引言
在化工企業(yè)或半導體生產(chǎn)企業(yè)，往往在生產(chǎn)加工過程中要使用各種毒性或危險性氣體，比如可燃性氣體ph3、b2h6;腐蝕性氣體cl2，hbr，nf3等等，這些氣體的貯存和運輸必須遵守嚴格的標準。
在生產(chǎn)車間使用這些氣體的過程中，可能會出現(xiàn)氣體泄漏的意外情況，當某些氣體濃度達到一定的標準或壓強超過一定的標準時，往往會發(fā)生爆炸或導致危及人生安全的惡劣后果。因此對這些危險性氣體必須建立一套完整的監(jiān)測系統(tǒng)，達到有效的控制和具備良好的預警功能，以保證生產(chǎn)的正常進行以及人財物的安全。本文將重點討論在半導體生產(chǎn)行業(yè)中對危險性氣體的監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設計。
1 氣體監(jiān)控系統(tǒng)的基本需求分析
對毒性或危險性氣體，在與之作用的過程中必須嚴格遵守相關的標準和規(guī)定，對其設計和施工也必須符合一定的標準和規(guī)范，最基本的要求如下：（1）根據(jù)氣體的特性，分區(qū)存放;（2）輸送過程中抽氣管道需具有耐腐蝕性，傳送管道需具有一定的耐壓、耐腐蝕性;（3）各種氣體儲存室和工作室以及氣瓶柜都應該安裝相應的監(jiān)測器件監(jiān)測氣體濃度或壓力;（4）各個儀器具有報警功能，且有較高的靈敏度;（5）位于防爆區(qū)的監(jiān)測器件需具有防爆功能;（6）為了實現(xiàn)系統(tǒng)的集成，各個監(jiān)測器件需具有開放式接口等等。
在某晶片廠中，由于工藝的需要，要用有毒或危險性氣體，為了對氣體系統(tǒng)進行統(tǒng)一的監(jiān)控，防止發(fā)生意外事故。需要監(jiān)測的項目有晶片制造過程中使用的危險性氣體、有機溶劑是否存在泄漏，以及工作環(huán)境中氧氣的濃度，以及氣瓶柜的狀態(tài)等等，要求監(jiān)控系統(tǒng)在氣體出現(xiàn)泄漏時，根據(jù)設定值來判斷發(fā)生泄漏的區(qū)域，并發(fā)出警示信號或執(zhí)行連鎖停機操作，當險情時通過廣播傳達緊急疏散信息。
2 氣體監(jiān)控系統(tǒng)設計
2.1 網(wǎng)絡設計
在氣體監(jiān)控系統(tǒng)中，涉及到信息監(jiān)控中心、plc控制柜、現(xiàn)場的各種監(jiān)測儀器、報警燈以及廣播系統(tǒng)幾個部分。目前而言，現(xiàn)場各種監(jiān)測儀器以及其使用的電源線、報警器控制線以及與氣瓶柜監(jiān)測系統(tǒng)的plc的線路、緊急按鈕都集中連接到plc控制柜中;信息監(jiān)控中心與plc控制柜通過線路連接，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集。據(jù)此分析，這拓撲個監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡如圖1所示。其中，氣體監(jiān)測器、地震儀以及緊急按鈕的信號是作為plc的輸入信號，而報警燈、廣播系統(tǒng)以及氣瓶柜監(jiān)控系統(tǒng)的信號是plc的輸出信號，監(jiān)控軟件部分和plc通訊是雙向的。大致的工作流程是：plc實時采集氣體監(jiān)測器的測量值，并判斷是否達到了低值報警和高值報警的范圍。如果達到低值報警范圍，控制報警黃色燈亮，并在監(jiān)控畫面上顯示報警的區(qū)域以及產(chǎn)生報警的氣體監(jiān)測器的位置;如果達到高值報警條件，控制報警紅色燈亮，并發(fā)出報警聲音，同時相應的廣播系統(tǒng)發(fā)出語音廣播信息，在監(jiān)控畫面上顯示報警的區(qū)域以及產(chǎn)生報警的氣體監(jiān)測器的位置，按要求輸出關閉相關氣瓶柜的信號。如果發(fā)生地震，plc會采集位于不同位置的三個地震儀的檢測數(shù)據(jù)，通過比較確認地震的等級，根據(jù)地震等級不同，控制相應的報警燈、廣播系統(tǒng)以及關閉氣瓶柜。在緊急的情況下，可以通過緊急按鈕來控制某個區(qū)域設備的關停。
2.2 監(jiān)控軟件功能設計
通過對整個氣體監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，設備的狀態(tài)信息以及控制動作需要在組態(tài)畫面中實現(xiàn)。同時考慮到系統(tǒng)將來集成的需求，在組態(tài)軟件上，選擇了美國wonderware公司的intouch產(chǎn)品。該產(chǎn)品由數(shù)個組件所組成，完成可視化、獲取數(shù)據(jù)、擴充外接組件/系統(tǒng)、歷史趨勢、事件處理、報警記錄、報表和分析，它是一個可提供快速創(chuàng)建一個復雜且功能強大的操作界面的靈活工具，并易于升級。
在氣體監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控軟件主要完成以下幾方面的功能：
