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引言

　　在化工企業或半導體生產企業，往往在生產加工過程中要使用各種毒性或危險性氣體，比如可燃性氣體ph3、b2h6;腐蝕性氣體cl2，hbr，nf3等等，這些氣體的貯存和運輸必須遵守嚴格的標準。

　　在生產車間使用這些氣體的過程中，可能會出現氣體泄漏的意外情況，當某些氣體濃度達到一定的標準或壓強超過一定的標準時，往往會發生爆炸或導致危及人生安全的惡劣后果。因此對這些危險性氣體必須建立一套完整的監測系統，達到有效的控制和具備良好的預警功能，以保證生產的正常進行以及人財物的安全。本文將重點討論在半導體生產行業中對危險性氣體的監控系統的分析與設計。

1 氣體監控系統的基本需求分析

　　對毒性或危險性氣體，在與之作用的過程中必須嚴格遵守相關的標準和規定，對其設計和施工也必須符合一定的標準和規范，最基本的要求如下：（1）根據氣體的特性，分區存放;（2）輸送過程中抽氣管道需具有耐腐蝕性，傳送管道需具有一定的耐壓、耐腐蝕性;（3）各種氣體儲存室和工作室以及氣瓶柜都應該安裝相應的監測器件監測氣體濃度或壓力;（4）各個儀器具有報警功能，且有較高的靈敏度;（5）位于防爆區的監測器件需具有防爆功能;（6）為了實現系統的集成，各個監測器件需具有開放式接口等等。

　　在某晶片廠中，由于工藝的需要，要用有毒或危險性氣體，為了對氣體系統進行統一的監控，防止發生意外事故。需要監測的項目有晶片制造過程中使用的危險性氣體、有機溶劑是否存在泄漏，以及工作環境中氧氣的濃度，以及氣瓶柜的狀態等等，要求監控系統在氣體出現泄漏時，根據設定值來判斷發生泄漏的區域，并發出警示信號或執行連鎖停機操作，當險情時通過廣播傳達緊急疏散信息。

2 氣體監控系統設計

　　2.1 網絡設計

　　在氣體監控系統中，涉及到信息監控中心、plc控制柜、現場的各種監測儀器、報警燈以及廣播系統幾個部分。目前而言，現場各種監測儀器以及其使用的電源線、報警器控制線以及與氣瓶柜監測系統的plc的線路、緊急按鈕都集中連接到plc控制柜中;信息監控中心與plc控制柜通過線路連接，實現監控數據的采集。據此分析，這拓撲個監控系統的網絡如圖1所示。其中，氣體監測器、地震儀以及緊急按鈕的信號是作為plc的輸入信號，而報警燈、廣播系統以及氣瓶柜監控系統的信號是plc的輸出信號，監控軟件部分和plc通訊是雙向的。大致的工作流程是：plc實時采集氣體監測器的測量值，并判斷是否達到了低值報警和高值報警的范圍。如果達到低值報警范圍，控制報警黃色燈亮，并在監控畫面上顯示報警的區域以及產生報警的氣體監測器的位置;如果達到高值報警條件，控制報警紅色燈亮，并發出報警聲音，同時相應的廣播系統發出語音廣播信息，在監控畫面上顯示報警的區域以及產生報警的氣體監測器的位置，按要求輸出關閉相關氣瓶柜的信號。如果發生地震，plc會采集位于不同位置的三個地震儀的檢測數據，通過比較確認地震的等級，根據地震等級不同，控制相應的報警燈、廣播系統以及關閉氣瓶柜。在緊急的情況下，可以通過緊急按鈕來控制某個區域設備的關停。

　　2.2 監控軟件功能設計

　　通過對整個氣體監控系統的需求分析，設備的狀態信息以及控制動作需要在組態畫面中實現。同時考慮到系統將來集成的需求，在組態軟件上，選擇了美國wonderware公司的intouch產品。該產品由數個組件所組成，完成可視化、獲取數據、擴充外接組件/系統、歷史趨勢、事件處理、報警記錄、報表和分析，它是一個可提供快速創建一個復雜且功能強大的操作界面的靈活工具，并易于升級。

　　在氣體監控系統中，監控軟件主要完成以下幾方面的功能：