引言
在化工企業(yè)或半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)，往往在生產(chǎn)加工過(guò)程中要使用各種毒性或危險(xiǎn)性氣體，比如可燃性氣體ph3、b2h6;腐蝕性氣體cl2，hbr，nf3等等，這些氣體的貯存和運(yùn)輸必須遵守嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。
在生產(chǎn)車間使用這些氣體的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)氣體泄漏的意外情況，當(dāng)某些氣體濃度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)或壓強(qiáng)超過(guò)一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，往往會(huì)發(fā)生爆炸或?qū)е挛＜叭松踩膼毫雍蠊Ｒ虼藢?duì)這些危險(xiǎn)性氣體必須建立一套完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到有效的控制和具備良好的預(yù)警功能，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行以及人財(cái)物的安全。本文將重點(diǎn)討論在半導(dǎo)體生產(chǎn)行業(yè)中對(duì)危險(xiǎn)性氣體的監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。
1 氣體監(jiān)控系統(tǒng)的基本需求分析
對(duì)毒性或危險(xiǎn)性氣體，在與之作用的過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對(duì)其設(shè)計(jì)和施工也必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，最基本的要求如下：（1）根據(jù)氣體的特性，分區(qū)存放;（2）輸送過(guò)程中抽氣管道需具有耐腐蝕性，傳送管道需具有一定的耐壓、耐腐蝕性;（3）各種氣體儲(chǔ)存室和工作室以及氣瓶柜都應(yīng)該安裝相應(yīng)的監(jiān)測(cè)器件監(jiān)測(cè)氣體濃度或壓力;（4）各個(gè)儀器具有報(bào)警功能，且有較高的靈敏度;（5）位于防爆區(qū)的監(jiān)測(cè)器件需具有防爆功能;（6）為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，各個(gè)監(jiān)測(cè)器件需具有開(kāi)放式接口等等。
在某晶片廠中，由于工藝的需要，要用有毒或危險(xiǎn)性氣體，為了對(duì)氣體系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控，防止發(fā)生意外事故。需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目有晶片制造過(guò)程中使用的危險(xiǎn)性氣體、有機(jī)溶劑是否存在泄漏，以及工作環(huán)境中氧氣的濃度，以及氣瓶柜的狀態(tài)等等，要求監(jiān)控系統(tǒng)在氣體出現(xiàn)泄漏時(shí)，根據(jù)設(shè)定值來(lái)判斷發(fā)生泄漏的區(qū)域，并發(fā)出警示信號(hào)或執(zhí)行連鎖停機(jī)操作，當(dāng)險(xiǎn)情時(shí)通過(guò)廣播傳達(dá)緊急疏散信息。
2 氣體監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
在氣體監(jiān)控系統(tǒng)中，涉及到信息監(jiān)控中心、plc控制柜、現(xiàn)場(chǎng)的各種監(jiān)測(cè)儀器、報(bào)警燈以及廣播系統(tǒng)幾個(gè)部分。目前而言，現(xiàn)場(chǎng)各種監(jiān)測(cè)儀器以及其使用的電源線、報(bào)警器控制線以及與氣瓶柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的plc的線路、緊急按鈕都集中連接到plc控制柜中;信息監(jiān)控中心與plc控制柜通過(guò)線路連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集。據(jù)此分析，這拓?fù)鋫€(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。其中，氣體監(jiān)測(cè)器、地震儀以及緊急按鈕的信號(hào)是作為plc的輸入信號(hào)，而報(bào)警燈、廣播系統(tǒng)以及氣瓶柜監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)是plc的輸出信號(hào)，監(jiān)控軟件部分和plc通訊是雙向的。大致的工作流程是：plc實(shí)時(shí)采集氣體監(jiān)測(cè)器的測(cè)量值，并判斷是否達(dá)到了低值報(bào)警和高值報(bào)警的范圍。如果達(dá)到低值報(bào)警范圍，控制報(bào)警黃色燈亮，并在監(jiān)控畫面上顯示報(bào)警的區(qū)域以及產(chǎn)生報(bào)警的氣體監(jiān)測(cè)器的位置;如果達(dá)到高值報(bào)警條件，控制報(bào)警紅色燈亮，并發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí)相應(yīng)的廣播系統(tǒng)發(fā)出語(yǔ)音廣播信息，在監(jiān)控畫面上顯示報(bào)警的區(qū)域以及產(chǎn)生報(bào)警的氣體監(jiān)測(cè)器的位置，按要求輸出關(guān)閉相關(guān)氣瓶柜的信號(hào)。如果發(fā)生地震，plc會(huì)采集位于不同位置的三個(gè)地震儀的檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)比較確認(rèn)地震的等級(jí)，根據(jù)地震等級(jí)不同，控制相應(yīng)的報(bào)警燈、廣播系統(tǒng)以及關(guān)閉氣瓶柜。在緊急的情況下，可以通過(guò)緊急按鈕來(lái)控制某個(gè)區(qū)域設(shè)備的關(guān)停。
2.2 監(jiān)控軟件功能設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)整個(gè)氣體監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，設(shè)備的狀態(tài)信息以及控制動(dòng)作需要在組態(tài)畫面中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)考慮到系統(tǒng)將來(lái)集成的需求，在組態(tài)軟件上，選擇了美國(guó)wonderware公司的intouch產(chǎn)品。該產(chǎn)品由數(shù)個(gè)組件所組成，完成可視化、獲取數(shù)據(jù)、擴(kuò)充外接組件/系統(tǒng)、歷史趨勢(shì)、事件處理、報(bào)警記錄、報(bào)表和分析，它是一個(gè)可提供快速創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜且功能強(qiáng)大的操作界面的靈活工具，并易于升級(jí)。
在氣體監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控軟件主要完成以下幾方面的功能：
