1　行業背景

隨著制造業的快速發展，潔凈廠房已經廣泛應用于電子、數據中心、生物制藥、精密儀器制造、食品、飲料灌裝等各行各業中。為了保證潔凈廠房內的溫度、濕度及潔凈度等，需要在集中監控系統里使用大量高精度的溫度、濕度傳感器以及監控空氣風管的風機、風閥，和監控冷熱源管道循環水的壓力傳感器、電動調節閥等，控制冷熱源機組啟停、目標溫度調節、機組保護等，監控壓縮空氣機組、在線監視設備等運行狀態。潔凈廠房暖通空調系統中所涉及的被控設備種類繁多，各個設備的控制方式和安裝、接線方式各有不同，而且潔凈廠房通常被分為十幾個功能區，分別進行單獨控制和聯動控制，對集中監控系統性能要求高[1] 。

潔凈廠房暖通空調系統是潔凈廠房核心組成部分，基于大型PLC的潔凈廠房暖通空調集中監控系統的穩定性和可靠性是非常重要的。因此，該系統通常選用國外高端品牌PLC進行方案設計和實施，國產PLC控制系統應用較少。采用國產PLC控制系統應用于潔凈廠房暖通空調集中監控系統，具有重要意義。

2　項目背景

中國長城（山東）自主創新基地由世界500強企業中國電子信息產業集團有限公司旗下的A股上市公司——中國長城投資建設，計劃總投資約20億元人民幣，建設基于飛騰CPU的自主安全計算機整機智能制造生產線及輔助工程、自主創新適配中心，用于國產化安全計算機和網絡安全與信息化產品等整機及相關零組件的研發和制造，以及自主創新相關產品的展示、適配、培訓、售后及生態建設與運營等。全部投產后，年產規模將達到100萬臺，實現產值60億元，帶動一批配套產業落戶煙臺，全面提升數字時代下煙臺電子制造產業的核心競爭力和綜合實力。

基于潔凈廠房設計指標要求和國產化項目應用需求，藍普鋒公司與山東長城計算機系統有限公司聯合研發攻關，針對暖通空調集中監控系統進行國產化項目驗證、實施。藍普鋒公司基于多年自動化產品研發、生產，以及暖通空調行業應用和項目實施經驗積累，能夠專業、快速、高效地完成暖通空調自動化系統的設計、技術服務和項目實施[2]。

針對潔凈廠房暖通空調集中監控系統，通常選用大型PLC進行統一集中監控，對于高規格要求，會選用冗余PLC系統。基于藍普鋒PLC的潔凈廠房暖通自控系統，采用藍普鋒公司的RPC3000系列大型PLC，包括單CPU系統和雙CPU硬冗余系統，控制系統穩定可靠，性價比高。

3　系統應用

潔凈廠房暖通空調集中監控系統是將來自室外的新風經過濾器對塵埃雜物過濾后與來自潔凈室的回風混合，通過初效過濾器過濾后，再分別經過表冷段、加熱段進行恒溫除濕處理后，經過中效過濾器過濾，然后經加濕段加濕后進入送風管道，通過送風管道上的消聲器降噪后送入管道最未端，經過高效過濾器后進入房間。部分房間設有排風口，由排風口排出室外，其余的風通過回風口和回風管道與新風混合后進入初效過濾器繼續循環。通過進行集中監控管理，保證室內環境恒溫恒濕，同時對各個系統冷熱源進行分配、室內壓力和壓差進行調節，以保證室內新風量滿足設計要求，以及對各個設備狀態進行監視控制。

潔凈廠房暖通空調集中監控系統，采用PLC對廠房內全部暖通相關設備進行集中監控管理，根據不同的需求進行設計，有多種控制方式，如空調機組AHU（或MAU）+風機過濾機組（FFU）、新風機組（MAU）+循環機組（RAU）+風機過濾機組（FFU）、新風機組（MAU）+風機過濾機組（FFU）+干冷盤管（DC）等多種系統設計，需要采用不同的控制方案進行控制系統設計和實施。潔凈廠房暖通空調監控系統拓撲圖如圖1所示。

圖1 潔凈廠房暖通空調監控系統拓撲圖

基于藍普鋒RPC3000系列大型PLC暖通空調集中監控系統工作過程如下：

（1）PLC采用主站CPU+遠程IO分站方式進行集中監控和區域監控，分別對各個工藝段設備進行采集和控制；

（2）通過對各個工藝段進行獨立控制和聯動控制，保證各個區域滿足溫濕度、潔凈度等要求；針對老化房等重要工藝段，實現本地手動、遠程自動、應急報警保護等功能，進行穩定可靠控制；

（3）通過CPU本體自帶串口和通訊擴展模塊，進行空壓站、冷水機組、熱泵機組等數據狀態采集；

（4）通過以太網口和光纖環網，進行數據上傳至中控室組態軟件顯示和區域本地觸摸屏顯示；

（5）通過采集、判斷故障信息，及時報警保護。同時，聯動消防系統，保證安全可靠。

4　山東項目PLC配置清單

表1 山東項目PLC配置清單

5　系統特點

（1）系統運行穩定可靠，保證溫度、濕度和潔凈度符合設計要求

藍普鋒RPC3000系列PLC大量應用于市政、暖通空調、煤礦等現場，運行穩定可靠。模擬量擴展模塊采用16位AD芯片，采集精度高，同時進行單通道隔離，抗干擾能力強。特有的三防防護，保證現場惡劣環境下穩定可靠運行。

（2）系統性能強，性價比高

藍普鋒RPC3000系列PLC作為大型PLC系統，單CPU本體至少帶1路網口、2路RS485接口，最大可擴展40000點IO采集。CPU主頻為1GHz，單指令運算周期為10ns，背板選用無源背板，模塊支持熱插拔，保證系統運行高效穩定。PLC系統支持多種數據總線，并進行總線隔離保護，穩定可靠，其中高速總線支持擴展30個背板，帶載能力強。

（3）通訊接口豐富，使用簡單方便

CPU選用RPC3105，本體自帶2路以太網和2路RS485，網口互相獨立，通訊支持標準Modbus TCP和自由口通訊等。RS485接口支持主從站通訊，支持標準Modbus RTU和自由口通訊。同時，支持擴展多個RS485通訊擴展模塊。

（4）國產控制系統和上位機監控系統

控制系統選用藍普鋒國產PLC系統，現場長時間運行穩定，PLC編程軟件符合IEC61131-3國際標準，支持LD、ST、IL、FBD、SFC等編程語言；上位機監控系統選用基于飛騰CPU和麒麟系統的全國產服務器和臺式機，組態軟件選用藍普鋒RunView-QL軟件，使用簡單方便[3]。

6　結語

基于藍普鋒大型PLC的潔凈廠房暖通空調集中監控系統，已經在山東長城自主創新基地長時間穩定可靠運行，得到用戶的好評。AP

作者簡介：

張　潔（1990-），女，河北承德人，碩士，現就職于清華大學天津高端裝備研究院，主要研究方向為基于PLC的暖通控制自動控制系統。

何軍濤（1990-），男，河南信陽人，學士，現就職于北京藍普鋒科技有限公司，主要研究方向為基于PLC的控制系統應用。

參考文獻：

[1] 秦建東, 李玲. 集成電路制造的超潔凈工程分析[J]. 集成電路應用, 2018.

[2] 關靜月. FMCS系統在工程項目上的設計與實現[D]. 成都: 電子科技大學, 2012.

[3] 北京藍普鋒科技有限公司. RPC3000系列PLC可編程控制器使用手冊[Z]. 2020.

摘自《自動化博覽》2021年4月刊