A 基于PLC的数据中心冷源自控系统技术白皮书

版权声明 ODCC（开放数据中心委员会）发布的各项成果，受《著作权法》保护，编制单位共同享有著作权。 转载、摘编或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者观点的，应注明来源：“开放数据中心委员会ODCC”。 对于未经著作权人书面同意而实施的剽窃、复制、修改、销售、改编、汇编和翻译出版等侵权行为，ODCC及有关单位将追究其法律责任，感谢各单位的配合与支持。 编写组 II项目经理：金玉龙北京三快云计算有限公司工作组长：岳上腾讯科技（深圳）有限公司贡献专家：胡兴赞北京三快云计算有限公司李鼎谦腾讯科技（深圳）有限公司白涛京东科技信息技术有限公司李晓斌北京百度网讯科技有限公司许可欣中国信息通信研究院王榕辉京东科技信息技术有限公司蒲星宇上海迪普自动化技术有限公司江根明杭州华电华源环境工程有限公司牛国宇北京三快云计算有限公司陈聪北京三快云计算有限公司杨瑞中金数据集团有限公司张茂成中金数据集团有限公司刘大闯深圳市中电电力技术股份有限公司杨佳浩上海迪普自动化技术有限公司明晶深圳市中电电力技术股份有限公司李振锋北京世纪互联宽带数据中心有限公司麻雷北京世纪互联宽带数据中心有限公司谭志雄杭州华电华源环境工程有限公司 前言 PLC控制系统是一种广泛应用于工业自动化领域的控制系统，具有可用性高、处理能力强、扩展性强的优势。在数据中心行业，PLC控制系统的应用也呈现出日益增长的趋势。 本项目从数据中心经典水冷冷冻水系统出发，梳理了PLC控制系统项目相关的技术要点，为行业提供一定的参考。 首先，在技术架构方面进行了全面罗列，包含系统网络架构，现场控制层架构，各层级设备之间的通讯约定。也对一些具体的技术问题做了阐述，例如，解释了“何为冗余PLC系统”；也对重要的技术点“自保持技术”做了文字阐述并编制了“双DO控制电路图”。 本技术白皮书项目更接近底层硬件和工程项目实施，实操层面主要包含以下九大内容： 1）BA系统的设计标准； 2）项目全过程及各阶段需要提供的设计及技术资料； 3）典型项目的设备规格参数及配置清单； 4）列举了传感器的参数要求，对自控系统的稳定性及监控效果进行把关； 5）约束了主要采集设备、控制设备的信息点位； 6）从运维视角对操作员站的监控界面给出了示例。 7）阐明了BA系统厂验的技术要求、厂验的内容以及技术核对清单； 8）从项目工序、人员配置、典型工期、安装工艺、调试、测试验证全周期进行了图文说明； 9）通过案例介绍，帮助读者理解PLC自控系统项目。 希望本次技术白皮书项目能抛砖引玉，引发行业对数据中心冷源自控系统更多深入的开源研究。 由于时间仓促，水平所限，错误和不足之处在所难免，欢迎各位读者批评指正。如有意见或建议请联系编写组。 目录 版权声明............................................................I编写组.............................................................II前言............................................................III 三、现状及挑战.....................................................2 （一）传统冷源自控方案的问题...................................21、可靠性低.................................................32、逻辑适应性差.............................................33、性能差...................................................44、可扩展性差...............................................45、维护困难.................................................4（二）PLC系统的技术优势........................................41、可用性高.................................................52、处理能力强...............................................63、扩展性强.................................................7（三）PLC系统的发展现状及挑战..................................81、行业规范缺失.............................................82、定制属性强...............................................83、风险比较隐蔽.............................................94、项目交付周期长...........................................9四、PLC系统技术架构...............................................9 基于PLC的数据中心冷源自控系统技术白皮书ODCC-2023-0600A（一）网络架构.................................................9（二）现场控制层架构..........................................12（三）设备通讯方案............................................181、服务器与操作员站之间....................................182、服务器与冗余控制器之间..................................183、控制器与I/O模块之间....................................184、I/O模块与模拟量之间....................................195、I/O模块与现场设备之间..................................19五、PLC系统标准化交付方案........................................20（一）设计要求................................................20（二）设计资料标准化..........................................22（三）元器件及接口标准化......................................231、服务层及网络层设备要求（推荐）..........................232、控制层设备的规格参数（推荐）............................233、传感器设备..............................................244、典型系统的设备清单......................................255、与PLC系统对接的设备接口约定............................27（四）监控界面标准化..........................................33（五）厂验方案标准化..........................................391、厂验的目的..............................................392、厂验软硬件环境要求......................................403、厂验内容................................................404、软件测试................................................42（六）现场实施标准化..........................................43 1、项目人员配置及工作流程..................................432、现场实施的安装工艺......................................443、现场调试测试的步骤......................................464、典型工期（参考）........................................48六、PLC系统工程最佳实践案例......................................49（一）某数据中心冷源系统简介..................................49（二）系统架构设计............................................501、冷源群控系统根据功能划分................................512、二次泵控制系统功能划分..................................523、管理层配置..............................................52（三）实际运行效果............................................52七、未来发展......................................................52（一）对IDC冷源的兼容性......................................52（二）先进的控制算法..........................................53（三）与服务器的联动..........................................54 基于PLC的数据中心冷源自控系统技术白皮书 一、概述 海外互联网数据中心的冷却系统，一般颗粒度都比较小。例如：Meta、AWS采用直接新风冷为机房包间进行冷却，以容量较小的风冷冷水机组作为补冷的形式。因此海外互联网数据中心在冷源自控方面大多沿用了楼宇自控方案。 国内数据中心园区的开发强度比较高，尤其东部地区的数据中心很多在4层以上，且采用大规模的冷冻水系统。目前国内各大互联网厂商以及电信运营商数据中心在冷冻水型冷却系统中，已经逐步使用PLC技术，并且有扩大应用的趋势。 在以间接蒸发冷却为主数据中心，冷却系统颗粒度更小，似乎没有采用集中式控制系统的必要。但有很多关注节电、节水的用户，会引入冷源群控方案，来实现更精细的运行。 当前，液冷系统逐步被一些高算力的数据中心采用，液冷系统的散热组件直接与服务器耦合，其自控方案也自然引起了用户的高度重视，重视程度甚至超过了冷冻水系统。 基于PLC的冷源自控系统具备可用性高、处理能力强、扩展性强等特点，系统可以深度定制以适应大型数据中心冷却系统高可靠、高性能的需求。PLC的开放性和高性能，也为数据中心冷却系统的AI控制提供了落地条件。另外，在分批建设冷源系统的数据中心中， PLC可以实现不停机在线编程和组态扩容。为数据中心的灵活扩展，提供了更多选择。 在冷源自控领域，可以参考的规范、图集很少，本文旨在对PLC系统的架构、设计、实施、调测等给出参考做法。最大化发