替换过时数据中心的项目启动于2012年,M.C. Dean公司希望帮助用户建设新的符合LEED Gold严苛标准,并能够支持6MW- 10MW容量的数据中心。这个项目包括6座控制面板(2台PLC和4台远程I/O)、2座冗余型自动化站、带有超过1800个硬I/O节点的16台远程I/O支架、5座操作员工作站、2台服务器支架、10个网络机柜以及可以收集超过35000个软I/O节点的45个网络开关。
当前数据中心最大的问题就是过于陈旧了。在运行了很多年以后控制工程网版权所有,网络线缆和电线都已经在数据中心的底部缠作一团。散热、通风和空调(HVAC)系统的运行早就已经超出了设计限制,无中断供电(UPS)系统过于陈旧,缺乏在系统崩溃时候需要的能够保证数据中心运转的备用电源。
这些问题随时都可能会导致数据中心系统停机。只要有一天IT服务中断CONTROL ENGINEERING China版权所有,就会导致公司2500万美元的生产损失。建立一座新的数据中心,克服上述的挑战并满足设计要求,包括将电力系统集成到一个操作员平台上,符合Uptime Tier III认证(Uptime数据中心可用性TIER等级),将实际和虚拟安全性整合到设计之中。
■ 当前数据中心最大的问题就是过于陈旧了。在运行了很多年以后控制工程网版权所有,网络线缆和电线都已经在数据中心的底部缠作一团,很难检测连接方面的问题。本文所有的图片均来自西门子。
完成这一项目需要专业技术团队的协作。电气的部分是由M.C. Dean公司完成的,工作包括电气开关设备、中继保护器、电气仪表、照明设备和火警系统。M.C. Dean还负责控制的部分,包括机械过程控制、监控和数据采集(SCADA)界面、控制面板的设计和制造、网络基础架构的设计。
无缝集成
将所有的相关系统无缝集成到一个工作站当中,是项目最为重要的设计要求。客户使用4个工作站代表六套系统运行设施,评估工厂的状态。所有的数据都存储在分离的工作站和软件包当中,问题诊断和跟踪维护活动比较困难。对于新的数据中心控制工程网版权所有,客户希望寻找一款集成的解决方案,将硬件和软件都囊括在一个中心站当中。
3大主要系统都需要集成。机械系统包括多个驱动、冷却器、水泵和变送器,涵盖超过1800个硬I/O节点。有72个变频器需要使用硬件I/O进行控制以及Profinet进行监控。数据中心中还拥有多个机械刹车系统,比如逆向检测和化学处理系统。这些刹车系统拥有可以监视和控制中心系统的软件和硬件节点。
电气设备包括120个中继器、130台测试仪表以及超过550台各种各样的电气设备,比如配电单元、照明逆变器、UPS单元、电池充电器和智能电路断路器。所有这些设备都可以选择多种协议进行通讯。
最后一个大的阻碍是建造自动化系统,服务中心内所有非关键性的区域,比如办公室和中心入口。因为这套系统是由机械制造商建造的,基于不同的软件和硬件包,我们需要确定如何将图像集成到操作员工作站的同时保证相同的“观感”。
M.C. Dean公司之前在过程工厂方面拥有很多经验www.cechina.cn,但是从未应对过像数据中心这样的关键运营环境。在和控制供应商一同审核了项目之后,M.C. Dean还比较了多个不同的分布式控制系统,最终决定控制系统应该与选择用来控制机械设备的自动化工作站实现最佳搭配。在这个时候,因为软件通讯设备的复杂性和数量,我们并不确定应该如何从软件I/O节点获取所有的信息。我们需要在软件选择的时候倍加小心,以保证集成尽可能的快速和高效。我们发现一款控制系统带有两个插件设计,可以将通讯协议集成到运行系统的标签服务器上。
■ M.C. Dean还负责控制的部分,包括机械过程控制、SCADA界面、控制面板的设计和制造、网络基础架构的设计。
第一个插件能够集成硬件设备,在控制系统中使用不同的协议。这些协议包括DNP3、Modbus和IEC-60870。因为我们需要在电气和机械系统中集成设备,这项工作实际上也是能够让这些协议共存的解决方案。
第二个插件和第一个的工作原理类似,区别就是它还包括了一个IEC-61850协议的驱动器。这一点非常重要,因为我们计划使用这个协议与电气仪表和保护中继器进行通讯,它们也是数据中心中硬件设备的代表。这两个插件都包括了控制系统框架,与软件I/O设备通讯。无缝连接在这里可以发挥作用,因为操作员就不在需要去到不同的工作站,或者使用分离的程序运营数据中心。为了最高效地使用插件,我们使用数据库自动化工具自动生成操作系统数据库,显示层次、所需变量和报警信号。
使用数据库工具,我们针对每一种独特的硬件创建一个设备“类型”,然后复制这个类型从而节约工程实践。我们并不是一次性创建了550台设备然后逐一往上面贴标签,而是先创建了20个设备类型,然后在每个类型内部按照升幂顺序为每个设备编号。这样做大大节约了之前浪费在对每台设备进行无意义数据输入的工程时间。因为标签与操作员面板连接,这样做消除了可能的数据输入错误,因此如果有一个设备类型改变,这个改变将会体现在系统中每一台相关设备上面。
大量的工程工具都使用微软的Excel数据表规范I/O节点的格式,以输入到控制系统当中,我们可以使用与上述一样的概念,利用这些工具与硬件I/O节点搭配工作,以提高工程效率。我们首先在控制系统软件编辑器内创建了我们的控制模块类别,然后按照Excel模板文件的格式组织所有的I/O节点,包括支架、插槽和节点的位置、控制模块属于何种类别、它们中间的各种连接以及控制系统将会需要的其他相关信息。
■ 西门子DBA工具复制相同设备。
接下来我们会将其导入到工程软件当中,控制系统会自动针对Excel工作表中指派的每一台设备生成一个控制表。大约有1200台设备集成起重,工程软件减少了人工创建符号表格、I/O地址定位、实现表格间互动所需要的工程时间。尽管建设的工期十分紧张,这些工具还是帮助我们提前完成任务,并且保证我们在试车阶段发现的错误数量远远少于人工数据输入的情况。
软件工具让千百个节点和设备的配置也变得更加容易,不需要对每一个配置进行人工输入。这样可以节约数百个小时的工程实践CONTROL ENGINEERING China版权所有,并且保证在复制相同的设备不出现任何差错。(作者:Anthony Pannone)