淺析超純水系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)與故障診斷

南京華睿川電子科技有限公司　秀　蘭

淺析超純水系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)與故障診斷

南京華睿川電子科技有限公司秀蘭

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的觸摸屏市場(chǎng)也在逐步的發(fā)展壯大，作為觸摸屏生產(chǎn)線重要支撐的超純水系統(tǒng)也逐漸的被人們重視。現(xiàn)階段，我國(guó)所用來進(jìn)行超純水處理設(shè)備在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障，對(duì)于工作過程中的故障最初的診斷采用的是人工方法，由相關(guān)的工程技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的分析判斷，但是這一類的方法在規(guī)模比較大的工程中進(jìn)行使用是不現(xiàn)實(shí)的。本文主要是針對(duì)超純水系統(tǒng)的監(jiān)控和故障檢測(cè)展開，為大規(guī)模系統(tǒng)運(yùn)行提供技術(shù)保障。

超純水系統(tǒng)；系統(tǒng)檢測(cè)；故障診斷

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了對(duì)汽車、飛行器以及各種電子產(chǎn)品的應(yīng)用，并且生產(chǎn)設(shè)備的工業(yè)系統(tǒng)也變的越來越復(fù)雜，所以說對(duì)于生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性要求也在逐漸的提高，同樣，對(duì)相關(guān)工作系統(tǒng)展開實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障的維護(hù)也顯得越來越重要。所以，相關(guān)的研究人員應(yīng)該將人工智能、控制理論以及模式識(shí)別等學(xué)科技術(shù)加以融合發(fā)展，將其應(yīng)用在故障的診斷和處理中，保證大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

一、超純水系統(tǒng)工藝

由于我國(guó)生產(chǎn)單晶硅集成電路的規(guī)模在逐步的提高，對(duì)于超純水生產(chǎn)線上的生產(chǎn)質(zhì)量也提出了越來越高的要求。按照純水系統(tǒng)的功能來分，可以分為以下的四個(gè)部分：預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、精除鹽系統(tǒng)以及超純水系統(tǒng)［1］。

預(yù)處理系統(tǒng)主要是對(duì)水進(jìn)行相關(guān)的預(yù)先處理，保證后續(xù)工作的開展，主要的工作步驟有向原水中加入一定量的殺菌劑和絮凝劑，再通過多介質(zhì)過濾器之后加入活性炭。反滲透處理包括以下的兩個(gè)部分，也就是一級(jí)反滲透和二級(jí)反滲透，在進(jìn)行操作時(shí)主要是通過高壓泵加壓的方式進(jìn)行反滲透過濾。在進(jìn)行處理的過程中主要應(yīng)用到一些的設(shè)備：多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器、脫氧膜以及反滲透裝置等。超純水工藝生產(chǎn)流程見圖一：

圖一　超純水工藝生產(chǎn)流程

二、超純水系統(tǒng)的監(jiān)控

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以檢測(cè)控制計(jì)算機(jī)為主，除此之外還有相關(guān)的檢測(cè)裝置以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在本工作系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)能夠之間參與對(duì)相關(guān)純水生產(chǎn)過程的檢測(cè)與控制，主要包括以下幾個(gè)方面的功能。

1、信息的采集與處理

該工作過程主要是對(duì)生產(chǎn)中的相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并且作必要的記錄與采樣。根據(jù)相關(guān)的記錄還能夠?qū)⑿畔⑼ㄟ^一定的方式進(jìn)行輸出，為相關(guān)的生產(chǎn)操作人員提供數(shù)據(jù)支持，提高工程質(zhì)量。

2、監(jiān)督功能

該系統(tǒng)能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理歸納，并且進(jìn)行必要的整理與計(jì)算。根據(jù)相關(guān)的處理結(jié)果能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。并且還能進(jìn)行在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基礎(chǔ)上的工況分析、故障檢測(cè)，通過圖、聲等多種形式做出及時(shí)的報(bào)告，對(duì)工程中可能發(fā)生的事故進(jìn)行報(bào)警［2］。

3、控制功能

在進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的加工操作，根據(jù)已經(jīng)決定的控制策略進(jìn)行系統(tǒng)的控制，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行管理控制。

三、超純水系統(tǒng)的故障診斷

在現(xiàn)階段關(guān)于智能系統(tǒng)或者人工智能的的研究中，智能主體以及相關(guān)的決策系統(tǒng)中最為核心的就是知識(shí)。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來講，決定其工作性能最為重要的要素就是知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量。在有關(guān)的系統(tǒng)工作中，其自身往往不具有完整的知識(shí)，或者說知識(shí)是不精確、不完善的。這也就導(dǎo)致系統(tǒng)工作中出現(xiàn)的一些問題就變得比較復(fù)雜，對(duì)于這一類的問題，采用軟計(jì)算能夠有效的解決這一類的問題。就軟計(jì)算方法而言，主要包括以下的幾個(gè)方面：模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及粗糙集理論。但是以上的各種方法又具有各自的長(zhǎng)處，對(duì)于粗糙集成理論來講，該技術(shù)在智能系統(tǒng)中的應(yīng)用最主要是用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理，建立在粗糙集基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)預(yù)處理方式主要有以下的兩種形式：利用粗糙集上下近似集的概念降低對(duì)后續(xù)處理無作用的數(shù)據(jù)和利用粗糙集約降低數(shù)據(jù)維數(shù)的方式。

1、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的需要

本次設(shè)計(jì)選擇的是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)工作的順利進(jìn)行，所以對(duì)于出現(xiàn)的故障應(yīng)該盡快的進(jìn)行處理，保證將故障對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的故障降低到最小。所以這也就要求當(dāng)工作系統(tǒng)中的某個(gè)點(diǎn)發(fā)生故障報(bào)警時(shí)能夠及時(shí)的從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出本次故障處理所需要的數(shù)據(jù)信息，分析故障產(chǎn)生的原因，然后相關(guān)的工作人員在上位機(jī)上進(jìn)行操作，或者直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作來排除故障，直到報(bào)警結(jié)束。

2、軟件設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中，采用了VB作為相關(guān)的開發(fā)工具，設(shè)計(jì)了相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用PLC來實(shí)現(xiàn)采集生產(chǎn)中各相關(guān)原件控制信號(hào)的工作，并且將其與上位機(jī)的故障診斷系統(tǒng)之間建立連接。如果出現(xiàn)故障報(bào)警，通過點(diǎn)擊故障診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)中有關(guān)的故障點(diǎn)，這樣系統(tǒng)就能夠自動(dòng)的調(diào)閱規(guī)則庫(kù)，查找可能出現(xiàn)故障的原因，然后通過對(duì)監(jiān)控界面的操作完成故障的處理，直到故障報(bào)警消除。圖二是故障系統(tǒng)的生成程序：

圖二　故障信息處理圖

3、故障診斷實(shí)例說明

（1）在反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于二級(jí)反滲透水箱水位過低導(dǎo)致報(bào)警的狀況發(fā)生。可以把PLC采集到的關(guān)于高壓水泵、控制閥門以及供水泵的相關(guān)信號(hào)傳送到處理程序中，建立起相關(guān)的故障原始決策表。

（2）在決策表畫面上點(diǎn)擊相關(guān)的約簡(jiǎn)按鈕，對(duì)初始決策表進(jìn)行相關(guān)的約簡(jiǎn)操作，通過在程序中使用矩陣對(duì)決策表進(jìn)行約簡(jiǎn)操作。

（3）在進(jìn)行約簡(jiǎn)時(shí)還應(yīng)該注意選擇相關(guān)的約簡(jiǎn)屬性，比如說選擇｛B1、B2、B5、Z6｝進(jìn)行約簡(jiǎn)操作，通過程序內(nèi)部的決策規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，可以有效的將冗余屬性進(jìn)行刪減，得到新的規(guī)則表［3］。

（4）最后的操作時(shí)生成故障診斷系統(tǒng)，在故障系統(tǒng)內(nèi)部選擇相關(guān)的故障報(bào)警點(diǎn)，然后調(diào)出所有經(jīng)過屬性約簡(jiǎn)的規(guī)則庫(kù)，這樣就能夠找到屬性值最多的故障點(diǎn)，這就是本次故障調(diào)查中的故障點(diǎn)。比如說在二級(jí)反滲透水箱水位報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)就能夠自動(dòng)的找到相關(guān)的故障點(diǎn)，并且可以通過對(duì)約簡(jiǎn)屬性的規(guī)則庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)閱，得出相關(guān)的處理方案，然后相關(guān)的操作人員可以選擇在上位機(jī)進(jìn)行操作或者是選擇進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的故障處理。

四、結(jié)語

本文主要是對(duì)超純水系統(tǒng)的監(jiān)控與故障排除問題展開探討，通過對(duì)超純水系統(tǒng)工藝流程的分析，然后進(jìn)行相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，完成對(duì)整個(gè)超純水系統(tǒng)相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，并且建立快捷的故障分析處理系統(tǒng)。

［1］張鳳西.基于西門子PLC的超純水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.西華大學(xué)，2014.

［2］劉朋，陳為紅，楊寶和等.VLSI超純水系統(tǒng)重點(diǎn)參數(shù)模式曲線的日常管理方法［C］.//'2003全國(guó)水處理技術(shù)研討會(huì)暨第23屆年會(huì)論文集.2003：337-344.

［3］任彬.超純水系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)與故障診斷［D］.東北大學(xué)，2008.