無塵室是液晶生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)施，其中HVAC（Heating, Ventilating and Air-Conditioning. 供暖、通風(fēng)及空調(diào)）系統(tǒng)對(duì)于無塵室環(huán)境至關(guān)重要。HVAC控制系統(tǒng)包含了對(duì)冷熱源機(jī)組、空調(diào)機(jī)組和空調(diào)末端設(shè)備的控制，HVAC監(jiān)視系統(tǒng)則實(shí)時(shí)監(jiān)測無塵室內(nèi)供暖通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備的啟停及故障狀況、漏電漏水的報(bào)警，同時(shí)監(jiān)測無塵室內(nèi)各部分的溫度、濕度、壓力以及設(shè)備的溫度、壓力、流量、頻率等其他參數(shù)，并對(duì)故障報(bào)警、設(shè)備啟停狀態(tài)和模擬量數(shù)據(jù)等進(jìn)行隨時(shí)的記錄保存，從而中央監(jiān)控人員可以根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)顯示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)的報(bào)警進(jìn)行及時(shí)處理，可以根據(jù)數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖進(jìn)行分析做相應(yīng)的預(yù)警處理，更可以根據(jù)系統(tǒng)記錄的歷史數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)故障原因。

項(xiàng)目狀況

S廠按其生產(chǎn)工藝分為陣列、成盒、模塊三個(gè)廠房，以及負(fù)責(zé)全廠動(dòng)力供給的動(dòng)力廠房。由于廠房面積大，無塵室暖通設(shè)備分散在整個(gè)廠房的各個(gè)部分，所需監(jiān)控的信號(hào)點(diǎn)無法集中到一個(gè)站，所以采用基于PLC的多站分散、集中監(jiān)視的SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)。

根據(jù)廠房內(nèi)的設(shè)備分布情況，在各個(gè)區(qū)域設(shè)立多個(gè)分站：成盒分站2個(gè)，模塊分站2個(gè)，陣列分站6個(gè)，分別收集周邊需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)；工廠有兩個(gè)監(jiān)控室，陣列監(jiān)控室設(shè)立兩個(gè)監(jiān)控主站，“成盒模塊主站PLC1”和“陣列主站PLC1”，分別監(jiān)視成盒模塊廠房和陣列廠房的信息，動(dòng)力監(jiān)控室設(shè)立“動(dòng)力主站PLC1”，同時(shí)監(jiān)視包括成盒模塊和陣列廠房的所有信息。

各站具體分布如圖1所示。

分布在廠房現(xiàn)場的各PLC分站采集到的數(shù)據(jù)，將通過網(wǎng)絡(luò)傳送到各監(jiān)控室的PLC主站，再由各上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接主站PLC，通過上位工業(yè)監(jiān)控軟件監(jiān)視和記錄全廠現(xiàn)場的相關(guān)信息。

PLC硬件配置

1．各站PLC采用目前歐姆龍公司的CS1機(jī)型PLC產(chǎn)品


其主要特點(diǎn)包括如下。

（1）先進(jìn)的性能：進(jìn)一步提升運(yùn)算能力，目前行業(yè)內(nèi)的最高運(yùn)算速度。工業(yè)級(jí)32位精簡指令系統(tǒng)CPU，基本指令處理速度可達(dá)0.02μs。CPU內(nèi)置程序容量可達(dá)250K步，數(shù)據(jù)容量可達(dá)448K字，外接存儲(chǔ)卡容量可達(dá)64MB。本地機(jī)架控制點(diǎn)數(shù)即可達(dá)到5120點(diǎn)。加遠(yuǎn)程I/O后控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)約10萬點(diǎn)以上。

（2）各種與應(yīng)用相關(guān)的指令：具有多種特殊指令，無需進(jìn)行復(fù)雜的編程。帶自整定的PID指令、雙精度指令、故障診斷指令、堆棧指令等。

（3）集成的開發(fā)環(huán)境和中間軟件：從程序開發(fā)到仿真模擬、網(wǎng)絡(luò)通信、觸摸屏軟件，都集成在一個(gè)統(tǒng)一的軟件包中，十分方便。

（4）良好的開放性，無縫的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：從信息層到控制層再到設(shè)備層，CS1支持多層符合國際標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)間的無縫透明信息通信。支持的網(wǎng)絡(luò)類型主要有：Ethernet、Controllerlink、 Profibus-DP、Devicenet、Modbus、CAN等。

（5）更方便與第三方設(shè)備連接：CS1所具有的協(xié)議宏功能可方便的與多臺(tái)不同協(xié)議的第三方設(shè)備互聯(lián)。

（6）繼承性和維護(hù)性：新系統(tǒng)兼容老系統(tǒng)，升級(jí)方便；CPU支持無電池操作，支持遠(yuǎn)程維護(hù)等功能，維護(hù)起來十分方便。

（7）可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能擴(kuò)展：各種基于PLC的過程控制自動(dòng)化系統(tǒng)、高精度定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。

根據(jù)分站和主站PLC負(fù)載大小可選擇不同檔次的CPU：分站PLC只處理本地的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，CPU采用歐姆龍CS1系列CS1H-CPU44H；主站需處理全廠各分站PLC傳送來的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大，CPU采用歐姆龍CS1系列性能最強(qiáng)的CS1H-CPU67H，其指令處理速度最快，程序、數(shù)據(jù)容量都是最大。

2．各分站根據(jù)現(xiàn)場采集信號(hào)數(shù)量配置相應(yīng)的數(shù)字量輸入（DI）模塊和模擬量輸入（AI）模塊

（1）數(shù)字量輸入模塊（DI）

－ 64點(diǎn)：CS1W-ID261如表1所示。
－ 96點(diǎn)：CS1W-ID291如表2所示。

（2）模擬量輸入模塊（AI）

－ 8點(diǎn)：CS1W-AD081-V1。
－ 輸入點(diǎn)數(shù)：8路。
－ 輸入范圍： 0~5V，1~5V，0~10V，-10~+10V，4~20mA可選。
－ 分辨率：≥13位（1/8000）。
－ 隔離方式：光電隔離。
－ 轉(zhuǎn)換速度：1ms/點(diǎn)。
－ 精度（25℃）：電壓±0.2% 電流±0.4%。
－ 其他功能：斷線檢測，峰值保持、平均值功能、定標(biāo)功能等。
－ 外部連接：采用可拆卸式端子排以提高可靠性，易于連接和維修。

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.現(xiàn)場一層PLC網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)場各分站PLC和監(jiān)控室主站PLC之間采用歐姆龍控制器鏈接網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)（Controller Link）：成盒模塊現(xiàn)場4個(gè)站PLC和位于陣列監(jiān)控室的成盒模塊主站PLC1構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，通過成盒模塊現(xiàn)場一層網(wǎng)絡(luò)CLK1，將成盒模塊現(xiàn)場各PLC采集的數(shù)據(jù)匯集到成盒模塊主站PLC1做監(jiān)控顯示；陣列現(xiàn)場6個(gè)站PLC和位于陣列監(jiān)控室的陣列主站PLC1構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，通過陣列現(xiàn)場一層網(wǎng)絡(luò)CLK1，將陣列現(xiàn)場各PLC采集的數(shù)據(jù)匯集到陣列主站PLC1做監(jiān)控顯示。

2.監(jiān)控二層PLC網(wǎng)絡(luò)

通過現(xiàn)場一層網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場PLC采集的數(shù)據(jù)都被匯集到了陣列監(jiān)控室的兩個(gè)主站PLC1。而動(dòng)力監(jiān)控室內(nèi)對(duì)全廠數(shù)據(jù)的監(jiān)控顯示則通過動(dòng)力主站1和成盒模塊主站1、陣列主站1之間監(jiān)控二層網(wǎng)絡(luò)CLK2，將成盒模塊主站1和陣列主站1匯集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)全部集中到動(dòng)力主站PLC1，完成全廠的監(jiān)控顯示。

3.信息層以太網(wǎng)

監(jiān)控上位機(jī)通過以太網(wǎng)和監(jiān)控室內(nèi)各主站PLC1通信，實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)并做數(shù)據(jù)記錄。

信息層以太網(wǎng)鏈接如圖2所示。

圖2 信息層以太網(wǎng)鏈接圖
軟件構(gòu)成

1．上位工業(yè)監(jiān)控軟件

上位工業(yè)監(jiān)控軟件采用美國羅克韋爾軟件公司開發(fā)的RSView 32，RSView32是一種集成式的、組件化的人機(jī)接口軟件，它運(yùn)行于Windows95/98/2000/NT等操作系統(tǒng)下，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制自動(dòng)化設(shè)備和過程。其可以很方便地完成工藝監(jiān)控畫面的形成、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、趨勢(shì)記錄分析、報(bào)警報(bào)表打印等任務(wù)。該軟件還具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器集成功能、嵌入標(biāo)準(zhǔn)的編程語言(VB)、在線幫助、支持實(shí)時(shí)視頻圖像和嵌入字處理、電子表格和ActiveX文本等功能。

上位軟件主要完成對(duì)設(shè)備的主要工藝參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)分別以工藝畫面和表格的形式進(jìn)行監(jiān)視、在畫面設(shè)置并監(jiān)視主要控制回路的調(diào)節(jié)參數(shù)及過程、對(duì)主要儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)記錄、報(bào)警記錄及聯(lián)鎖值的設(shè)定。