【正文】 如拋光速度、拋光液等對表面粗糙度和材料去除率的影響 ,以獲得芯片雙面拋光理想表面質(zhì)量。而芯片拋光車間的供液系統(tǒng)對精密的拋光工藝有重要影響。芯片拋光車間供水系統(tǒng)有出水點壓力要求嚴(yán)、用水點多、出水量少的特點。生產(chǎn)車間供液系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供液的可 靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到企業(yè)設(shè)備的正常工作和安全生產(chǎn)。隨著企業(yè)生產(chǎn)對供液質(zhì)量和供液系統(tǒng)可靠性要求的不斷提高，利用先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)，設(shè)計出高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)供液系統(tǒng)復(fù)雜環(huán)境的恒壓、穩(wěn)流等優(yōu)良的供液系統(tǒng)成為必然趨勢。特別是在石油化工、機械加工、電力、供熱供水等關(guān)乎國計民生的領(lǐng)域，對優(yōu)良供液管路系統(tǒng)的要求更加突出。對于芯片拋光車間更需要在其供液管路系統(tǒng)進行改良。 國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 近些年，國內(nèi)外學(xué)者在車間供液和恒壓供液領(lǐng)域做了一些十分有益的研究。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們節(jié) 能意識的不斷增強，變頻恒壓供液系統(tǒng)的節(jié)能特性使得其越來越廣泛用于工廠車間、住宅、高層建筑的生活及消防。變頻恒壓供液系統(tǒng)是由 PLC、傳感器、變頻器及水泵機組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器、 PLC是恒壓供液系統(tǒng)控制的核心部件。 在芯片拋光生產(chǎn)車間供水系統(tǒng)設(shè)計方面，研究人員黃國濤、沈致和采用循環(huán)供水系統(tǒng)，根據(jù)芯片拋光生產(chǎn)車間生產(chǎn)設(shè)備的布局特點及其對水壓平衡的特殊要求，從確保用水設(shè)備安全、減少資源浪費、提高設(shè)備運行效率這一基本點出發(fā)，提出了有關(guān)循環(huán)給水系統(tǒng)的設(shè)計措施和處理辦法 [1]。 蘭州理工大學(xué) 結(jié)合某大型小區(qū)新建泵站利 用 PLC 設(shè)計了變頻恒壓供液控制中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 共 33 頁 系統(tǒng) .介紹了基于 PC 的變頻恒壓供液系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理 ,針對泵站計算機控制系統(tǒng)中實際問題介紹了利用 函數(shù)實現(xiàn)西門子 S7300 系列 PLC 與上位機的通信 [2]。 西安建筑科技大學(xué)的學(xué)者 王曉瑜 用三菱 FX2N PLC、變頻器和人機界面 ,設(shè)計恒壓供液控制系統(tǒng) .分析系統(tǒng)的控制原理 ,設(shè)計系統(tǒng)流程圖及軟件程序 .用 實踐結(jié)果證明 ,系統(tǒng)運行穩(wěn)定 ,可靠性好 ,實現(xiàn)住宅恒壓供液和節(jié)能環(huán)保 的 要求 [3]。 西安的李萬軍在《 基于 S7200 的恒壓供液控制系統(tǒng) 中的應(yīng)用》 介紹了一種采用 S7200 PLC 作為控制核心的恒壓供液控制系統(tǒng)的設(shè)計方案 .該系統(tǒng)通過PT203B應(yīng)變式壓力傳感變送器實時測定水流壓力 ,經(jīng) PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后送入變頻器進行變頻調(diào)節(jié) ,PLC 根據(jù)變頻器輸出信號來控制恒壓供液系統(tǒng) [4]。 廣西南寧水電局的研究人員 簡述農(nóng)村集中供水工 程中傳統(tǒng)供水方式存在的問題及應(yīng)用變頻技術(shù)進行改造的必要性 ,并以兩個實例說明變頻恒壓供 水 系統(tǒng)在供水工程中的應(yīng)用效果 [5]。 陜西科技大學(xué)的研究人員 陳景文 根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運行特性曲線 ,闡明了供水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理 ,分析了變頻恒壓供液的原理及系統(tǒng)的 組成結(jié)構(gòu) .通過研究和比較 ,可采用變頻器和 PLC 實現(xiàn)高層建筑的恒壓供液 .對系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行了詳細介紹 [6]。 安徽的周力 設(shè)計的變頻恒壓供液控制系統(tǒng) ,應(yīng)用了模糊控制技術(shù) ,較好的克服了傳統(tǒng) PID 控制中穩(wěn)定性差、參數(shù)調(diào)整困難的問題 ,并提供了一種用 PLC 實現(xiàn)模糊控制的新方法 .該系統(tǒng)取代了高塔或水泵直接加壓供水方式 ,提高了供水質(zhì)量 [7]。 寧夏大學(xué)，為了提高大范圍變負荷恒壓 供液系統(tǒng)的控制精度和可靠性，提出了采用多臺水泵分級控制，輪流變頻啟動的控制策略，并結(jié)合大范圍變負荷供水系統(tǒng)的特點對常規(guī) PID 控制算法作了一些相應(yīng)的改進；同時，分析了變頻器的輸出及切換問題，給出了具體的切換方法和控制電路。該系統(tǒng)取代了高塔或水泵直接加壓供水方式，提高了供水質(zhì)量，節(jié)能效果明顯 [8]。 太原理工大學(xué)以特征線法為理論基礎(chǔ)，采用電算法對禹門口長距離供水工程進行水錘防護計算，為該工程的優(yōu)化設(shè)計及安全運行提供必要的技術(shù)支持 [9]。 此外，在供熱管網(wǎng)水力平衡的研究方面成就也頗多。黑龍江省北安北能熱力中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 共 33 頁 有限 責(zé)任公司，、黑龍江省孫吳縣建設(shè)局建筑設(shè)計室針對供熱管網(wǎng)水力平衡失調(diào)問題進行詳細的分析，進而提出實現(xiàn)供熱管網(wǎng)水力平衡，解決失調(diào)問題的措施以減少因熱網(wǎng)水利失調(diào)所造成的經(jīng)濟損失，對提高供熱的效果、降低成本支出和提高供熱質(zhì)量都將會起到非常重要的作用 [10]。黑龍江省林業(yè)設(shè)計研究院，析了我國目前供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)方法中存在的一些優(yōu)缺點，以計算機與單臺流量計的計算及測量為手段，提出了一種從理論到實際可操作的室外管網(wǎng)的水力平衡綜合調(diào)節(jié)方法。并編制了供熱管網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)的應(yīng)用程序，使得供熱管網(wǎng)的水力平衡調(diào)節(jié)實用、經(jīng)濟、快 捷、方便 [11]。 江蘇大學(xué)和鎮(zhèn)江自來水公司， 研究了恒壓和變壓兩種供水方式的能耗 .采用圖示法對比了水泵全速、恒壓和變壓運行的能耗差別 ,分析了管網(wǎng)特性的靜揚程隨水泵工況變化的關(guān)系 [12]。 北京燕山石化采用二供水自動化控制系統(tǒng)，二供水車間做為燕化地區(qū)工業(yè)用水和生活用水的輸配中心，需要及時了解和掌握工藝流程中各設(shè)備運行工況及各項工藝運行參數(shù)，除解決各工藝單元自身的優(yōu)化問題外，還需解決各工藝單元之間的協(xié)調(diào)問題，以保證出廠水質(zhì)，節(jié)約人力、物力，降低成本。鑒于該工程的具體情況，本著“簡捷、安全、實用、可靠”的原則，在 處理廠內(nèi)設(shè)立一套由 PLC 和工業(yè)級計算機組成的具有開放性、實時多任務(wù)的自動化系統(tǒng) [13]。 過程裝備與控制工程四川省重點實驗室在內(nèi)冷卻平面磨削系統(tǒng)中，供液系統(tǒng)在磨削加工中提供一定流量的潔凈切削液，供液系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵在于系統(tǒng)流量的確定。通過對內(nèi)冷卻平面磨削過程中切削液噴射過程進行分析，為了簡化計算，將徑向流道內(nèi)液體的流動看做定常流動，其流速為徑向流道中點處的流速，利用牛頓定理可推導(dǎo)出液體在徑向流道中點處的流速計算公式，從而得到供液系統(tǒng)流量。實踐表明，按該文的方法計算出的供液系統(tǒng)流量是合理的，據(jù)此設(shè)計出的供液系 統(tǒng)成本低、性能可靠，能夠很好地滿足內(nèi)冷卻平面磨削加工的需求 [14]。 江蘇蘇鋼集團有限公司介紹蘇鋼集團坯線車間供水系統(tǒng)目前存在的問題 ,如軸承水管堵死、排污水達不到環(huán)保要求等等，以及改造后供水系統(tǒng)的工藝布置和改造效果 [15]。 在供水系統(tǒng)的材料選擇上，外國研究人員進行了一些研究探索。由 304 不銹鋼制成的供水管路的腐蝕可以見諸各種建筑物，在焊接區(qū)還常檢測到泄漏，同時中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁 共 33 頁 這些地方也是天然氣的分銷網(wǎng)絡(luò)的交叉處。對于氦管 316 的不銹鋼存在泄漏，需要或多或少每兩年定期維修一次。對焊接工藝進行了測試，研究了兩種類型的不銹鋼次 氯酸鹽離子引起的局部腐蝕的干 /濕機理，對 304 不銹鋼是不可接受的，針對這種情況，研究人員給出了一些解決措施 [16]。 Larry Seitter針對恒壓供液系統(tǒng) ,介紹了用 PLC實現(xiàn)變頻恒壓控制的工作原理 ,對其中的水泵機組自動切換程序進行了優(yōu)化設(shè)計 ,并給出了 PLC梯形圖 .長期的運行表明 ,該軟件可靠 ,移植性強 ,在水泵、氣泵機組變頻改造中得到廣泛應(yīng)用[17]。 自來水廠同樣常用變頻供水 PLC自動控制系統(tǒng)。湖南的陳燕闡述了采用變頻器和 PLC聯(lián)合控制自來水廠自動供水的控制系統(tǒng)，重點介紹了該系統(tǒng)的控制思路、系統(tǒng) 功能、系統(tǒng)硬件以及軟件等內(nèi)容 [18]。 McLaren20xx 年的學(xué)術(shù)論文中寫到， 變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型的、成熟的交流電機無級調(diào)速驅(qū)動技術(shù) ,特別是在供水行業(yè)中 ,由于生產(chǎn)安全和供水質(zhì)量的特殊需要 ,對恒壓供液壓力有著嚴(yán)格要求 ,變頻調(diào)速技術(shù)也得到了更加深入的應(yīng)用[19]。 Hirokazu Hamada 應(yīng)用模糊控制方法在變頻恒壓供液系統(tǒng)中 ,通過對 PID 參數(shù)進行在線自動調(diào)整 ,實現(xiàn)供水系統(tǒng)水壓調(diào)節(jié)的有效控制及節(jié)能 .仿真結(jié)果和實際應(yīng)用表明 :采用模糊 PID 控制后 ,控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快 ,超調(diào)量減小 ,過渡過程時間大大縮短 [20]。 重慶大學(xué)建筑設(shè)計研究院 介紹了西南醫(yī)院門診樓集中熱水系統(tǒng)全循環(huán)供水方式。設(shè)計充分利用自然循環(huán)和機械循環(huán)，選用橫管配回水、設(shè)里多個循環(huán)管路的方式，實現(xiàn)了熱水系統(tǒng)的支管、供回水橫管及立管的全循環(huán)。對于建筑標(biāo)準(zhǔn)高、耗熱量大、衛(wèi)生器具多且分散的建筑，宜結(jié)合實際情況采用多種循環(huán)供水方式相結(jié)合的管道布里形式。最后對門診樓采用全循環(huán)管道設(shè)計中存在的問題及解決措施進行分析 [21]。 鄭州大學(xué)介紹了利用組態(tài)王實現(xiàn)對獨立小規(guī)模供水系統(tǒng)中供水管道壓力的控制 。 控制采用計算機 (組態(tài)王 )+ 變頻器 + 水泵的方式 ,利用組態(tài)王軟件 不但完成了算法編寫實現(xiàn)了良好的恒壓供液控制 ,而且生成了可視化操作界面完成了系統(tǒng)的上位機監(jiān)控 [22]。 洛陽市水務(wù)集團有限公司研究出閥門在給水管網(wǎng)中起著調(diào)節(jié)水的壓力，流中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 共 33 頁 向、流速、控制停水等重要的作用，通過對給水管道常用的閘閥和蝶閥地比較介紹了其優(yōu)缺點以及單個 給水閥門的井室的砌筑尺寸與閥門組合的井室的砌筑尺寸 [23]。 沈陽化工學(xué)院介紹了分支管路的優(yōu)化設(shè)計方法。結(jié)合某廠分支供水管路的優(yōu)化設(shè)計，介紹了分支供水管路能量平衡規(guī)律的數(shù)學(xué)描述，優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)函數(shù)的建立及其最優(yōu)解的計算機計算，并給出了計算結(jié)果 [24]。 牡丹 江龍江環(huán)保供水有限公司指出，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是一項集現(xiàn)代先進電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)于 — 體的高效節(jié)能術(shù)，自 80 年代世界各國將其投入工業(yè)應(yīng)用以來，顯示出了強勁的發(fā)展勢頭，其應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴展。目前，凡是可變轉(zhuǎn)速的拖動電機，只要采用該項技術(shù)就能取得可觀的節(jié)能效果。在倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，低碳、節(jié)能減排理念深入人心的大背景下，大力推廣此項技術(shù)意義重大 [25] 總之國內(nèi)外的研究學(xué)者在供液方式的改進、供液設(shè)備的選擇、供液材料的選擇，以及供液原理的優(yōu)化等方面做大量的工作。尤其是在供液方式上的研究和改進。到目前為止，無 論是生活供水，還是廠礦、企業(yè)車間等領(lǐng)域供水供液，基本都摒棄了傳統(tǒng)的高塔供水供液或者水泵直接加壓的供水供液方式，大多采用優(yōu)良的變頻調(diào)速恒壓供液、二次加壓供液和無負壓供液等方式。 本說明書 的主要研究內(nèi)容 本設(shè)計中要實現(xiàn)芯片拋光車間供液系統(tǒng)管路的設(shè)計和系統(tǒng)成套設(shè)計，實現(xiàn)生產(chǎn)線的恒壓、穩(wěn)流供液。 芯片拋光車間供液系統(tǒng)管路的空間布局 設(shè)計 在當(dāng)今社會講求節(jié)能高效，而節(jié)約能源與環(huán)境保護是永遠的主題，所以我將在更加節(jié)能和環(huán)保方面進一步研究改進已有的技術(shù)模式。而節(jié)能環(huán)保涉及領(lǐng)域?qū)挿海热畿囬g管道的管路的材料選 用、成型設(shè)計等方方面面，這又必須結(jié)合具體的生產(chǎn)環(huán)境進行適宜的有針對性的改造。 供液管路系統(tǒng)及其配套設(shè)施的設(shè)計 對于芯片拋光車間這一特殊的場合，我將更加有針對性的對芯片拋光車間的供液管路系統(tǒng)進行在空間布局上的優(yōu)化設(shè)計，力求達到節(jié)省空間、布局合理。 供液方式 設(shè)計 中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 共 33 頁 變頻調(diào)速恒壓供液、二次加壓供液和無負壓供液是常用的供液方式，本說明 書 通過科學(xué)的理論分析和參數(shù)分析，選用變頻調(diào)速供液方式。 系統(tǒng)選材 完成對管路系統(tǒng)的選材以及相關(guān)配套設(shè)施，如供水泵，控制器的選型 芯片拋光車間供液系 統(tǒng)布局圖 一系列的理論分析和設(shè)備選型，最終都是為了將芯片拋光車間的供液系統(tǒng)管路及其成套系統(tǒng)完美的呈現(xiàn)出來。借助繪圖軟件和組態(tài)軟件，形象的將車間供液管路系統(tǒng)的空間布局圖和結(jié)構(gòu)安裝圖表達出來，是本說明書的一大任務(wù)之一。 課題研究設(shè)計流程圖 數(shù) 據(jù)支持 圖 設(shè)計流程圖 供液系統(tǒng)管路 布局結(jié)構(gòu) 工作原理 理論分析 管道及其配套設(shè)施選型 布局設(shè)計圖 中北大學(xué) 20xx屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 33 頁 2 總體 方案設(shè)計 空間布局設(shè)計 根據(jù)芯片拋光車間的生產(chǎn)特點