基于OMRON技術的液晶車間無塵室空調遠程監(jiān)控

　　1 引言

　　scada(supervisory control and data acquisition)系統(tǒng)，即遠程控制和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)。scada廣泛應用于石油、化工、電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、市政等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多工控領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。scada系統(tǒng)可以分為監(jiān)控中心，通訊網(wǎng)絡，和現(xiàn)場遠程測控系統(tǒng)三部分。監(jiān)控中心硬件常用通用的服務器或服務器集群組成，是通用商用信息化設備。軟件則多采用專用的scada系統(tǒng)軟件。目前這類軟件很多，隨了網(wǎng)絡技術等技術的發(fā)展，監(jiān)控中心軟件展現(xiàn)出越來越先進的特性。

　　2 信息化時代的遠程監(jiān)控

　　信息化時代的遠程監(jiān)控支持手機作為操作終端;視頻與工業(yè)數(shù)據(jù)一體化;b/s結構即瀏覽器/服務器結構;大地域，大視圖，海量數(shù)據(jù);遠程組態(tài)和維護技術;復雜的權限管理;電話撥號輪詢scada系統(tǒng)。常見scada系統(tǒng)構圖如圖1所示。信息化時代為scada提供了空前的通訊技術解決方案。

　　2.1 通過internet公網(wǎng)來進行通信

　　由于internet公網(wǎng)是不安全的，所以，不能直接將主站端和子站端通過公網(wǎng)相聯(lián)接。必須使用安全設備，最方便的方式就是使用vpn網(wǎng)關。vpn網(wǎng)關可以通過internet建立安全的隧道，主站端和子站端通過這個安全隧道來傳輸數(shù)據(jù)。隧道建立后，主站端和子站端的通訊同本地tcp/ip的通訊方式完全相同，這樣將極大地方便數(shù)據(jù)的傳輸。vpn網(wǎng)關設備在提供安全隧道的同時，也提供防火墻服務，我們可以通過配置防火墻來進一步提高通信系統(tǒng)的安全性。使用internet來通訊的最大好處是費用低，速度快，最高速度可以達到512kbps。目前，在項目廠區(qū)內已現(xiàn)存鐵通adsl的internet寬帶網(wǎng)，而且價格十分便宜，完全可以利用已有的internet連接來建立安全的數(shù)據(jù)連接通道。

　　2.2 通過電話拔號方式與主站端連接

　　在這種情況下主站端需要安裝一臺ras服務器，我們的方案是采用具有ras功能的isdn服務器，這樣做的好處是，不論客戶端是普通電話線，還是isdn線，都可以進行ras連接。子站端的用戶可以通過普通的電話線(pstn)及一個普通異步modem拔號到主站端來建立數(shù)據(jù)通道。這種通信方式的速率只能達到19.2kbps，建立連接速度慢，一般需要20到60秒鐘才能建立起連接。并且此時的通信費用相當于長途電話費，如果數(shù)據(jù)傳輸時間長，通信費用將會很高。所以只能作為一個備份方案，當其它通信方式出故障時臨時使用。

　　2.3 通過isdn連接

　　用戶可以申請一條isdn線，通過isdn線與中心端連接。isdn的連接速度可以達到64kbps，建立連接的速度非常快，只需要1秒鐘左右。我們采用lanisdn modem，只在有數(shù)據(jù)時才建立連接并傳輸數(shù)據(jù)，當系統(tǒng)空閑時并不占用通信線路，所以，這種方式的費用要比第二種方式低一些。

　　2.4 gprs通信技術連接

　　gprs是通用分組無線業(yè)務(gen -eral packet radio service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有gsm系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務，目的是為gsm用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。gprs提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。gprs理論帶寬可達171.2kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100kbit/s，在此信道上提供tcp/ip連接，可以用于internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢谩?/P>

　　2.5 本項目通訊方案確定

　　綜合上述四種通訊連接方式，并根據(jù)本項目實際情況，確定主要系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊通過樓宇自身的局域網(wǎng)來進行，適應較大的通訊數(shù)據(jù)流量和通訊速率，保證整體信息集中系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定和可靠性、保證故障信息的即時、可靠傳送。從經(jīng)濟角度是最佳的選擇。各種通訊連接方式最終都是在子站端和主站端建立tcp/ip連接，但需考慮雙網(wǎng)的切換管理，軟件需要相關的適配和調整。其他通訊方式，如：無線電臺通訊等由于通訊設備的高費用，不在本項目中考慮。

　　3 液晶面板車間空調scada監(jiān)控系統(tǒng)

　　3.1 液晶顯示器無塵室hvac

　　液晶顯示器生產車間不同于舒適性空調房間，室內的溫濕度控制要求精度要求溫度在23℃±2℃，相對濕度在60%±5%以內，同時對空氣的潔凈度也有較高要求，使得換氣次數(shù)較多，新風量大，甚至有直排系統(tǒng)。維持無塵室一定的溫濕度與潔凈度，為生產工藝過程提供良好的生產環(huán)境，從而保障整個生產線的良率。無塵室是液晶生產的關鍵設施，其中hvac(heating，ventilating and air-conditioning.供暖、通風及空調)系統(tǒng)對于無塵室環(huán)境至關重要，維持無塵室一定的溫濕度與潔凈度，為生產工藝過程提供良好的生產環(huán)境，從而提高整個生產良品率。潔凈空氣中含塵量多少的程度(即含塵濃度)。含塵濃度高則潔凈度低，含塵濃度低則潔凈度高。其中潔凈度的劃分，即在每立方米內可允許的微塵粒子大于等于0.5um的粒子數(shù)目的多少，分為1級、10級、100級、1000級、10000級和100000級。除了美國、日本、德國的潔凈室標準外，世界上尚有英國、法國、澳洲及韓國等規(guī)格。

　　hvac控制系統(tǒng)包含了三大部分：冷熱源機組、空調機組和空調末端設備的控制，hvac監(jiān)視系統(tǒng)則實時監(jiān)測無塵室內供暖通風及空調設備的啟停及故障狀況、漏電漏水的報警，同時監(jiān)測無塵室內各部分的溫度、濕度、壓力以及設備的溫度、壓力、流量、頻率等其它參數(shù)，并對故障報警、設備啟停狀態(tài)和模擬量數(shù)據(jù)等作隨時的記錄保存，從而中央監(jiān)控人員可以根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)顯示的實時數(shù)據(jù)對相應的報警作及時的處理，可以根據(jù)數(shù)據(jù)趨勢圖進行分析作相應的預警處理，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。hvac監(jiān)視系統(tǒng)是整個hvac系統(tǒng)和中央監(jiān)控人員的人機界面，隨時記錄和匯報系統(tǒng)的運行狀況。

　　3.2 項目描述

　　s廠按其生產工藝分為陣列、成盒、模塊三個廠房，以及負責全廠動力供給的動力廠房。由于廠房面積大，無塵室暖通設備分散在整個廠房的各個部分，所需監(jiān)控的信號點無法集中到一個站，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)廠房內設備分布情況，在各個區(qū)域設立多個分站：成盒分站2個，模塊分站2個，陣列分站6個，分別收集周邊需要監(jiān)測的數(shù)據(jù);工廠有兩個監(jiān)控室，陣列監(jiān)控室設立兩個監(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，動力監(jiān)控室設立“動力主站plc1”，同時監(jiān)視包括成盒模塊和陣列廠房的所有信息。以上分布在廠房現(xiàn)場的各plc分站采集到的數(shù)據(jù)，將通過網(wǎng)絡傳送到各監(jiān)控室的plc主站，再由各上位監(jiān)控計算機連接主站plc，通過上位工業(yè)監(jiān)控軟件監(jiān)視和記錄全廠現(xiàn)場的相關信息。

　　3.3 現(xiàn)場網(wǎng)絡架構

　　監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡架構共由3層網(wǎng)絡組成，分別為clk1，clk2和上層以太網(wǎng)絡。clk是一種fa(工廠自動化)網(wǎng)絡，omron的多種機型可以通過它輕易地進行數(shù)據(jù)交換。clk網(wǎng)絡支持數(shù)據(jù)共享和信息服務的數(shù)據(jù)鏈接功能，可以在需要通信時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享允許在網(wǎng)絡上不同的節(jié)點之間共享預先設定的數(shù)據(jù)區(qū)域，這樣，當?shù)毓?jié)點發(fā)送區(qū)域內的數(shù)據(jù)會被自動發(fā)送到目的節(jié)點的接收區(qū)域，而不需要用send、recv和cmnd等指令編寫專用的通信程序。所有的內存區(qū)(cio、lr、dm等區(qū)域)，都能夠被人為或系統(tǒng)自動設定成收發(fā)區(qū)域。信息服務主要通過執(zhí)行相應的通信程序來控制數(shù)據(jù)在特定節(jié)點之間的傳輸、狀態(tài)數(shù)據(jù)的讀寫、以及操作模式的改變等。clk網(wǎng)絡連接介質可以是屏蔽雙絞線或光纖，光纖有較強的噪音抑制能力，特別在長距離和大范圍的網(wǎng)絡中，其優(yōu)勢更明顯。

　　(1) 現(xiàn)場一層plc網(wǎng)絡：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個站plc和位于陣列監(jiān)控室的成盒模塊主站plc1構成一個光纖環(huán)網(wǎng)，通過成盒模塊現(xiàn)場一層網(wǎng)絡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作監(jiān)控顯示;陣列現(xiàn)場6個站plc和位于陣列監(jiān)控室的陣列主站plc1構成一個光纖環(huán)網(wǎng)，通過陣列現(xiàn)場一層網(wǎng)絡clk1，將陣列現(xiàn)場各plc采集的數(shù)據(jù)匯集到陣列主站plc1作監(jiān)控顯示。

　　(2)監(jiān)控二層plc網(wǎng)絡：通過現(xiàn)場一層網(wǎng)絡，現(xiàn)場plc采集的數(shù)據(jù)都被匯集到了陣列監(jiān)控室的兩個主站plc1。而動力監(jiān)控室內對全廠數(shù)據(jù)的監(jiān)控顯示則通過動力主站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)控上位機通過以太網(wǎng)和監(jiān)控室內各主站plc1通訊，實時顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)并作數(shù)據(jù)記錄。信息層以太網(wǎng)鏈接如圖2所示。