基于OMRON技術(shù)的液晶車(chē)間無(wú)塵室空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　1 引言

　　scada(supervisory control and data acquisition)系統(tǒng)，即遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)。scada廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、市政等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多工控領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱(chēng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。scada系統(tǒng)可以分為監(jiān)控中心，通訊網(wǎng)絡(luò)，和現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)三部分。監(jiān)控中心硬件常用通用的服務(wù)器或服務(wù)器集群組成，是通用商用信息化設(shè)備。軟件則多采用專(zhuān)用的scada系統(tǒng)軟件。目前這類(lèi)軟件很多，隨了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控中心軟件展現(xiàn)出越來(lái)越先進(jìn)的特性。

　　2 信息化時(shí)代的遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　信息化時(shí)代的遠(yuǎn)程監(jiān)控支持手機(jī)作為操作終端;視頻與工業(yè)數(shù)據(jù)一體化;b/s結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu);大地域，大視圖，海量數(shù)據(jù);遠(yuǎn)程組態(tài)和維護(hù)技術(shù);復(fù)雜的權(quán)限管理;電話撥號(hào)輪詢scada系統(tǒng)。常見(jiàn)scada系統(tǒng)構(gòu)圖如圖1所示。信息化時(shí)代為scada提供了空前的通訊技術(shù)解決方案。

　　2.1 通過(guò)internet公網(wǎng)來(lái)進(jìn)行通信

　　由于internet公網(wǎng)是不安全的，所以，不能直接將主站端和子站端通過(guò)公網(wǎng)相聯(lián)接。必須使用安全設(shè)備，最方便的方式就是使用vpn網(wǎng)關(guān)。vpn網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)internet建立安全的隧道，主站端和子站端通過(guò)這個(gè)安全隧道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。隧道建立后，主站端和子站端的通訊同本地tcp/ip的通訊方式完全相同，這樣將極大地方便數(shù)據(jù)的傳輸。vpn網(wǎng)關(guān)設(shè)備在提供安全隧道的同時(shí)，也提供防火墻服務(wù)，我們可以通過(guò)配置防火墻來(lái)進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的安全性。使用internet來(lái)通訊的最大好處是費(fèi)用低，速度快，最高速度可以達(dá)到512kbps。目前，在項(xiàng)目廠區(qū)內(nèi)已現(xiàn)存鐵通adsl的internet寬帶網(wǎng)，而且價(jià)格十分便宜，完全可以利用已有的internet連接來(lái)建立安全的數(shù)據(jù)連接通道。

　　2.2 通過(guò)電話拔號(hào)方式與主站端連接

　　在這種情況下主站端需要安裝一臺(tái)ras服務(wù)器，我們的方案是采用具有ras功能的isdn服務(wù)器，這樣做的好處是，不論客戶端是普通電話線，還是isdn線，都可以進(jìn)行ras連接。子站端的用戶可以通過(guò)普通的電話線(pstn)及一個(gè)普通異步modem拔號(hào)到主站端來(lái)建立數(shù)據(jù)通道。這種通信方式的速率只能達(dá)到19.2kbps，建立連接速度慢，一般需要20到60秒鐘才能建立起連接。并且此時(shí)的通信費(fèi)用相當(dāng)于長(zhǎng)途電話費(fèi)，如果數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間長(zhǎng)，通信費(fèi)用將會(huì)很高。所以只能作為一個(gè)備份方案，當(dāng)其它通信方式出故障時(shí)臨時(shí)使用。

　　2.3 通過(guò)isdn連接

　　用戶可以申請(qǐng)一條isdn線，通過(guò)isdn線與中心端連接。isdn的連接速度可以達(dá)到64kbps，建立連接的速度非常快，只需要1秒鐘左右。我們采用lanisdn modem，只在有數(shù)據(jù)時(shí)才建立連接并傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)空閑時(shí)并不占用通信線路，所以，這種方式的費(fèi)用要比第二種方式低一些。

　　2.4 gprs通信技術(shù)連接

　　gprs是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(gen -eral packet radio service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現(xiàn)有g(shù)sm系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為gsm用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。gprs提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。gprs理論帶寬可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100kbit/s，在此信道上提供tcp/ip連接，可以用于internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

　　2.5 本項(xiàng)目通訊方案確定

　　綜合上述四種通訊連接方式，并根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際情況，確定主要系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊通過(guò)樓宇自身的局域網(wǎng)來(lái)進(jìn)行，適應(yīng)較大的通訊數(shù)據(jù)流量和通訊速率，保證整體信息集中系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定和可靠性、保證故障信息的即時(shí)、可靠傳送。從經(jīng)濟(jì)角度是最佳的選擇。各種通訊連接方式最終都是在子站端和主站端建立tcp/ip連接，但需考慮雙網(wǎng)的切換管理，軟件需要相關(guān)的適配和調(diào)整。其他通訊方式，如：無(wú)線電臺(tái)通訊等由于通訊設(shè)備的高費(fèi)用，不在本項(xiàng)目中考慮。

　　3 液晶面板車(chē)間空調(diào)scada監(jiān)控系統(tǒng)

　　3.1 液晶顯示器無(wú)塵室hvac

　　液晶顯示器生產(chǎn)車(chē)間不同于舒適性空調(diào)房間，室內(nèi)的溫濕度控制要求精度要求溫度在23℃±2℃，相對(duì)濕度在60%±5%以內(nèi)，同時(shí)對(duì)空氣的潔凈度也有較高要求，使得換氣次數(shù)較多，新風(fēng)量大，甚至有直排系統(tǒng)。維持無(wú)塵室一定的溫濕度與潔凈度，為生產(chǎn)工藝過(guò)程提供良好的生產(chǎn)環(huán)境，從而保障整個(gè)生產(chǎn)線的良率。無(wú)塵室是液晶生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)施，其中hvac(heating，ventilating and air-conditioning.供暖、通風(fēng)及空調(diào))系統(tǒng)對(duì)于無(wú)塵室環(huán)境至關(guān)重要，維持無(wú)塵室一定的溫濕度與潔凈度，為生產(chǎn)工藝過(guò)程提供良好的生產(chǎn)環(huán)境，從而提高整個(gè)生產(chǎn)良品率。潔凈空氣中含塵量多少的程度(即含塵濃度)。含塵濃度高則潔凈度低，含塵濃度低則潔凈度高。其中潔凈度的劃分，即在每立方米內(nèi)可允許的微塵粒子大于等于0.5um的粒子數(shù)目的多少，分為1級(jí)、10級(jí)、100級(jí)、1000級(jí)、10000級(jí)和100000級(jí)。除了美國(guó)、日本、德國(guó)的潔凈室標(biāo)準(zhǔn)外，世界上尚有英國(guó)、法國(guó)、澳洲及韓國(guó)等規(guī)格。

　　hvac控制系統(tǒng)包含了三大部分：冷熱源機(jī)組、空調(diào)機(jī)組和空調(diào)末端設(shè)備的控制，hvac監(jiān)視系統(tǒng)則實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)塵室內(nèi)供暖通風(fēng)及空調(diào)設(shè)備的啟停及故障狀況、漏電漏水的報(bào)警，同時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)塵室內(nèi)各部分的溫度、濕度、壓力以及設(shè)備的溫度、壓力、流量、頻率等其它參數(shù)，并對(duì)故障報(bào)警、設(shè)備啟停狀態(tài)和模擬量數(shù)據(jù)等作隨時(shí)的記錄保存，從而中央監(jiān)控人員可以根據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)顯示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)的報(bào)警作及時(shí)的處理，可以根據(jù)數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖進(jìn)行分析作相應(yīng)的預(yù)警處理，更可以根據(jù)系統(tǒng)記錄的歷史數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)故障原因。hvac監(jiān)視系統(tǒng)是整個(gè)hvac系統(tǒng)和中央監(jiān)控人員的人機(jī)界面，隨時(shí)記錄和匯報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

　　3.2 項(xiàng)目描述

　　s廠按其生產(chǎn)工藝分為陣列、成盒、模塊三個(gè)廠房，以及負(fù)責(zé)全廠動(dòng)力供給的動(dòng)力廠房。由于廠房面積大，無(wú)塵室暖通設(shè)備分散在整個(gè)廠房的各個(gè)部分，所需監(jiān)控的信號(hào)點(diǎn)無(wú)法集中到一個(gè)站，所以采用基于plc的多站分散、集中監(jiān)視的scada(supervisory control and data acquisition)系統(tǒng)。根據(jù)廠房?jī)?nèi)設(shè)備分布情況，在各個(gè)區(qū)域設(shè)立多個(gè)分站：成盒分站2個(gè)，模塊分站2個(gè)，陣列分站6個(gè)，分別收集周邊需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù);工廠有兩個(gè)監(jiān)控室，陣列監(jiān)控室設(shè)立兩個(gè)監(jiān)控主站，“成盒模塊主站plc1”和“陣列主站plc1”，分別監(jiān)視成盒模塊廠房和陣列廠房的信息，動(dòng)力監(jiān)控室設(shè)立“動(dòng)力主站plc1”，同時(shí)監(jiān)視包括成盒模塊和陣列廠房的所有信息。以上分布在廠房現(xiàn)場(chǎng)的各plc分站采集到的數(shù)據(jù)，將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到各監(jiān)控室的plc主站，再由各上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接主站plc，通過(guò)上位工業(yè)監(jiān)控軟件監(jiān)視和記錄全廠現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)信息。

　　3.3 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)共由3層網(wǎng)絡(luò)組成，分別為clk1，clk2和上層以太網(wǎng)絡(luò)。clk是一種fa(工廠自動(dòng)化)網(wǎng)絡(luò)，omron的多種機(jī)型可以通過(guò)它輕易地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。clk網(wǎng)絡(luò)支持?jǐn)?shù)據(jù)共享和信息服務(wù)的數(shù)據(jù)鏈接功能，可以在需要通信時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享允許在網(wǎng)絡(luò)上不同的節(jié)點(diǎn)之間共享預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)區(qū)域，這樣，當(dāng)?shù)毓?jié)點(diǎn)發(fā)送區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)會(huì)被自動(dòng)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)的接收區(qū)域，而不需要用send、recv和cmnd等指令編寫(xiě)專(zhuān)用的通信程序。所有的內(nèi)存區(qū)(cio、lr、dm等區(qū)域)，都能夠被人為或系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定成收發(fā)區(qū)域。信息服務(wù)主要通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的通信程序來(lái)控制數(shù)據(jù)在特定節(jié)點(diǎn)之間的傳輸、狀態(tài)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)、以及操作模式的改變等。clk網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線或光纖，光纖有較強(qiáng)的噪音抑制能力，特別在長(zhǎng)距離和大范圍的網(wǎng)絡(luò)中，其優(yōu)勢(shì)更明顯。

　　(1) 現(xiàn)場(chǎng)一層plc網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場(chǎng)各分站plc和監(jiān)控室主站plc之間采用歐姆龍控制器鏈接網(wǎng)光纖冗余環(huán)網(wǎng)(controller link)：成盒模塊現(xiàn)場(chǎng)4個(gè)站plc和位于陣列監(jiān)控室的成盒模塊主站plc1構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，通過(guò)成盒模塊現(xiàn)場(chǎng)一層網(wǎng)絡(luò)clk1，將成盒模塊現(xiàn)場(chǎng)各plc采集的數(shù)據(jù)匯集到成盒模塊主站plc1作監(jiān)控顯示;陣列現(xiàn)場(chǎng)6個(gè)站plc和位于陣列監(jiān)控室的陣列主站plc1構(gòu)成一個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)，通過(guò)陣列現(xiàn)場(chǎng)一層網(wǎng)絡(luò)clk1，將陣列現(xiàn)場(chǎng)各plc采集的數(shù)據(jù)匯集到陣列主站plc1作監(jiān)控顯示。

　　(2)監(jiān)控二層plc網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)一層網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)plc采集的數(shù)據(jù)都被匯集到了陣列監(jiān)控室的兩個(gè)主站plc1。而動(dòng)力監(jiān)控室內(nèi)對(duì)全廠數(shù)據(jù)的監(jiān)控顯示則通過(guò)動(dòng)力主站1和成盒模塊主站1、陣列主站1之間監(jiān)控二層網(wǎng)絡(luò)clk2，將成盒模塊主站1和陣列主站1匯集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)全部集中到動(dòng)力主站plc1，完成全廠的監(jiān)控顯示。

　　(3)信息層以太網(wǎng)：監(jiān)控上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)和監(jiān)控室內(nèi)各主站plc1通訊，實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并作數(shù)據(jù)記錄。信息層以太網(wǎng)鏈接如圖2所示。