基于OMRON技術的液晶車間無塵室空調遠程監控

　　1 引言

　　scada(supervisory control and data acquisition)系統，即遠程控制和數據采集與監視系統。scada廣泛應用于石油、化工、電力系統、給水系統、市政等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多工控領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。scada系統可以分為監控中心，通訊網絡，和現場遠程測控系統三部分。監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系統軟件。目前這類軟件很多，隨了網絡技術等技術的發展，監控中心軟件展現出越來越先進的特性。

　　2 信息化時代的遠程監控

　　信息化時代的遠程監控支持手機作為操作終端;視頻與工業數據一體化;b/s結構即瀏覽器/服務器結構;大地域，大視圖，海量數據;遠程組態和維護技術;復雜的權限管理;電話撥號輪詢scada系統。常見scada系統構圖如圖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公網來進行通信

　　由于internet公網是不安全的，所以，不能直接將主站端和子站端通過公網相聯接。必須使用安全設備，最方便的方式就是使用vpn網關。vpn網關可以通過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據。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據的傳輸。vpn網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，在項目廠區內已現存鐵通adsl的internet寬帶網，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據連接通道。

　　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據通道。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，如果數據傳輸時間長，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?？欤恍枰?秒鐘左右。我們采用lanisdn modem，只在有數據時才建立連接并傳輸數據，當系統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是通用分組無線業務(gen -eral packet radio service)的英文簡稱，是在現有gsm系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為gsm用戶提供分組形式的數據業務，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據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。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、數據傳輸等應用。

　　2.5 本項目通訊方案確定

　　綜合上述四種通訊連接方式，并根據本項目實際情況，確定主要系統數據通訊通過樓宇自身的局域網來進行，適應較大的通訊數據流量和通訊速率，保證整體信息集中系統的通訊穩定和可靠性、保證故障信息的即時、可靠傳送。從經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監控系統

　　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，使得換氣次數較多，新風量大，甚至有直排系統。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)系統對于無塵室環境至關重要，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、澳洲及韓國等規格。

　　hvac控制系統包含了三大部分：冷熱源機組、空調機組和空調末端設備的控制，hvac監視系統則實時監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，并對故障報警、設備啟停狀態和模擬量數據等作隨時的記錄保存，從而中央監控人員可以根據監視系統顯示的實時數據對相應的報警作及時的處理，可以根據數據趨勢圖進行分析作相應的預警處理，更可以根據系統記錄的歷史數據分析系統故障原因。hvac監視系統是整個hvac系統和中央監控人員的人機界面，隨時記錄和匯報系統的運行狀況。

　　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、集中監視的scada(supervisory control and data acquisition)系統。根據廠房內設備分布情況，在各個區域設立多個分站：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測的數據;工廠有兩個監控室，陣列監控室設立兩個監控主站，“成盒模塊主站plc1”和“陣列主站plc1”，分別監視成盒模塊廠房和陣列廠房的信息，動力監控室設立“動力主站plc1”，同時監視包括成盒模塊和陣列廠房的所有信息。以上分布在廠房現場的各plc分站采集到的數據，將通過網絡傳送到各監控室的plc主站，再由各上位監控計算機連接主站plc，通過上位工業監控軟件監視和記錄全廠現場的相關信息。

　　3.3 現場網絡架構

　　監控系統網絡架構共由3層網絡組成，分別為clk1，clk2和上層以太網絡。clk是一種fa(工廠自動化)網絡，omron的多種機型可以通過它輕易地進行數據交換。clk網絡支持數據共享和信息服務的數據鏈接功能，可以在需要通信時發送和接收數據。數據共享允許在網絡上不同的節點之間共享預先設定的數據區域，這樣，當地節點發送區域內的數據會被自動發送到目的節點的接收區域，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(cio、lr、dm等區域)，都能夠被人為或系統自動設定成收發區域。信息服務主要通過執行相應的通信程序來控制數據在特定節點之間的傳輸、狀態數據的讀寫、以及操作模式的改變等。clk網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絡中，其優勢更明顯。

　　(1) 現場一層plc網絡：現場各分站plc和監控室主站plc之間采用歐姆龍控制器鏈接網光纖冗余環網(controller link)：成盒模塊現場4個站plc和位于陣列監控室的成盒模塊主站plc1構成一個光纖環網，通過成盒模塊現場一層網絡clk1，將成盒模塊現場各plc采集的數據匯集到成盒模塊主站plc1作監控顯示;陣列現場6個站plc和位于陣列監控室的陣列主站plc1構成一個光纖環網，通過陣列現場一層網絡clk1，將陣列現場各plc采集的數據匯集到陣列主站plc1作監控顯示。

　　(2)監控二層plc網絡：通過現場一層網絡，現場plc采集的數據都被匯集到了陣列監控室的兩個主站plc1。而動力監控室內對全廠數據的監控顯示則通過動力主站1和成盒模塊主站1、陣列主站1之間監控二層網絡clk2，將成盒模塊主站1和陣列主站1匯集的現場數據全部集中到動力主站plc1，完成全廠的監控顯示。

　　(3)信息層以太網：監控上位機通過以太網和監控室內各主站plc1通訊，實時顯示現場數據并作數據記錄。信息層以太網鏈接如圖2所示。