基于dcs的洁净厂房设备监控系统的设计与应用

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1、上海交通大学工程硕士学位论文摘要基于DCS的洁净厂房设备监控系统的设计与应用摘要近几年来随着半导体产业的迅速发展,洁净厂房也已成为世界各国颇为重视的一项技术。针对半导体集成电路行业而言，洁净室最重要之作用之一在于控制产品(如夕晶片等)所接触的空气的洁净度及温湿度以及室内压力，使产品能在一个良好之环境空间中生产、制造。而以上这些指标的控制应由洁净室空调系统、排风系统、空气滤网系统、配电系统等各个子系统来协同完成。因而如何设计并配置一套性能先进、安全可靠的设备监视和控制系统成为洁净厂房建设时需重点考虑的核心问题。本文以某大型集成电路制造厂设备监控系统工程为背景，首先从工程项目的实际要求出发，初步地

2、分析了洁净厂房设备监控系统需控制的对象以及基本的控制要求。再从被控对象的特征入手，深入讨论洁净厂房设备监控系统的控制方式，提出了基于西门子PCS7平台的分布式控制系统（DCS）实现方案。在控制方案上，重点以新风洁净空调机组为研究对象，着重探讨洁净空调温湿度的控制方案。结合焓湿图分析了空气处理过程，应用温湿度解耦方法，在此基础上设计了基于PID串级控制的温湿度控制策略。为了达到精确的压力值控制，采用排风风量相对恒定而对新风风机转速进行控制的方式，来达到恒定室内压力值的目的。考虑精确度和节能效果，本工程通过压差传感器或风速传感器等敏感元件来控制新风风机变频器，调节新风机的风量，针对常规PID控制在

3、实际使用中所体现出的不足，本文基于模糊第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要控制的原理，研究并设计了适合于高精度洁净室湿度的混合模糊-PI控制器，通过原理分析和系统仿真，探讨了模糊控制应用于洁净厂房设备监控的可行性。本文也介绍了在PCS7系统这一DCS平台下，控制程序的软件实现方法和过程。包括运用结构化编程语言（SCL）进行项目软件库设计；运用连续功能块图（CFC）进行组态；运用组态软件进行人机界面的设计。针对洁净厂房设备监控系统特点，开发出阀门和马达等PCS7功能控制块。此工程中的洁净厂房设备监控系统自投运至今运行良好，控制品质完全达到设计要求。关键字：设备监控系统洁净厂房DCS温湿度控制P

4、ID控制串级控制模糊控制第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTThedesignandapplicationofDCSbasedcleanroomfacilitymonitoring&controllingsystemAbstractBytherapidgrowingofsemiconductorindustryintherecentyears,cleanroomtechnologybecameanimportanttechnologyandwasholdinhighregard.ForsemiconductorICmanufacturingbranch,oneofthemost

5、importantfunctionofcleanroomistoprovidesupplyairwithpropertemperature,humidityandpressurewhichcontacttheproductionsurface(siliconwafer),sothatcanprovidegoodenvironmentforproduction.Cleanroomenvironmentcontrolisperformedundertheco-ordinationofairhandlingsystem,exhaustsystem,fanfilterunitandpowerdistr

6、ibutionsystem.Sohowtodesignanadvancedandhighperformancecleanroomfacilitymonitoring&controlsystemwillbeacorequestionfordiscussionduringthecleanroomdesignandconstructionphase.Thisthesisisbasedononefacilitymonitoring&controlsystemprojectforwaferfoundryplant.Basedonthespecificrequirementoftheproject,the

7、controlledobjectandcontroleffectofcleanroomfacilitymonitoringandcontrollingsystemisanalyzedfirst,andthecharactersofcotrolledobjectisdiscussedinfurther,thecontrolstrategyforfacilitymonitoring&controlsy