1　行业背景

随着制造业的快速发展，洁净厂房已经广泛应用于电子、数据中心、生物制药、精密仪器制造、食品、饮料灌装等各行各业中。为了保证洁净厂房内的温度、湿度及洁净度等，需要在集中监控系统里使用大量高精度的温度、湿度传感器以及监控空气风管的风机、风阀，和监控冷热源管道循环水的压力传感器、电动调节阀等，控制冷热源机组启停、目标温度调节、机组保护等，监控压缩空气机组、在线监视设备等运行状态。洁净厂房暖通空调系统中所涉及的被控设备种类繁多，各个设备的控制方式和安装、接线方式各有不同，而且洁净厂房通常被分为十几个功能区，分别进行单独控制和联动控制，对集中监控系统性能要求高[1] 。

洁净厂房暖通空调系统是洁净厂房核心组成部分，基于大型PLC的洁净厂房暖通空调集中监控系统的稳定性和可靠性是非常重要的。因此，该系统通常选用国外高端品牌PLC进行方案设计和实施，国产PLC控制系统应用较少。采用国产PLC控制系统应用于洁净厂房暖通空调集中监控系统，具有重要意义。

2　项目背景

中国长城（山东）自主创新基地由世界500强企业中国电子信息产业集团有限公司旗下的A股上市公司——中国长城投资建设，计划总投资约20亿元人民币，建设基于飞腾CPU的自主安全计算机整机智能制造生产线及辅助工程、自主创新适配中心，用于国产化安全计算机和网络安全与信息化产品等整机及相关零组件的研发和制造，以及自主创新相关产品的展示、适配、培训、售后及生态建设与运营等。全部投产后，年产规模将达到100万台，实现产值60亿元，带动一批配套产业落户烟台，全面提升数字时代下烟台电子制造产业的核心竞争力和综合实力。

基于洁净厂房设计指标要求和国产化项目应用需求，蓝普锋公司与山东长城计算机系统有限公司联合研发攻关，针对暖通空调集中监控系统进行国产化项目验证、实施。蓝普锋公司基于多年自动化产品研发、生产，以及暖通空调行业应用和项目实施经验积累，能够专业、快速、高效地完成暖通空调自动化系统的设计、技术服务和项目实施[2]。

针对洁净厂房暖通空调集中监控系统，通常选用大型PLC进行统一集中监控，对于高规格要求，会选用冗余PLC系统。基于蓝普锋PLC的洁净厂房暖通自控系统，采用蓝普锋公司的RPC3000系列大型PLC，包括单CPU系统和双CPU硬冗余系统，控制系统稳定可靠，性价比高。

3　系统应用

洁净厂房暖通空调集中监控系统是将来自室外的新风经过滤器对尘埃杂物过滤后与来自洁净室的回风混合，通过初效过滤器过滤后，再分别经过表冷段、加热段进行恒温除湿处理后，经过中效过滤器过滤，然后经加湿段加湿后进入送风管道，通过送风管道上的消声器降噪后送入管道最未端，经过高效过滤器后进入房间。部分房间设有排风口，由排风口排出室外，其余的风通过回风口和回风管道与新风混合后进入初效过滤器继续循环。通过进行集中监控管理，保证室内环境恒温恒湿，同时对各个系统冷热源进行分配、室内压力和压差进行调节，以保证室内新风量满足设计要求，以及对各个设备状态进行监视控制。

洁净厂房暖通空调集中监控系统，采用PLC对厂房内全部暖通相关设备进行集中监控管理，根据不同的需求进行设计，有多种控制方式，如空调机组AHU（或MAU）+风机过滤机组（FFU）、新风机组（MAU）+循环机组（RAU）+风机过滤机组（FFU）、新风机组（MAU）+风机过滤机组（FFU）+干冷盘管（DC）等多种系统设计，需要采用不同的控制方案进行控制系统设计和实施。洁净厂房暖通空调监控系统拓扑图如图1所示。

图1 洁净厂房暖通空调监控系统拓扑图

基于蓝普锋RPC3000系列大型PLC暖通空调集中监控系统工作过程如下：

（1）PLC采用主站CPU+远程IO分站方式进行集中监控和区域监控，分别对各个工艺段设备进行采集和控制；

（2）通过对各个工艺段进行独立控制和联动控制，保证各个区域满足温湿度、洁净度等要求；针对老化房等重要工艺段，实现本地手动、远程自动、应急报警保护等功能，进行稳定可靠控制；

（3）通过CPU本体自带串口和通讯扩展模块，进行空压站、冷水机组、热泵机组等数据状态采集；

（4）通过以太网口和光纤环网，进行数据上传至中控室组态软件显示和区域本地触摸屏显示；

（5）通过采集、判断故障信息，及时报警保护。同时，联动消防系统，保证安全可靠。

4　山东项目PLC配置清单

表1 山东项目PLC配置清单

5　系统特点

（1）系统运行稳定可靠，保证温度、湿度和洁净度符合设计要求

蓝普锋RPC3000系列PLC大量应用于市政、暖通空调、煤矿等现场，运行稳定可靠。模拟量扩展模块采用16位AD芯片，采集精度高，同时进行单通道隔离，抗干扰能力强。特有的三防防护，保证现场恶劣环境下稳定可靠运行。

（2）系统性能强，性价比高

蓝普锋RPC3000系列PLC作为大型PLC系统，单CPU本体至少带1路网口、2路RS485接口，最大可扩展40000点IO采集。CPU主频为1GHz，单指令运算周期为10ns，背板选用无源背板，模块支持热插拔，保证系统运行高效稳定。PLC系统支持多种数据总线，并进行总线隔离保护，稳定可靠，其中高速总线支持扩展30个背板，带载能力强。

（3）通讯接口丰富，使用简单方便

CPU选用RPC3105，本体自带2路以太网和2路RS485，网口互相独立，通讯支持标准Modbus TCP和自由口通讯等。RS485接口支持主从站通讯，支持标准Modbus RTU和自由口通讯。同时，支持扩展多个RS485通讯扩展模块。

（4）国产控制系统和上位机监控系统

控制系统选用蓝普锋国产PLC系统，现场长时间运行稳定，PLC编程软件符合IEC61131-3国际标准，支持LD、ST、IL、FBD、SFC等编程语言；上位机监控系统选用基于飞腾CPU和麒麟系统的全国产服务器和台式机，组态软件选用蓝普锋RunView-QL软件，使用简单方便[3]。

6　结语

基于蓝普锋大型PLC的洁净厂房暖通空调集中监控系统，已经在山东长城自主创新基地长时间稳定可靠运行，得到用户的好评。AP

作者简介：

张　洁（1990-），女，河北承德人，硕士，现就职于清华大学天津高端装备研究院，主要研究方向为基于PLC的暖通控制自动控制系统。

何军涛（1990-），男，河南信阳人，学士，现就职于北京蓝普锋科技有限公司，主要研究方向为基于PLC的控制系统应用。

参考文献：

[1] 秦建东, 李玲. 集成电路制造的超洁净工程分析[J]. 集成电路应用, 2018.

[2] 关静月. FMCS系统在工程项目上的设计与实现[D]. 成都: 电子科技大学, 2012.

[3] 北京蓝普锋科技有限公司. RPC3000系列PLC可编程控制器使用手册[Z]. 2020.

摘自《自动化博览》2021年4月刊