摘要:要實(shí)現(xiàn)微電子潔凈廠房的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，離不開與之配套的電力、空調(diào)、通風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、純水系統(tǒng)、中溫冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣、特氣及大宗氣體純化等外圍條件保障系統(tǒng)。在微電子廠房廠務(wù)管理中應(yīng)用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)(FMCS)可實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)各系統(tǒng)及成套設(shè)備的集中監(jiān)控管理，通過統(tǒng)一的通信接口和通信協(xié)議，連接相關(guān)系統(tǒng)和成套設(shè)備所提供的盤柜，并將其關(guān)鍵數(shù)據(jù)集成到FMCS系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行監(jiān)視與控制、故障報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)存儲。通過此系統(tǒng)，廠務(wù)管理人員在中控室即可準(zhǔn)確掌握FAB及CUB內(nèi)各動力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，有利于維護(hù)系統(tǒng)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合和協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　關(guān)鍵詞：潔凈廠房;廠務(wù)管理;計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)

　　1引言

　　以某微電子產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目為背景，論述計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)(FacilityManagementandControlSystem,FMCS)在微電子潔凈廠房工程中的應(yīng)用。該FMCS系統(tǒng)由監(jiān)控工作站、系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、現(xiàn)場PLC控制柜、遠(yuǎn)程I/O柜、各類儀表、閥門等組成。實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)空調(diào)、通風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、中溫冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣、氣體純化等進(jìn)行集中監(jiān)控管理，并以圖形方式顯示所監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)顯示系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)和故障情況[1]。此外，系統(tǒng)還將通過統(tǒng)一的通信接口和通信協(xié)議，連接相關(guān)系統(tǒng)和成套設(shè)備所提供的盤柜，并將其關(guān)鍵數(shù)據(jù)集成到FMCS系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行監(jiān)視與控制、故障報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)存儲。

　　電路論文投稿刊物：中國集成電路(月刊)創(chuàng)刊于1992年，是由中國信息產(chǎn)業(yè)部主管，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會/集成電路設(shè)計(jì)分會主辦的全國性專業(yè)電子刊物。自創(chuàng)刊以來，一直致力于IC市場應(yīng)用分析，介紹先進(jìn)的IC設(shè)計(jì)、制造、封裝工藝和技術(shù)以及先進(jìn)的組織形式和管理經(jīng)驗(yàn)。在業(yè)界形成了一定影響和良好口碑，并隨中國集成電路產(chǎn)業(yè)一同成長。

　　2系統(tǒng)架構(gòu)

　　該FMCS系統(tǒng)由兩層組成，上層用于監(jiān)控管理的系統(tǒng)，下層用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制的系統(tǒng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，以光纖環(huán)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接成一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)[2]。FMCS控制基于智能的分布系統(tǒng)和獨(dú)立控制器，控制器工作在多任務(wù)多用戶環(huán)境，控制網(wǎng)絡(luò)為基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)，現(xiàn)場總線采用ProfibusDP、Modbus等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議[3]。系統(tǒng)以圖形方式顯示所監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，故障報(bào)警將被優(yōu)先顯示。監(jiān)控系統(tǒng)由FMCS控制工作站、現(xiàn)場PLC控制柜、遠(yuǎn)程I/O柜，各類儀表、傳感器、閥門等組成。本項(xiàng)目自控系統(tǒng)FMCS，其監(jiān)控點(diǎn)包括硬接線I/O通道連接的廠務(wù)系統(tǒng)的儀表、閥門和傳感器信號，以及通過以太網(wǎng)和OPC接口，連接其他系統(tǒng)和設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)。上層監(jiān)控管理系統(tǒng)包括服務(wù)器、監(jiān)控電腦、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

　　系統(tǒng)配置1套上位監(jiān)控管理軟件，2臺冗余式服務(wù)器，用于PLC控制器及各系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)的收集和儲存。本項(xiàng)目FMCS監(jiān)控點(diǎn)包括硬接線I/O通道連接的廠務(wù)系統(tǒng)的儀表、閥門和傳感器信號，以及通過以太網(wǎng)和OPC接口，連接其他系統(tǒng)和成套設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)，其監(jiān)控類型包括AI-模擬量輸入通道(4～20mA)、AO-模擬量輸出通道(4～20mA)、DI-開關(guān)量輸入模塊(24VDC)、DO-開關(guān)量輸出通道(24VDC，0.5A配繼電器隔離)、集成系統(tǒng)包OPCItem數(shù)據(jù)和HistoryLogs數(shù)據(jù)。

　　要求防爆區(qū)域的信號必須經(jīng)過安全柵接入PLC。每個輸出通道必須保持自己傳輸值的安全性，即可以自動執(zhí)行檢驗(yàn)控制器和輸出卡間的通信超時。當(dāng)控制器故障或通信超時時，輸出通道可以根據(jù)組態(tài)保持在最后一次的輸出值或輸出一個預(yù)先設(shè)定的安全值[4]。下層現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)則用于現(xiàn)場監(jiān)控的系統(tǒng)由控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行器及線路工程等組成，應(yīng)用于空調(diào)機(jī)組、一般排風(fēng)、低溫冷凍水系統(tǒng)、中溫冷凍水系、PCW系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、一般給排水系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)等。

　　各設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)/裝置由設(shè)備成套提供，F(xiàn)MCS負(fù)責(zé)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集及部分控制，設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)/裝置應(yīng)提供通用的接口，要求冷水機(jī)組、空氣壓縮機(jī)、吸附干燥器、真空燃?xì)忮仩t等機(jī)組提供MODBUS接口。各系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)/裝置由系統(tǒng)成套提供，F(xiàn)MCS負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集及控制，系統(tǒng)包的監(jiān)控系統(tǒng)/裝置應(yīng)提供通用的接口，要求溶劑回收系統(tǒng)、廢水提升系統(tǒng)、FFU系統(tǒng)、大宗氣體及純化氣系統(tǒng)、工藝真空系統(tǒng)、純水系統(tǒng)等提供OPC接口。上述系統(tǒng)所有運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)通過通訊上傳至FMCS[5]。

　　3系統(tǒng)硬件及軟件

　　3.1硬件配置

　　系統(tǒng)采用PLC控制，所有的硬接線點(diǎn)可以通過PLCs監(jiān)視并/或者控制。系統(tǒng)中每個PLC都是完全獨(dú)立的控制器，利用所有固件和軟件，在獨(dú)立的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全部控制。其中CUB和FAB空調(diào)機(jī)房PLC采用冗余控制器(不接受軟件冗余)，F(xiàn)AB其他部位PLC可采用非冗余控制器[6]。PLCs控制器和遠(yuǎn)程I/O之間，采用光纖進(jìn)行通信連接以抑制干擾和預(yù)防雷擊，且所有硬件模塊應(yīng)滿足ISA-S71.04G3防腐標(biāo)準(zhǔn)。

　　系統(tǒng)PCs在滿足系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上采用主流穩(wěn)定的規(guī)格配置。FMCS網(wǎng)絡(luò)采用冗余網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的本地集線器/交換機(jī)要求帶通風(fēng)設(shè)施，以免過熱。網(wǎng)絡(luò)配置管理器采用RJ-45以太網(wǎng)適配器，放在有門的接線盒里，包括盒和集線器之間的線路。為了集成系統(tǒng)包和設(shè)備包的數(shù)據(jù)，F(xiàn)MCS系統(tǒng)至少應(yīng)支持以下通信協(xié)議和接口：OPCDA&AE、OLE-DB、ModbusRTU&TCP、ProfibusDP&PA、IEC61850、ProfinetI/O、Hart等。

　　3.2系統(tǒng)軟件

　　控制系統(tǒng)軟件，可以定義多級別用戶、密碼保護(hù)、安全保證。包含全面制圖功能、報(bào)警管理、實(shí)時和歷史記錄，并提供實(shí)時過程數(shù)據(jù)。FMCS軟件采用統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：PLC控制程序編程和下裝、圖形編輯工具、IEC61131-3編程語言、數(shù)據(jù)點(diǎn)配置和管理、系統(tǒng)診斷和設(shè)備管理、歷史趨勢、報(bào)警和報(bào)表組態(tài)等[7-8]。

　　4結(jié)束語

　　在微電子潔凈廠房工程中應(yīng)用FMCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了將廠務(wù)設(shè)施相關(guān)系統(tǒng)、設(shè)備的數(shù)據(jù)整合集成至中央監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控及信息共享，降低了廠務(wù)運(yùn)維成本及管理難度，有效提升了廠務(wù)管理水平。

　　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,2018,35(1):58-61.QINJiandong,LILing.Studyonultracleanroomforintegratedcircuitmanufacturing[J].ApplicationsofIC,2018,35(1):58-61.

　　[2]薛首文,劉昌華.廠務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)在南京中電熊貓液晶項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].通信與廣播電視,2011(3):40-43.XUEShouwen,LIUChanghua.FMCSapplicationinG6TFT-LCDprojectofNanjingCEC-PANDA[J].CommunicationandAudioandVideo,2011(3):40-43.

　　[3]姚虹.FMCS系統(tǒng)在集成電路工廠中的應(yīng)用[J].中國西部科技,2011,10(9):16-17.YAOHong.ApplicationofFMCSsysteminintegratedcircuitfactory[J].ScienceandTechnologyofWestChina,2011,10(9):16-17.

　　作者：姚剛