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GE智能設備（上海）有限公司 潘慰
Motorola mos17 位於天津西青開發區，Cleanroom 5000平方米, 周產6000片8英寸WAFER, 分別有M1,M2, M2.5, M3, M5.5的潔淨度區域。項目於1999年啟動，2000年STARTUP，2002年五月下線第一片WAFER。2004年MOTOROLA以股份方式轉讓給中芯國際SMIC運營。
全廠使用GE PLC，包括係列90-70, 係列90-30 PLC, Genius I/O，Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY, 約50個CPU，構成FMCS (Facility Management and Control System)的主體部分。
Cleanroom SPEC: Temperature 68+/-2 DegF, Humidity 45%+/-3 ，其中M1 區Temp 68+/-0.5 DegF, Humidity 45%+/-1.5 。
係統解決方案與實施
1. 係統結構
FMCS由兩層網絡構成，其一是全廠共享的以太網網絡，連接HMI/SCADA server/client, PLC cpu 機架，LnsDDE server；其二是LON net 和Genius net, Lon net 連接Lon格式的變送器和 DDE server，Genius net用於PLC cpu之間以及cpu和Genius I/O之間的通訊。
2. 工藝控製
芯片廠的主廠房分四層:FAN deck, pressurized zone, fab, sub-fab。通常有兩種設計方案，區別在於回風是通過sub-fab還是通過gray zone；回風通過sub-fab意味著經過處理的潔淨空氣損失的多，需要加大新風機組的數量和能力，能量消耗的多，在pressurized zone入口處設置氣囊包通過鼓漲程度微調fab靜壓；回風通過gray zone，即fab中的設備後台區，回到FAN deck層的RAH單元，經過處理的潔淨空氣損失的少，較少耗能，RAH單元風機運行頻率經過建廠時的壓力平衡整定後運行中隻需微調MAH主風道上的壓力設定值就可控製fab靜壓。MOS17選擇了後者的設計方案。在穩定靜壓和50％~100% zone 過濾的情況下，潔淨度就穩定了，以下內容詳細討論FAB的溫度，濕度，靜壓，酸堿排風的控製。
溫度
參與溫度控製的環節有MAH, RAH, LON sensor。MAH環節中外部空氣從入到出依次經過預加熱，變頻風機，一級冷水，二級冷水，加濕，再加熱盤管，其中和Fab 溫度控製有關的隻是一級冷水和再加熱盤管。當外部空氣絕對濕度很低（通常是冬季），濕度控製落在加濕區間，不需要一級冷水的配合時，調高一級冷水出風的溫度設定值可以節能；再加熱盤管是MAH中與FAB溫度控製有關的唯一始終工作的單元，保持出風溫度高於SPEC 1 Deg F左右，交由每個BAY的RAH單元冷水盤管閥門控製最終送風溫度；每個white bay 牆上設置的幾個LON sensor 溫度值和心跳數直接以LON的標準格式傳遞給相應區域的LNSdde server，經由HMI/SCADA平均值計算後傳遞給相應LNSdde server網絡下的RAH單元，微調送風的設定值，心跳有問題時（說明現場信息不刷新）保持上一次的合理區間溫度值作為反饋process value (pv)；同時每組RAH的冷水閥開度也傳遞給LNSdde server，由HMI/SCADA獲取並平均值運算，用於微調MAH送風溫度的設定值，保持冷水閥的開度在相對精確線性響應的40％~80%區間工作。每台MAH由獨立的係列90-30 PLC控製。
由於Netdde 的技術微軟並無持續的操作係統支持，dde server電腦上的軟件版本和操作係統的升級必須慎重。
濕度
SPEC中濕度的概念是相對濕度，對照表可以查到Dewpoint, RH, Temperature之間的關係，當溫度變化時即使Dewpoint（露點溫度，即絕對濕度，反映空氣中水分的絕對數量）不變，RH仍然有變化。相對濕度的控製是通過控製Dewpoint的濕度環節和穩定溫度環節的共同作用下實現的。
與濕度控製有關的環節是MAH的一級冷水，二級冷水，加濕，fab的Dewpoint變送器。Dewpoint變送器內容傳遞的途徑和溫度的Lon sensor一樣，用於reset MAH出口的Dewpoint設定值。PLC的應用程序一定要考慮HMI/SCADA冗餘的PC出現問題重啟時所有數據可能初始化的情況，即發現Lon sensor無心跳或數值明顯不合理時有相應的應用程序考慮，建廠時曾出現過一次所有加濕器滿負荷工作的情況，經三天掃風處理才使FAB恢複正常，損失很大。
在PLC中濕度控製的PID隻有一個，split控製，即0~50 時加濕器工作，50~100 時除濕工作，除濕的具體實現再有兩個PID回路，一為二級冷水（Glycol chill water）,一為一級冷水，二級冷水PID根據濕度PID輸shu出chu調tiao節jie閥fa門men，閥fa門men開kai度du值zhi去qu調tiao整zheng一yi級ji冷leng水shui的de出chu口kou溫wen度du設she定ding點dian，目mu的de在zai於yu充chong分fen利li用yong一yi級ji冷leng水shui將jiang空kong氣qi的de溫wen度du降jiang低di到dao接jie近jin露lu點dian從cong而er避bi免mian二er級ji冷leng水shui的de需xu求qiu反fan複fu變bian化hua，同tong時shi可ke以yi節jie能neng。
壓力
壓力的控製主要是MAH之間協調的問題，雖然所有的MAH都是獨立的VFD，但VFD控製信號隻能來至於一個PID回路，如果每個VFD根據主風道的PT自行調整輸出，運行一天或兩天時間後一定會有一台MAH慢慢停機，因為各自PID運算時某台VFD降速時別的並行運行的VFD會提速補償，使得降速的繼續降，提速的繼續提。
實現PLC CPU間通訊的方式很多，現場采取的是最有風險的一個，Lon sensor – Lnsdde server – HMI/SCADA – PLC。中間環節太多，使得將來的運行維護有風險。可以對比酸堿排風工藝的通訊實現方式：Genius I/O 獲取公共的壓力信號，通過Genius網絡共享給所有CPU，顯然這個方式簡單直接。
酸堿排風
工藝設備的機組容量設計為N+1方式，保證一台機組故障或預防性維護時滿足生產需求，控製要求任何時候都保證主風道的負壓穩定，避免工藝設備停機。
Genius 網絡一方麵通過IO信息共享壓力信號給所有的機組，另一方麵通過全局數據共享CPU之間的信息如，VFD命令，機組運行情況等。設置Master, first slave, second slave 身份，Master 機組計算PID並將VFD速度命令給所有機組，當Master 故障或預防性維護時 first slave 承擔這個工作，依次類推。
其它工藝如冷水機組等不再詳述，按工藝設計要求實現。
8台冷水機組和2台GLYCOL冷水機組以及鍋爐的監視和各級泵由係列90-30PLC控製；
空氣壓縮機，工藝冷水設備，由係列90-30PLC控製相應機組；
超純水由4套係列90-30結合Genius I/O控製；
廢水處理及市政水供應也由相應的係列90-30控製；
化學品供應的監控由係列90-70雙機實現，HMI/SCADA為Proficy HMI/SCADA–CIMPLICITY。
YORK冷水機組順控時要求使用YORK LINK protocol，係列90-30的方式是使用PCM模塊BASIC編程，可以實現但日後的維護修改比較麻煩，如果使用PACSystems RX3i係統的CMM002/004組態方式實現free protocol則利於維護，當然這是後話了。
實施結果
Invensys使用GE 產品，組織協調多國分包商，按工期、高質量成功實施了FMCS係統。作為單一廠址1萬多IO點的大型監控項目，集成了HMI/SCADA,PLC,LON等多方麵的技術，實現了半導體生產的zero down time要求。
關於GE智能平台
GE智能平台是一個提供高新技術的企業，它為世界各地的用戶提供用於自動化控製和嵌入式領域的軟硬件產品、服務以及專業技術。我們為用戶提供一個獨特的、靈活的、超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領域，獲得持續的競爭優勢。GE智能平台總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業解決方案業務集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問www.ge-ip.com。
關於GE企業解決方案
GE企業解決方案通過提供集成的解決方案幫助客戶提升生產力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無損檢測、安防和生命安全技術、電力係統保護和控製以及工廠自動化和Embedded計算係統。企業解決方案的高科技、高增長的業務包括傳感與檢測技術，安防，數字能源和智能平台。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。
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