【正文】 。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周?chē)h(huán)境因素等。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： ① 輸出方式。 ② 輸入接線方式 開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn) 式和分組式兩種接線方式。 表 33 典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開(kāi)關(guān)量的 I/O點(diǎn)數(shù) 序號(hào) 電器設(shè)備、元件 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 1 單向運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī) 4 3 2 單向運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī) 4 1 3 可逆運(yùn)行的籠型異步電動(dòng)機(jī) 5 2 4 單向變極電動(dòng)機(jī) 5 3 5 可逆變極電動(dòng)機(jī) 6 4 6 單向運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī) 9 6 7 可逆運(yùn)行的直流電動(dòng)機(jī) 12 8 8 單線圈電磁閥 2 1 9 雙線圈電磁閥 3 2 10 比例閥 3 5 11 按紐 1 12 光電開(kāi)關(guān) 2 13 信號(hào)燈 1 14 撥碼開(kāi)關(guān) 4 15 三檔波段開(kāi)關(guān) 3 16 行程開(kāi)關(guān) 1 17 接近開(kāi)關(guān) 1 18 制動(dòng)器 1 19 風(fēng)機(jī) 1 20 位置開(kāi)關(guān) 2 21 單向運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子籠型異步電動(dòng)機(jī) 3 4 22 可逆運(yùn)行的繞線轉(zhuǎn)子籠型異步電動(dòng)機(jī) 4 5 （ 1）開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為 PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。根據(jù) 實(shí)際需要，一般情況下， PLC 都有許多 I/O 接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其它一些特殊模塊。 一些廠家通過(guò) 提供特殊模擬接口來(lái)接受低電平信號(hào)（如 RTD、熱偶電阻等）一般四川理工學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 這類(lèi)接口能同時(shí)接受同一模塊上的不同類(lèi)型熱電偶或 RTD 得混合信號(hào)。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。 ? . 開(kāi)關(guān)量 I/O：標(biāo)準(zhǔn)的 I/O接口用于開(kāi)關(guān)和傳感器（按鈕、限位開(kāi)關(guān)）及控制 (開(kāi)/關(guān) )設(shè)備（指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 通信速度和方式、與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)等 7 通信功能 支持多種通信協(xié)議 對(duì)通信有特殊要求的用戶 8 診斷功能 有內(nèi)診斷和外診斷。 ? .PLC 處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制要求： PLC 工作時(shí)，從輸入信號(hào)到控制輸出存在滯后，一般在 12 個(gè)周期后才能反映到輸出端。這三臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步顯示，其中一臺(tái)用于水處理第一和第二段現(xiàn)場(chǎng)控制，一臺(tái)用于水處理第三段現(xiàn)場(chǎng)控制，剩余一臺(tái)用于與廠務(wù)系統(tǒng)連接?，F(xiàn)地 LCU布置 在控制現(xiàn)場(chǎng)，公用 LCU 布置在控制室。順序控制按照工藝要求對(duì)純水處理系統(tǒng)的各個(gè)單元進(jìn)行先后控制，并對(duì)水質(zhì)出現(xiàn)意外情況時(shí)進(jìn)行單元順序調(diào)整，從而控制整個(gè)制備系統(tǒng)水質(zhì)。 ET200M 由以下部分組成 ： ? .IM153 接口 ,用于與 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線的連接 ? .各種 I/O 模塊 ,用總線連接器連接或插入在有源總線模塊內(nèi) ,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可更換模塊 ? .電源 (如有必要 ) ? .S7300 自動(dòng)化單元的所有 I/O 模塊 ,都可應(yīng)用 (功能和通信模塊只用于SIMATIC S7/M7 主設(shè)備 ) ? .HART 模塊 ET200M 特點(diǎn)： ? .最多可擴(kuò)展 8個(gè) I/O模塊 ? .每個(gè) ET200M 的最大地址區(qū) :128 字節(jié)輸入和 128 字節(jié)輸出 ? .PROFIBUSDP 和 ET200M 之間的隔離 ? .保護(hù)等級(jí) IP20 ? .數(shù)據(jù)傳輸 速率最大為 12M 位 /S ? .診斷數(shù)據(jù)的集中和分布的分析可運(yùn)行兩種型式的ET200M ? .總線連接器設(shè)計(jì) :在運(yùn)行過(guò)程中不能更換模塊 ? .有源總線模塊設(shè)計(jì) :在運(yùn)行過(guò)程中能更換模塊 圖 210 ET200M 應(yīng)用領(lǐng)域 ： ET200M是高密度配置的模塊化 I/O站 ,保護(hù)等級(jí)為 S7300可編程序控制器的信號(hào) ,功能和通訊模塊擴(kuò)展 .由于模塊的種類(lèi)眾多 ,ET200M尤其適用于復(fù)雜的自 動(dòng)化任務(wù) .可插入模擬量 HART 的輸入和輸出模塊意味著 ,ET200M 適用于過(guò)程工程 .它也適宜于與冗余系統(tǒng)一起使用 . ET200M 是在 PROFIBUSDP 上的被動(dòng)站 (從站 ). 最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 12M 位 / 也可以在運(yùn)行過(guò)程中 ,在有電源情況下配置 S7300 I/O模塊的有源總線模塊 .其余模塊仍繼續(xù)運(yùn)行 。 ? .變頻器 ET200X 用于電氣傳動(dòng)工程的模塊提供變頻器的所有功能。 ② 實(shí)時(shí)傳送現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到得數(shù)字 /模擬信號(hào)到 PLC，再把經(jīng)過(guò) PLC 處理后的控制信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器。通過(guò)使用網(wǎng)段耦合器， PROFIBUSPA 設(shè)備可以輕松地集成到 PROFIBUS DP 網(wǎng)絡(luò)中。在 FMS 所提供的服務(wù)當(dāng)中，通過(guò) FMS連接，可以完成 FMS 協(xié)議的讀取、寫(xiě)入和信息發(fā)布服務(wù)。西門(mén)子 ET200M 是該類(lèi) DP從站的典型實(shí)例。 ProfibusDP 主站分為一類(lèi)主站和二類(lèi)主站。 DP主站和 DP從站之間周期性地交換少量數(shù)據(jù)。 四川理工學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 PROFIBUS 第 7層 fMA7：與第 2 層類(lèi)似，第 7 層也有現(xiàn)場(chǎng)總線管理 (FMA7)。 （ 4） PROFIBUS 第 7 層。為使PROFIBUS 從設(shè)備 (slave)之間也能傳遞信息，從設(shè)備由主設(shè)備循環(huán)查詢。第 1層 — PHY：第 1層規(guī)定了線路介質(zhì)、物理連接的類(lèi)型和電氣特性。 我們采用的為以西門(mén)子 PLC 為主的控制系統(tǒng)，其 CPU、變頻器等都帶有 Prefibus接口，所以為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)計(jì)維護(hù)方便，采用了 Prefibus 為現(xiàn)場(chǎng)控制總線。第二個(gè)通信接口不支持內(nèi)部節(jié)點(diǎn)通信、等時(shí)線、 SYNC/FREEZE 功能。在自動(dòng)化系統(tǒng)之間， PLC 與計(jì)算機(jī)和 HMI（人機(jī)接口）站之間，均可以交換數(shù)據(jù)。 ⑤ 通過(guò)鑰匙開(kāi)關(guān)和口令實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)； ⑥ 診斷功能強(qiáng)，最新的故障和中斷時(shí)間保存在 FIFO 緩沖區(qū)。 S7400 采用大模塊結(jié)構(gòu)，大多數(shù)模塊的尺寸為 25mmx290mmx210mm。在信號(hào)模塊中，用光電耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來(lái)隔離 PLC 的內(nèi)部電路和外部的輸入 /輸出電路。 圖 28模塊式 PLC框圖 圖 29 PLC邏輯結(jié)構(gòu)圖 ? .CPU 模塊 CPU 模塊主要由微處理芯片和存儲(chǔ)器組成。 PLC 它又可分為一體式 PLC 和模塊式 PLC。 整個(gè)系統(tǒng)采用 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，系統(tǒng)全部控制功能的實(shí)現(xiàn)都由現(xiàn)場(chǎng)總線通訊完成。電氣網(wǎng)絡(luò)組態(tài)為樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 RS485 主要用于和其他系統(tǒng)進(jìn)行接口，即廠務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)。在組網(wǎng)時(shí)，必須先把你所須的從站的 GSD 文件裝載到網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具里。過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)；變頻器過(guò)溫保護(hù)；接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； I2t 電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)； PTC/KTY 電機(jī)保護(hù)。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為絕緣柵雙極型晶體管 (insulated gate bipolar transistor, IGBT)三相橋式逆變器，且輸出為 脈寬調(diào)制 (PulseWidth Modulation， PWM)波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。 (4)回收系統(tǒng)：對(duì)無(wú)塵室 (Clean Room)里的機(jī)臺(tái)最初和最后的清洗水及含氟廢水進(jìn)行 收集， 然后用活性炭過(guò)濾器 (Activate Carbon Filter， ACF)進(jìn)行處理，進(jìn) 入系統(tǒng)循環(huán)使用，從而達(dá)到節(jié)約用水，降低單位成本的目的。 重要的性能指標(biāo)有 電導(dǎo)率或電阻率 、 PH 值 、 鈉 、 重金屬 、 二氧化硅 、 溶解有機(jī)物 、 微粒子以及微生物等 [4]。九十年代后，超純水處理控制系統(tǒng)逐漸采用 PLC 的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。超純水定義以及它所要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，正是伴隨著電子等工業(yè)用水的要求而出現(xiàn)的。 課題來(lái)源及其研究?jī)?nèi)容 某晶圓廠項(xiàng)目月產(chǎn)六萬(wàn)片八吋 微米至 微米晶圓，主要產(chǎn)品包括 DRAM、LCD 驅(qū)動(dòng) IC、 Flash 和 CMOS 影像傳感器等。而未通過(guò)測(cè)試的芯片則視其達(dá)到的參數(shù)情況定做降級(jí)品或廢品。在用針測(cè)（ Probe）儀對(duì)每個(gè)晶粒檢測(cè)其電氣特性，并將不合格的晶粒標(biāo)上記號(hào)后，將晶圓切開(kāi)，分割成一顆顆單獨(dú)的晶粒，再按其電氣特性分類(lèi)，裝入不同的托盤(pán)中，不合格的晶粒則舍棄。另外對(duì)空氣環(huán)境、地表微 震動(dòng)、廠址地質(zhì)條件也都有嚴(yán)格要求。 關(guān)鍵詞 ： 超純水 ， PLC，西門(mén)子 ，控制系統(tǒng) II ABSTRACT In this paper, the initial production process of ultrapure water the status quo, development and the basic situation of the project。 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 部分， 為簡(jiǎn)要說(shuō)明， 對(duì) PLC 常用組態(tài)軟件的介紹，本文為西門(mén)子公司的 STEP 7； 文中 涉及 STEP 7 的應(yīng)用范圍，軟件 組態(tài) 設(shè)計(jì)中所需要的設(shè)置 的介紹 。 晶圓及芯片制造業(yè)是一個(gè)高度技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)對(duì)環(huán)境要求非常嚴(yán)格，例如對(duì)電力、水源、燃?xì)獾墓?yīng)，不僅有很高的質(zhì)量要求，還須采用雙回路，甚至三回路，從而保證在任何時(shí)候都能充足、及時(shí)供給。 （ 2）晶圓針測(cè)工序：經(jīng)過(guò)上道工序后，晶圓上就形成了一個(gè)個(gè)的小格，即晶粒，一般情況下，為便于測(cè)試，提高效率，同一片晶圓上制作同一品種、規(guī)格的產(chǎn)品；但也可根據(jù)需要制作幾種不同品種、規(guī)格的產(chǎn)品。經(jīng)一般測(cè)試合格的產(chǎn)品貼上規(guī)格、型號(hào)及出廠日期等標(biāo)識(shí)的標(biāo)簽并加以包裝后即可出廠。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)并應(yīng)用到實(shí)際中，基本上實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)全自動(dòng)控制，減少了人為干擾因素，利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低了系 統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用。 國(guó)內(nèi)外超純水處理現(xiàn)狀 大多數(shù)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)工業(yè)用水水質(zhì)都有其特殊要求，特別在原子能發(fā)電、制藥、電子等工業(yè)，對(duì)水質(zhì)純度的要求幾乎接近理論值。在超純水處理控制系統(tǒng)的第七、八十年代，主要采用 DCS。 25℃ 時(shí)，電阻率為 10MΩ cm 以上，通常接近 18MΩ cm，必須經(jīng)膜過(guò)濾與混合床等終端精處理。 (3)拋光：結(jié)合紫外燈裂解有機(jī)物，最后經(jīng)不再生 型拋光混床 (Polish Mixed Bed，PMB)和超濾 (Ultra Filter， UF)，以除去死菌及微粒子，從而得到超純水給使用點(diǎn) (Point Of Use， POU)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成。 三 .保護(hù)功能： 過(guò)載能力為 140％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 3 秒和 110％額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60 秒 。在組態(tài)階段，系統(tǒng)自動(dòng)地對(duì)輸入與整個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)的輸入誤差和前后一致性進(jìn)行檢查核對(duì)。 MPI 主要用于西門(mén)子內(nèi)部通信設(shè)備的連接，與另外的 PLC 聯(lián)網(wǎng)。最大網(wǎng)段長(zhǎng)度取決于傳輸速率。同時(shí) PLC 將 各分部運(yùn)行參數(shù)送往上位機(jī)，以便及時(shí)了解生產(chǎn)狀況?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。下面就模塊式 PLC 各個(gè)部分介紹。而 PLC 的輸入 /輸出信號(hào)電壓一般較高，因此從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能毀壞 CPU 模塊，或使 PLC 不能正常工作 。 S7400 式具有中高檔性能的 PLC，采用模塊化五風(fēng)扇設(shè)計(jì)，適用于可靠性極高的大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)。大多數(shù) CPU 集成有 PREFIBUS 主站接口，可以用來(lái)建立高速分布系統(tǒng)，使操作大大簡(jiǎn)化。通過(guò) PrefibusDP或 ASi現(xiàn)場(chǎng)總線，可以周期性的交換 I/O 模塊數(shù)據(jù)（過(guò)程映像數(shù)據(jù)交換）。第一個(gè)通信接口的 MPI 連接數(shù)為 44 個(gè)，沒(méi)有全局?jǐn)?shù)據(jù)通信和 S7 全局通信功能。 現(xiàn)場(chǎng)總線 現(xiàn)場(chǎng)總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的 行列，為其應(yīng)用開(kāi)拓了更為廣闊的領(lǐng)域 ； 一對(duì)雙絞線上可掛接多個(gè)控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用；節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)；提高了系統(tǒng)的可靠性；為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán) 等優(yōu)點(diǎn)。 PROFIBUS協(xié)議層或子層說(shuō)明如下： （ 1)PROFIBUS 第 1層。由于不能使所有設(shè)備在同一時(shí)刻傳輸，所以在 PROFIBUS 主設(shè)備 (masters)之間用令牌的方法。例如 ，包括連接監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋O(jiān)控。 FMS主要用于協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU)的編碼和譯碼 。 DP PROFIBUS DP[18]是主站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 (DP 從站 )之間過(guò)程輸入和過(guò)程輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化接口。 ProfibusDP 基本功能和特性如下 : (1) 遠(yuǎn)程高速通信 支持 到 12Mbps 的傳輸速率 ； 12Mbps 時(shí)最大傳輸距離為 100m， 時(shí)為 200m，另外還可以用中繼器延長(zhǎng) ； (2) 分布式結(jié)構(gòu) 各主站間令牌傳遞，主站與從站為主－從傳送 ； 每段可有 32 個(gè)站，用連接線可擴(kuò)展到 126 個(gè)站 ； (3) 易于安裝，開(kāi)放式的通訊網(wǎng)絡(luò) ； (4) 可靠性高，具備自診斷功能。 模塊化 DP從站：對(duì)于模塊化 DP 從站，其輸入和輸出區(qū)域的結(jié)構(gòu)多種多樣，