基于OMRON技术的液晶车间无尘室空调远程监控

　　1 引言

　　scada(supervisory control and data acquisition)系统，即远程控制和数据采集与监视系统。scada广泛应用于石油、化工、电力系统、给水系统、市政等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多工控领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。scada系统可以分为监控中心，通讯网络，和现场远程测控系统三部分。监控中心硬件常用通用的服务器或服务器集群组成，是通用商用信息化设备。软件则多采用专用的scada系统软件。目前这类软件很多，随了网络技术等技术的发展，监控中心软件展现出越来越先进的特性。

　　2 信息化时代的远程监控

　　信息化时代的远程监控支持手机作为操作终端;视频与工业数据一体化;b/s结构即浏览器/服务器结构;大地域，大视图，海量数据;远程组态和维护技术;复杂的权限管理;电话拨号轮询scada系统。常见scada系统构图如图1所示。信息化时代为scada提供了空前的通讯技术解决方案。

　　2.1 通过internet公网来进行通信

　　由于internet公网是不安全的，所以，不能直接将主站端和子站端通过公网相联接。必须使用安全设备，最方便的方式就是使用vpn网关。vpn网关可以通过internet建立安全的隧道，主站端和子站端通过这个安全隧道来传输数据。隧道建立后，主站端和子站端的通讯同本地tcp/ip的通讯方式完全相同，这样将极大地方便数据的传输。vpn网关设备在提供安全隧道的同时，也提供防火墙服务，我们可以通过配置防火墙来进一步提高通信系统的安全性。使用internet来通讯的最大好处是费用低，速度快，最高速度可以达到512kbps。目前，在项目厂区内已现存铁通adsl的internet宽带网，而且价格十分便宜，完全可以利用已有的internet连接来建立安全的数据连接通道。

　　2.2 通过电话拔号方式与主站端连接

　　在这种情况下主站端需要安装一台ras服务器，我们的方案是采用具有ras功能的isdn服务器，这样做的好处是，不论客户端是普通电话线，还是isdn线，都可以进行ras连接。子站端的用户可以通过普通的电话线(pstn)及一个普通异步modem拔号到主站端来建立数据通道。这种通信方式的速率只能达到19.2kbps，建立连接速度慢，一般需要20到60秒钟才能建立起连接。并且此时的通信费用相当于长途电话费，如果数据传输时间长，通信费用将会很高。所以只能作为一个备份方案，当其它通信方式出故障时临时使用。

　　2.3 通过isdn连接

　　用户可以申请一条isdn线，通过isdn线与中心端连接。isdn的连接速度可以达到64kbps，建立连接的速度非常快，只需要1秒钟左右。我们采用lanisdn modem，只在有数据时才建立连接并传输数据，当系统空闲时并不占用通信线路，所以，这种方式的费用要比第二种方式低一些。

　　2.4 gprs通信技术连接

　　gprs是通用分组无线业务(gen -eral packet radio service)的英文简称，是在现有gsm系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为gsm用户提供分组形式的数据业务，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。gprs提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。gprs理论带宽可达171.2kbit/s，实际应用带宽大约在40～100kbit/s，在此信道上提供tcp/ip连接，可以用于internet连接、数据传输等应用。

　　2.5 本项目通讯方案确定

　　综合上述四种通讯连接方式，并根据本项目实际情况，确定主要系统数据通讯通过楼宇自身的局域网来进行，适应较大的通讯数据流量和通讯速率，保证整体信息集中系统的通讯稳定和可靠性、保证故障信息的即时、可靠传送。从经济角度是最佳的选择。各种通讯连接方式最终都是在子站端和主站端建立tcp/ip连接，但需考虑双网的切换管理，软件需要相关的适配和调整。其他通讯方式，如：无线电台通讯等由于通讯设备的高费用，不在本项目中考虑。

　　3 液晶面板车间空调scada监控系统

　　3.1 液晶显示器无尘室hvac

　　液晶显示器生产车间不同于舒适性空调房间，室内的温湿度控制要求精度要求温度在23℃±2℃，相对湿度在60%±5%以内，同时对空气的洁净度也有较高要求，使得换气次数较多，新风量大，甚至有直排系统。维持无尘室一定的温湿度与洁净度，为生产工艺过程提供良好的生产环境，从而保障整个生产线的良率。无尘室是液晶生产的关键设施，其中hvac(heating，ventilating and air-conditioning.供暖、通风及空调)系统对于无尘室环境至关重要，维持无尘室一定的温湿度与洁净度，为生产工艺过程提供良好的生产环境，从而提高整个生产良品率。洁净空气中含尘量多少的程度(即含尘浓度)。含尘浓度高则洁净度低，含尘浓度低则洁净度高。其中洁净度的划分，即在每立方米内可允许的微尘粒子大于等于0.5um的粒子数目的多少，分为1级、10级、100级、1000级、10000级和100000级。除了美国、日本、德国的洁净室标准外，世界上尚有英国、法国、澳洲及韩国等规格。

　　hvac控制系统包含了三大部分：冷热源机组、空调机组和空调末端设备的控制，hvac监视系统则实时监测无尘室内供暖通风及空调设备的启停及故障状况、漏电漏水的报警，同时监测无尘室内各部分的温度、湿度、压力以及设备的温度、压力、流量、频率等其它参数，并对故障报警、设备启停状态和模拟量数据等作随时的记录保存，从而中央监控人员可以根据监视系统显示的实时数据对相应的报警作及时的处理，可以根据数据趋势图进行分析作相应的预警处理，更可以根据系统记录的历史数据分析系统故障原因。hvac监视系统是整个hvac系统和中央监控人员的人机界面，随时记录和汇报系统的运行状况。

　　3.2 项目描述

　　s厂按其生产工艺分为阵列、成盒、模块三个厂房，以及负责全厂动力供给的动力厂房。由于厂房面积大，无尘室暖通设备分散在整个厂房的各个部分，所需监控的信号点无法集中到一个站，所以采用基于plc的多站分散、集中监视的scada(supervisory control and data acquisition)系统。根据厂房内设备分布情况，在各个区域设立多个分站：成盒分站2个，模块分站2个，阵列分站6个，分别收集周边需要监测的数据;工厂有两个监控室，阵列监控室设立两个监控主站，“成盒模块主站plc1”和“阵列主站plc1”，分别监视成盒模块厂房和阵列厂房的信息，动力监控室设立“动力主站plc1”，同时监视包括成盒模块和阵列厂房的所有信息。以上分布在厂房现场的各plc分站采集到的数据，将通过网络传送到各监控室的plc主站，再由各上位监控计算机连接主站plc，通过上位工业监控软件监视和记录全厂现场的相关信息。

　　3.3 现场网络架构

　　监控系统网络架构共由3层网络组成，分别为clk1，clk2和上层以太网络。clk是一种fa(工厂自动化)网络，omron的多种机型可以通过它轻易地进行数据交换。clk网络支持数据共享和信息服务的数据链接功能，可以在需要通信时发送和接收数据。数据共享允许在网络上不同的节点之间共享预先设定的数据区域，这样，当地节点发送区域内的数据会被自动发送到目的节点的接收区域，而不需要用send、recv和cmnd等指令编写专用的通信程序。所有的内存区(cio、lr、dm等区域)，都能够被人为或系统自动设定成收发区域。信息服务主要通过执行相应的通信程序来控制数据在特定节点之间的传输、状态数据的读写、以及操作模式的改变等。clk网络连接介质可以是屏蔽双绞线或光纤，光纤有较强的噪音抑制能力，特别在长距离和大范围的网络中，其优势更明显。

　　(1) 现场一层plc网络：现场各分站plc和监控室主站plc之间采用欧姆龙控制器链接网光纤冗余环网(controller link)：成盒模块现场4个站plc和位于阵列监控室的成盒模块主站plc1构成一个光纤环网，通过成盒模块现场一层网络clk1，将成盒模块现场各plc采集的数据汇集到成盒模块主站plc1作监控显示;阵列现场6个站plc和位于阵列监控室的阵列主站plc1构成一个光纤环网，通过阵列现场一层网络clk1，将阵列现场各plc采集的数据汇集到阵列主站plc1作监控显示。

　　(2)监控二层plc网络：通过现场一层网络，现场plc采集的数据都被汇集到了阵列监控室的两个主站plc1。而动力监控室内对全厂数据的监控显示则通过动力主站1和成盒模块主站1、阵列主站1之间监控二层网络clk2，将成盒模块主站1和阵列主站1汇集的现场数据全部集中到动力主站plc1，完成全厂的监控显示。

　　(3)信息层以太网：监控上位机通过以太网和监控室内各主站plc1通讯，实时显示现场数据并作数据记录。信息层以太网链接如图2所示。