组，6)高效板式换热器，7)所有管网为环路设计。Chler 33Humldirmr 3El-ctrl04d eRA(：口M-T Equipment 30ONPDU UPS 184 。uUne ，一图14“云”IDCJI眨务器耗电30：IDC Pla

11、nt中制冷一湿度空调配电一UPS一照明开关一发电机耗电70(来源：机房360网公布)，PA是环境设备与CCLink家族是三菱电机(中国)公司与中国上电集团合资产品1)选择节能冷却塔、变频冷机、水泵和精密空调，2)提高冷冻水供回水温度，提高冷机效率、延长免费制冷时间和减少机房除湿加湿，3)冷通道全封闭提高冷气的有效利用率，4)开发先进的冷站节能综合自动控制系统，5)通过板式热交换器和电动阀实现免费制冷，6)采用SCBl0标准的高效变压器和IGBT高效UPS系统，7)高压柴油发电机组排放达到欧Iv标准，是目前最清洁的发动机，8)安装绿色太阳能电站，9)智能照明系统，人走灯熄，10)气体灭火采用IG

12、541无毒气体，11)采用物理水处理技术，不污染电子系统。图15 Google Organ州与Geogia州Doglas的“云”IDC的Plant中300多m的彩色管道，蓝色冷水管，红色热水管，黄色与粉色从冷水机抽来的冷水管道，绿色是送往室外冷却塔的热水。为应付火灾，IDC还有高压水管，管中是清洁过滤过的水，即使用它们来灭火也不会污染设备。存储罐最图16 “云”IDC的Plant中制冷与空调系统原理示意图极其PA自动化(来源：中国电信内蒙古信息园)图17 Google芬兰“云”IDC中利用芬兰湾的海水冷却的Plant极其PA自动化多可以容纳90YJ升水，向IDC的楱0输送源源不断的冷却水。为应

13、付火灾，IDC还有高压水管，管中是清洁过滤过的水，即使用它们来灭火也不会污染设备。存储罐最多可以容纳907Y升水，向IDC的核心输送源源不断的冷却水。2014年2月17日中国IDC圈报道，世界上最大的IDC是zMicrosoft位于Chicago的IDC。其第一层放置了多达56个集装箱式IDC，每个集装箱内放置了1800到2500台服务器，占地700 000 ft2(约65 000m2)，为电子邮件、即时信息以及微软WindowsAzure提供服务。r- f鞭 嘭甲一 即静： !三一1 11 1 k写 !=；群1 0 二b图18左)“云”IDC的Plant中高压水管过滤水，灭火不污染设备；右)

14、900 000升冷却水的存储罐9“云”IDC的PlantFactory整体监控用CCLink IECCLink榔lJ量控制设备之间实现双向、串行和多点数字通信的系统，是开放式、数字化、多点通信的底层传感器控制网络覆盖到高层管理网络，数据容量大，通信速率多级选择。巍二鬻“；：童万方数据 r-n_LJY。 +川目m川。 图19绿色智能“云”loT IDC的FactoryPlant-Building神经系统100 Mbps Ethernet设备接“CC-Link lE”表1 CC-Link主要性能指标一览表项目 规格 备注通信速度 1Gbps带屏蔽，通信媒体 金属(类别5e)RJ45媒体访问控制 令

15、牌传递可使用转拓扑 星型，线型换HUB最大连接台数 120台最大站间距离 100m线型：l 1,900m(连接120台最大电缆总长 时)星型：根据系统构成循环通信，健全 控制信号(位)：最大32000,点 高速I0控数据 控制数据(字)=最大16000,点 制通信(实(主从站方式) 时通信)报文通信 无缝通信(非报文大小=最大2048字节(1：l通信) 实时通信)10 “云”lDC的PlantFactoryBuilding用CCLinkIE监控系统的优势CCLink场总线有1个主站控制，64个从站模块工作站。主站采用FX2N16CCM模块，从站采用FX2N32CCL接口模块，构成CCLink现

16、场总线控制与通信链路系统。通过CCLink系统的硬件及软件设置，实现对MPS系统的高速数据传输和数据处理控制。图20主站CC-Link IE Control与3从站CCLink IE Field连接的环形总线，一旦环形总线断开就成线总线CCLink IE给整体监控Factory-Plant式“云”IDC系统带来如下优势：1)CCLink IE具有自动刷新核预约站功能，使控热点聚焦09991当时中国市场上欧美UPS都是“桥万方数据Hotspof Focus式整流一PWM逆变”，其PF在0708，2030的电力作无用功!采用三菱电机CCLink主机PLC实现4 o 200KVA o 2圆50 KV

17、A全数字化功率均分等压一等流等频的锁相法，直接并机UPS冗余，来集成Risk I、SIL4的UPS系统。2001年中标广州新白云国际机场基建，运行至今14年零维修(仅更换UPS的风扇)。2000年在这工程经验基础上，笔者建议将CCLink转化为GBZT。得到当时SACTC 124主席冯晓升、秘书长欧阳劲松的大力支持。与国际CCLink合伙协会CLPA(International CCLink Partner Association)谈判。与已经成为IEC、ISO标准的欧美标准Profibus、Controlnet不同，CCLink尚未成为IEC或ISO标准，难立项GBT。当时，国际CLPA代表

18、及其香港代理商视中国专家与SACTC 124为分销商，把三菱电机(中国)自动化公司工程师覃强置于香港年轻商人的瞎指挥之下使最先访问SACTC 124谈合作的覃强提出辞职；SACTC 124秘书长欧阳劲松与笔者4度到上海谈判，都无法接受国际CLPA的协议草案而中断两年。1 3艰难的合作互利经验：SEMI标准CCLink规范依次升级GB亿一ISOIECGB厂r2002年三菱电机名古屋制作所长Okubo君来京拜访SACTC 124主席冯晓升与秘书长欧阳劲松，希望重启合作。会谈结束后Okubo用英语对笔者说：“如难合作，我换日方代表!”遂派“国际CLPA事务局长(CEO)Tanaka君与SACTC 1

19、24合作。Tanaka成立CLPA中国协会，请同济大学电子与信息工程学院院长陈启军任主席，覃强任CLPA中国首席代表。Tanaka与SACTC 124达成协议：1)合作发生纠纷在上海法庭仲裁，2)CCLink中文标准版权属SAC(当时美国坚持美国起草的IEC标准中文版权属美国公司)；CCLink从GBZ升到GBT的条件加3)CCLink必须有中国企业制造与改进，4)在同济大学建立CLPA与中国国家认证认可监督管理委员会CNCA双授权的CCLink检测实验室，发产品许可证。上海自动化所资深研究员彭瑜对CCLink Family、欧盟Profibus Hierarchy、美国InternetCon

20、trolnetDevicenet作权威评论后，中华人民共和国国家标准化管理局高新技术部刘霜秋部长及下属自动化处长戴红(现任国家局高新技术部长)与机械工业联合会常务副主任薛一平的支持下，有来自全国约600位委员的SACTC 124主席冯晓升与秘书长欧阳劲松组成CCLinkWG，召集人是机械工业仪器仪表综合技术经济研究所标准室主任现副所长梅恪，主要专家有同济大学陈启军教授、清华大学王锦标教授、北京交通大学孙昕教授、西南大学刘枫教授、重庆邮电大学教授、钢铁研究院原自动化原所长夏德海研究员、本文作者等等。图22左)2009年国家标准化管理局高新技术部部长戴红在钓鱼台国宾馆隆重发布CC1ink为中国国家

21、标准GBT，右)2009年CC-link国际通过协会事务局长田中充明Tanaka介绍8年来与sAcrrc 1 24合作努力的经过于是SACTC 124 WG，在京、沪、渝对CCLink规范31l页中译本的日、英文、技术、标准逐句讨论。清华大学留学日本的王锦标教授、北京交通大学的孙昕教授等提出不少改错与改进。每次WG会议国际CLPA的CEO Tanaka率CLPA中国首席代表覃强都到会，并及时安排不同名古屋制作所专家来京、沪、渝WG答疑。SACTC 124主席冯晓升率主要中国专家到名古屋制作所与原创专家核定中、英文标准文本，Tanaka召回驻英专家来修改英文。图23中日合作互利典型：SACTC

22、124转化CCLink家属为GBZT标准系列的开始8年阵容，前排左起：O)主持CCLink转化为GBZT国标的SACTC 124前主席、机械工业仪综所副所长冯晓升(缺席)，1)SACTC 124副主席、西南大学计算机学院副院长兼自动化所长刘枫教授，2-4、9)CCLink三菱电机日本专家，5)机械工业联合会(原机械工业部)执行副会长薛一平，6)CLPA国际事务局长CEO、三菱电机名古屋制作所网络部经理田中充明，7)中华人民共和国国家标准化管理局高新技术部部长戴红(女)，8)机械工业仪综所所长欧阳劲松，10)同济大电子与信息学院长陈启军教授，12)CLPA(中国)首席代表覃强：后排WG专家左起：

23、0)WG召集人机械工业仪综所副所长梅恪(缺席)，16、14)中国企业、研究所、大学专家，7)钢铁设计研究院研究员夏德海，8)本文作者沈经，9)清华大学自动化系教授王锦标，10)北京自动化所研究员刘云南(女)，11)北京交通大学通信与信息系统系教授孙昕(女)，12)三菱电机自动化上海公司龚明，1 3)仪综所教授级高级工程师郑旭，1 5)仪综所推广中心主任本刊主编李玉敏19982013年笔者应邀任仪综所ITEI顾问，参与万方数据2届IECTC65主席及秘书长会谈开创标准化合作。其中与欧盟ZVEI、TOV、IProfibus、KNX、ASi，美ISA、ODVA、Controlnet、美一法Modbu

24、sIDA合作顺利。与Et本CLPA作艰难，但达成协议后，进展最高效最互利115 SCADA-EthernetCCLink IEECHO智能安全节能“云”IDC系统架构1)SACTC 124组织CCLink从狭义的国际半导体设备材料产业协会SEMIE541 2标准升为广义工业自动化标准GBZ 197602005后，就升为广义的国际标准ISO 1 574552005，由SACTC 426升为中国智能图23本文建议智能0安全0节能IDC中PA部分的GBT-ISOIEC标准CCLink系统架构懿燃黼孤热点聚焦建筑标准GBT2029942006，2007年升为国际电工委员会IEC 61 15861784

25、国际标准，再升GBT197602008，2009年在钓鱼台国宾馆发布。2)CCLinkSafety由SACTC 124秘书长王春喜博士组织WG：GBZ29461，2，3。3)SACTC 124秘书长王春喜博士正组织CCLink IE 20141 32 5,6，7一T-604的WG。4)申报CCLink IE Safety立项。EEPE功能安全系娆集成111f fll51IH1 09H一二二IqI。B2nJ3H一2mBAC Net：美国(ornell大学创从上往下测控楼宇外设备与楼宇内公用设备的网路保证节能的运行状态】、IJ Ixjif ffj：i11r1 4 1mHBES系统：从底层开关、传感

26、器、执行器等开始向上屡数据链路、网络各层发展开始的网路适台用于测控楼宇内设备，保证数据中心有量宜人工作条件与蕞节能最环保的运行状态(欧洲Siemens、ABB廉剖Schneider加量JIi、1 4；4、F、SmI)，I、c z、!J、I、；IH、Iifj，：)，一5：1j-)一cc-Links系统：从底层到高层贯通的工厂的网络适合用于测控数据中心核0保障设备l rPs电组每块电池客充电器无功耗假负载发电机的工作待机状态(日本三羹电机屎剖日本IDE(1、DIGITAL，NEC，以及美国(；ognex Corporation等加量)I“11iH IIl，fH 4i卜()1 5i 5、l；h：，j

27、I!”?J-1l 1-Jh、!，H图24本文建议的CC1inkHBES架构的“云”loTIDC“节能-智能-安全FactoryPlantBuilding”的中枢神经系统的国际败在与中国国家标准体系结构口KNX_T程工具软件(ETS)，是和制造商无关的配聂软件工具。它可以对KNX智能家居和楼宇控制安装系统进行设计和配置。是KNXT程项目必备软件。KNXdP国组织秘书处目前可以为中国用户代购ETS5专业版和简易版。会员的代购价格同KNx国际协会官网上价格。非会员则加收5的代购费。订单可在KN中国组织官网上下载。联系人：沈璞 电话：01063288319一KWWWEmail：infoknxc万方数据