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1　行業(yè)背景

隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，潔凈廠房已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子、數(shù)據(jù)中心、生物制藥、精密儀器制造、食品、飲料灌裝等各行各業(yè)中。為了保證潔凈廠房?jī)?nèi)的溫度、濕度及潔凈度等，需要在集中監(jiān)控系統(tǒng)里使用大量高精度的溫度、濕度傳感器以及監(jiān)控空氣風(fēng)管的風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥，和監(jiān)控冷熱源管道循環(huán)水的壓力傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，控制冷熱源機(jī)組啟停、目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)、機(jī)組保護(hù)等，監(jiān)控壓縮空氣機(jī)組、在線監(jiān)視設(shè)備等運(yùn)行狀態(tài)。潔凈廠房暖通空調(diào)系統(tǒng)中所涉及的被控設(shè)備種類繁多，各個(gè)設(shè)備的控制方式和安裝、接線方式各有不同，而且潔凈廠房通常被分為十幾個(gè)功能區(qū)，分別進(jìn)行單獨(dú)控制和聯(lián)動(dòng)控制，對(duì)集中監(jiān)控系統(tǒng)性能要求高[1] 。

潔凈廠房暖通空調(diào)系統(tǒng)是潔凈廠房核心組成部分，基于大型PLC的潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是非常重要的。因此，該系統(tǒng)通常選用國(guó)外高端品牌PLC進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和實(shí)施，國(guó)產(chǎn)PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用較少。采用國(guó)產(chǎn)PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)，具有重要意義。

2　項(xiàng)目背景

中國(guó)長(zhǎng)城（山東）自主創(chuàng)新基地由世界500強(qiáng)企業(yè)中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司旗下的A股上市公司——中國(guó)長(zhǎng)城投資建設(shè)，計(jì)劃總投資約20億元人民幣，建設(shè)基于飛騰CPU的自主安全計(jì)算機(jī)整機(jī)智能制造生產(chǎn)線及輔助工程、自主創(chuàng)新適配中心，用于國(guó)產(chǎn)化安全計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)安全與信息化產(chǎn)品等整機(jī)及相關(guān)零組件的研發(fā)和制造，以及自主創(chuàng)新相關(guān)產(chǎn)品的展示、適配、培訓(xùn)、售后及生態(tài)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)等。全部投產(chǎn)后，年產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值60億元，帶動(dòng)一批配套產(chǎn)業(yè)落戶煙臺(tái)，全面提升數(shù)字時(shí)代下煙臺(tái)電子制造產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合實(shí)力。

基于潔凈廠房設(shè)計(jì)指標(biāo)要求和國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目應(yīng)用需求，藍(lán)普鋒公司與山東長(zhǎng)城計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限公司聯(lián)合研發(fā)攻關(guān)，針對(duì)暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目驗(yàn)證、實(shí)施。藍(lán)普鋒公司基于多年自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)，以及暖通空調(diào)行業(yè)應(yīng)用和項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)積累，能夠?qū)I(yè)、快速、高效地完成暖通空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、技術(shù)服務(wù)和項(xiàng)目實(shí)施[2]。

針對(duì)潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)，通常選用大型PLC進(jìn)行統(tǒng)一集中監(jiān)控，對(duì)于高規(guī)格要求，會(huì)選用冗余PLC系統(tǒng)。基于藍(lán)普鋒PLC的潔凈廠房暖通自控系統(tǒng)，采用藍(lán)普鋒公司的RPC3000系列大型PLC，包括單CPU系統(tǒng)和雙CPU硬冗余系統(tǒng)，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，性價(jià)比高。

3　系統(tǒng)應(yīng)用

潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)是將來(lái)自室外的新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾器對(duì)塵埃雜物過(guò)濾后與來(lái)自潔凈室的回風(fēng)混合，通過(guò)初效過(guò)濾器過(guò)濾后，再分別經(jīng)過(guò)表冷段、加熱段進(jìn)行恒溫除濕處理后，經(jīng)過(guò)中效過(guò)濾器過(guò)濾，然后經(jīng)加濕段加濕后進(jìn)入送風(fēng)管道，通過(guò)送風(fēng)管道上的消聲器降噪后送入管道最未端，經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器后進(jìn)入房間。部分房間設(shè)有排風(fēng)口，由排風(fēng)口排出室外，其余的風(fēng)通過(guò)回風(fēng)口和回風(fēng)管道與新風(fēng)混合后進(jìn)入初效過(guò)濾器繼續(xù)循環(huán)。通過(guò)進(jìn)行集中監(jiān)控管理，保證室內(nèi)環(huán)境恒溫恒濕，同時(shí)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)冷熱源進(jìn)行分配、室內(nèi)壓力和壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證室內(nèi)新風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求，以及對(duì)各個(gè)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視控制。

潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)，采用PLC對(duì)廠房?jī)?nèi)全部暖通相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控管理，根據(jù)不同的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，有多種控制方式，如空調(diào)機(jī)組AHU（或MAU）+風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組（FFU）、新風(fēng)機(jī)組（MAU）+循環(huán)機(jī)組（RAU）+風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組（FFU）、新風(fēng)機(jī)組（MAU）+風(fēng)機(jī)過(guò)濾機(jī)組（FFU）+干冷盤管（DC）等多種系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要采用不同的控制方案進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施。潔凈廠房暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 潔凈廠房暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

基于藍(lán)普鋒RPC3000系列大型PLC暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)工作過(guò)程如下：

（1）PLC采用主站CPU+遠(yuǎn)程IO分站方式進(jìn)行集中監(jiān)控和區(qū)域監(jiān)控，分別對(duì)各個(gè)工藝段設(shè)備進(jìn)行采集和控制；

（2）通過(guò)對(duì)各個(gè)工藝段進(jìn)行獨(dú)立控制和聯(lián)動(dòng)控制，保證各個(gè)區(qū)域滿足溫濕度、潔凈度等要求；針對(duì)老化房等重要工藝段，實(shí)現(xiàn)本地手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)、應(yīng)急報(bào)警保護(hù)等功能，進(jìn)行穩(wěn)定可靠控制；

（3）通過(guò)CPU本體自帶串口和通訊擴(kuò)展模塊，進(jìn)行空壓站、冷水機(jī)組、熱泵機(jī)組等數(shù)據(jù)狀態(tài)采集；

（4）通過(guò)以太網(wǎng)口和光纖環(huán)網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳至中控室組態(tài)軟件顯示和區(qū)域本地觸摸屏顯示；

（5）通過(guò)采集、判斷故障信息，及時(shí)報(bào)警保護(hù)。同時(shí)，聯(lián)動(dòng)消防系統(tǒng)，保證安全可靠。

4　山東項(xiàng)目PLC配置清單

表1 山東項(xiàng)目PLC配置清單

5　系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保證溫度、濕度和潔凈度符合設(shè)計(jì)要求

藍(lán)普鋒RPC3000系列PLC大量應(yīng)用于市政、暖通空調(diào)、煤礦等現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。模擬量擴(kuò)展模塊采用16位AD芯片，采集精度高，同時(shí)進(jìn)行單通道隔離，抗干擾能力強(qiáng)。特有的三防防護(hù)，保證現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

（2）系統(tǒng)性能強(qiáng)，性價(jià)比高

藍(lán)普鋒RPC3000系列PLC作為大型PLC系統(tǒng)，單CPU本體至少帶1路網(wǎng)口、2路RS485接口，最大可擴(kuò)展40000點(diǎn)IO采集。CPU主頻為1GHz，單指令運(yùn)算周期為10ns，背板選用無(wú)源背板，模塊支持熱插拔，保證系統(tǒng)運(yùn)行高效穩(wěn)定。PLC系統(tǒng)支持多種數(shù)據(jù)總線，并進(jìn)行總線隔離保護(hù)，穩(wěn)定可靠，其中高速總線支持?jǐn)U展30個(gè)背板，帶載能力強(qiáng)。

（3）通訊接口豐富，使用簡(jiǎn)單方便

CPU選用RPC3105，本體自帶2路以太網(wǎng)和2路RS485，網(wǎng)口互相獨(dú)立，通訊支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus TCP和自由口通訊等。RS485接口支持主從站通訊，支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU和自由口通訊。同時(shí)，支持?jǐn)U展多個(gè)RS485通訊擴(kuò)展模塊。

（4）國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

控制系統(tǒng)選用藍(lán)普鋒國(guó)產(chǎn)PLC系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定，PLC編程軟件符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，支持LD、ST、IL、FBD、SFC等編程語(yǔ)言；上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)選用基于飛騰CPU和麒麟系統(tǒng)的全國(guó)產(chǎn)服務(wù)器和臺(tái)式機(jī)，組態(tài)軟件選用藍(lán)普鋒RunView-QL軟件，使用簡(jiǎn)單方便[3]。

6　結(jié)語(yǔ)

基于藍(lán)普鋒大型PLC的潔凈廠房暖通空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)在山東長(zhǎng)城自主創(chuàng)新基地長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠運(yùn)行，得到用戶的好評(píng)。AP

作者簡(jiǎn)介：

張　潔（1990-），女，河北承德人，碩士，現(xiàn)就職于清華大學(xué)天津高端裝備研究院，主要研究方向?yàn)榛赑LC的暖通控制自動(dòng)控制系統(tǒng)。

何軍濤（1990-），男，河南信陽(yáng)人，學(xué)士，現(xiàn)就職于北京藍(lán)普鋒科技有限公司，主要研究方向?yàn)榛赑LC的控制系統(tǒng)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦建東, 李玲. 集成電路制造的超潔凈工程分析[J]. 集成電路應(yīng)用, 2018.

[2] 關(guān)靜月. FMCS系統(tǒng)在工程項(xiàng)目上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 成都: 電子科技大學(xué), 2012.

[3] 北京藍(lán)普鋒科技有限公司. RPC3000系列PLC可編程控制器使用手冊(cè)[Z]. 2020.

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年4月刊