淺析超純水系統的監控實現與故障診斷

南京華睿川電子科技有限公司　秀　蘭

淺析超純水系統的監控實現與故障診斷

南京華睿川電子科技有限公司秀蘭

隨著社會經濟的快速發展，我國的觸摸屏市場也在逐步的發展壯大，作為觸摸屏生產線重要支撐的超純水系統也逐漸的被人們重視。現階段，我國所用來進行超純水處理設備在使用過程中經常會出現一些故障，對于工作過程中的故障最初的診斷采用的是人工方法，由相關的工程技術人員進行現場的分析判斷，但是這一類的方法在規模比較大的工程中進行使用是不現實的。本文主要是針對超純水系統的監控和故障檢測展開，為大規模系統運行提供技術保障。

超純水系統；系統檢測；故障診斷

現代科學技術的發展提高了對汽車、飛行器以及各種電子產品的應用，并且生產設備的工業系統也變的越來越復雜，所以說對于生產系統的穩定性、可靠性要求也在逐漸的提高，同樣，對相關工作系統展開實時監控以及故障的維護也顯得越來越重要。所以，相關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加以融合發展，將其應用在故障的診斷和處理中，保證大規模復雜系統運行的穩定。

一、超純水系統工藝

由于我國生產單晶硅集成電路的規模在逐步的提高，對于超純水生產線上的生產質量也提出了越來越高的要求。按照純水系統的功能來分，可以分為以下的四個部分：預處理系統、反滲透系統、精除鹽系統以及超純水系統［1］。

預處理系統主要是對水進行相關的預先處理，保證后續工作的開展，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。超純水工藝生產流程見圖一：

圖一　超純水工藝生產流程

二、超純水系統的監控

計算機監控系統是以檢測控制計算機為主，除此之外還有相關的檢測裝置以及執行機構。在本工作系統中計算機能夠之間參與對相關純水生產過程的檢測與控制，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中的相關工藝參數進行檢測，并且作必要的記錄與采樣。根據相關的記錄還能夠將信息通過一定的方式進行輸出，為相關的生產操作人員提供數據支持，提高工程質量。

2、監督功能

該系統能夠將實時數據進行管理歸納，并且進行必要的整理與計算。根據相關的處理結果能夠將數據進行存儲。并且還能進行在數據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，對工程中可能發生的事故進行報警［2］。

3、控制功能

在進行數據監測的基礎上進行數據的加工操作，根據已經決定的控制策略進行系統的控制，對生產過程進行管理控制。

三、超純水系統的故障診斷

在現階段關于智能系統或者人工智能的的研究中，智能主體以及相關的決策系統中最為核心的就是知識。對于一個系統來講，決定其工作性能最為重要的要素就是知識的數量和質量。在有關的系統工作中，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。這也就導致系統工作中出現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、神經網絡以及粗糙集理論。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，該技術在智能系統中的應用最主要是用來進行數據的預處理，建立在粗糙集基礎上的數據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處理無作用的數據和利用粗糙集約降低數據維數的方式。

1、系統實現的需要

本次設計選擇的是一個比較復雜的系統，為了保證系統工作的順利進行，所以對于出現的故障應該盡快的進行處理，保證將故障對系統運行的故障降低到最小。所以這也就要求當工作系統中的某個點發生故障報警時能夠及時的從數據庫中提取出本次故障處理所需要的數據信息，分析故障產生的原因，然后相關的工作人員在上位機上進行操作，或者直接進行現場操作來排除故障，直到報警結束。

2、軟件設計

在本系統中，采用了VB作為相關的開發工具，設計了相關的仿真實驗平臺。利用PLC來實現采集生產中各相關原件控制信號的工作，并且將其與上位機的故障診斷系統之間建立連接。如果出現故障報警，通過點擊故障診斷系統數據中有關的故障點，這樣系統就能夠自動的調閱規則庫，查找可能出現故障的原因，然后通過對監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）在反滲透系統的運行過程中，經常會出現由于二級反滲透水箱水位過低導致報警的狀況發生。可以把PLC采集到的關于高壓水泵、控制閥門以及供水泵的相關信號傳送到處理程序中，建立起相關的故障原始決策表。

（2）在決策表畫面上點擊相關的約簡按鈕，對初始決策表進行相關的約簡操作，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，通過程序內部的決策規則進行數據的分析，可以有效的將冗余屬性進行刪減，得到新的規則表［3］。

（4）最后的操作時生成故障診斷系統，在故障系統內部選擇相關的故障報警點，然后調出所有經過屬性約簡的規則庫，這樣就能夠找到屬性值最多的故障點，這就是本次故障調查中的故障點。比如說在二級反滲透水箱水位報警時，系統就能夠自動的找到相關的故障點，并且可以通過對約簡屬性的規則庫數據進行調閱，得出相關的處理方案，然后相關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場的故障處理。

四、結語

本文主要是對超純水系統的監控與故障排除問題展開探討，通過對超純水系統工藝流程的分析，然后進行相關的軟件設計，完成對整個超純水系統相關生產數據的監控，并且建立快捷的故障分析處理系統。

［1］張鳳西.基于西門子PLC的超純水處理控制系統設計［D］.西華大學，2014.

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

［3］任彬.超純水系統的監控實現與故障診斷［D］.東北大學，2008.