淺析超純水系統(tǒng)的監(jiān)控實現(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

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的觸摸屏市場也在逐步的發(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?，F(xiàn)階段，我國所用來進行超純水處理設備在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些故障，對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)人員進行現(xiàn)場的分析判斷，但是這一類的方法在規(guī)模比較大的工程中進行使用是不現(xiàn)實的。本文主要是針對超純水系統(tǒng)的監(jiān)控和故障檢測展開，為大規(guī)模系統(tǒng)運行提供技術(shù)保障。

超純水系統(tǒng)；系統(tǒng)檢測；故障診斷

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

一、超純水系統(tǒng)工藝

由于我國生產(chǎn)單晶硅集成電路的規(guī)模在逐步的提高，對于超純水生產(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部分：預處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、精除鹽系統(tǒng)以及超純水系統(tǒng)［1］。

預處理系統(tǒng)主要是對水進行相關(guān)的預先處理，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部分，也就是一級反滲透和二級反滲透，在進行操作時主要是通過高壓泵加壓的方式進行反滲透過濾。在進行處理的過程中主要應用到一些的設備：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

計算機監(jiān)控系統(tǒng)是以檢測控制計算機為主，除此之外還有相關(guān)的檢測裝置以及執(zhí)行機構(gòu)。在本工作系統(tǒng)中計算機能夠之間參與對相關(guān)純水生產(chǎn)過程的檢測與控制，主要包括以下幾個方面的功能。

1、信息的采集與處理

該工作過程主要是對生產(chǎn)中的相關(guān)工藝參數(shù)進行檢測，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)崟r數(shù)據(jù)進行管理歸納，并且進行必要的整理與計算。根據(jù)相關(guān)的處理結(jié)果能夠?qū)?shù)據(jù)進行存儲。并且還能進行在數(shù)據(jù)存儲基礎上的工況分析、故障檢測，通過圖、聲等多種形式做出及時的報告，對工程中可能發(fā)生的事故進行報警［2］。

3、控制功能

在進行數(shù)據(jù)監(jiān)測的基礎上進行數(shù)據(jù)的加工操作，根據(jù)已經(jīng)決定的控制策略進行系統(tǒng)的控制，對生產(chǎn)過程進行管理控制。

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。對于一個系統(tǒng)來講，決定其工作性能最為重要的要素就是知識的數(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，或者說知識是不精確、不完善的。這也就導致系統(tǒng)工作中出現(xiàn)的一些問題就變得比較復雜，對于這一類的問題，采用軟計算能夠有效的解決這一類的問題。就軟計算方法而言，主要包括以下的幾個方面：模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡以及粗糙集理論。但是以上的各種方法又具有各自的長處，對于粗糙集成理論來講，該技術(shù)在智能系統(tǒng)中的應用最主要是用來進行數(shù)據(jù)的預處理，建立在粗糙集基礎上的數(shù)據(jù)預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)實現(xiàn)的需要

本次設計選擇的是一個比較復雜的系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)工作的順利進行，所以對于出現(xiàn)的故障應該盡快的進行處理，保證將故障對系統(tǒng)運行的故障降低到最小。所以這也就要求當工作系統(tǒng)中的某個點發(fā)生故障報警時能夠及時的從數(shù)據(jù)庫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上進行操作，或者直接進行現(xiàn)場操作來排除故障，直到報警結(jié)束。

2、軟件設計

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

圖二　故障信息處理圖

3、故障診斷實例說明

（1）在反滲透系統(tǒng)的運行過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)由于二級反滲透水箱水位過低導致報警的狀況發(fā)生?？梢园裀LC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）在決策表畫面上點擊相關(guān)的約簡按鈕，對初始決策表進行相關(guān)的約簡操作，通過在程序中使用矩陣對決策表進行約簡操作。

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

（4）最后的操作時生成故障診斷系統(tǒng)，在故障系統(tǒng)內(nèi)部選擇相關(guān)的故障報警點，然后調(diào)出所有經(jīng)過屬性約簡的規(guī)則庫，這樣就能夠找到屬性值最多的故障點，這就是本次故障調(diào)查中的故障點。比如說在二級反滲透水箱水位報警時，系統(tǒng)就能夠自動的找到相關(guān)的故障點，并且可以通過對約簡屬性的規(guī)則庫數(shù)據(jù)進行調(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進行操作或者是選擇進行現(xiàn)場的故障處理。

四、結(jié)語

本文主要是對超純水系統(tǒng)的監(jiān)控與故障排除問題展開探討，通過對超純水系統(tǒng)工藝流程的分析，然后進行相關(guān)的軟件設計，完成對整個超純水系統(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)設計［D］.西華大學，2014.

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

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