浅析超纯水系统的监控实现与故障诊断

南京华睿川电子科技有限公司　秀　兰

浅析超纯水系统的监控实现与故障诊断

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随着社会经济的快速发展，我国的触摸屏市场也在逐步的发展壮大，作为触摸屏生产线重要支撑的超纯水系统也逐渐的被人们重视。现阶段，我国所用来进行超纯水处理设备在使用过程中经常会出现一些故障，对于工作过程中的故障最初的诊断采用的是人工方法，由相关的工程技术人员进行现场的分析判断，但是这一类的方法在规模比较大的工程中进行使用是不现实的。本文主要是针对超纯水系统的监控和故障检测展开，为大规模系统运行提供技术保障。

超纯水系统；系统检测；故障诊断

现代科学技术的发展提高了对汽车、飞行器以及各种电子产品的应用，并且生产设备的工业系统也变的越来越复杂，所以说对于生产系统的稳定性、可靠性要求也在逐渐的提高，同样，对相关工作系统展开实时监控以及故障的维护也显得越来越重要。所以，相关的研究人员应该将人工智能、控制理论以及模式识别等学科技术加以融合发展，将其应用在故障的诊断和处理中，保证大规模复杂系统运行的稳定。

一、超纯水系统工艺

由于我国生产单晶硅集成电路的规模在逐步的提高，对于超纯水生产线上的生产质量也提出了越来越高的要求。按照纯水系统的功能来分，可以分为以下的四个部分：预处理系统、反渗透系统、精除盐系统以及超纯水系统［1］。

预处理系统主要是对水进行相关的预先处理，保证后续工作的开展，主要的工作步骤有向原水中加入一定量的杀菌剂和絮凝剂，再通过多介质过滤器之后加入活性炭。反渗透处理包括以下的两个部分，也就是一级反渗透和二级反渗透，在进行操作时主要是通过高压泵加压的方式进行反渗透过滤。在进行处理的过程中主要应用到一些的设备：多介质过滤器、活性炭过滤器、脱氧膜以及反渗透装置等。超纯水工艺生产流程见图一：

图一　超纯水工艺生产流程

二、超纯水系统的监控

计算机监控系统是以检测控制计算机为主，除此之外还有相关的检测装置以及执行机构。在本工作系统中计算机能够之间参与对相关纯水生产过程的检测与控制，主要包括以下几个方面的功能。

1、信息的采集与处理

该工作过程主要是对生产中的相关工艺参数进行检测，并且作必要的记录与采样。根据相关的记录还能够将信息通过一定的方式进行输出，为相关的生产操作人员提供数据支持，提高工程质量。

2、监督功能

该系统能够将实时数据进行管理归纳，并且进行必要的整理与计算。根据相关的处理结果能够将数据进行存储。并且还能进行在数据存储基础上的工况分析、故障检测，通过图、声等多种形式做出及时的报告，对工程中可能发生的事故进行报警［2］。

3、控制功能

在进行数据监测的基础上进行数据的加工操作，根据已经决定的控制策略进行系统的控制，对生产过程进行管理控制。

三、超纯水系统的故障诊断

在现阶段关于智能系统或者人工智能的的研究中，智能主体以及相关的决策系统中最为核心的就是知识。对于一个系统来讲，决定其工作性能最为重要的要素就是知识的数量和质量。在有关的系统工作中，其自身往往不具有完整的知识，或者说知识是不精确、不完善的。这也就导致系统工作中出现的一些问题就变得比较复杂，对于这一类的问题，采用软计算能够有效的解决这一类的问题。就软计算方法而言，主要包括以下的几个方面：模糊逻辑、神经网络以及粗糙集理论。但是以上的各种方法又具有各自的长处，对于粗糙集成理论来讲，该技术在智能系统中的应用最主要是用来进行数据的预处理，建立在粗糙集基础上的数据预处理方式主要有以下的两种形式：利用粗糙集上下近似集的概念降低对后续处理无作用的数据和利用粗糙集约降低数据维数的方式。

1、系统实现的需要

本次设计选择的是一个比较复杂的系统，为了保证系统工作的顺利进行，所以对于出现的故障应该尽快的进行处理，保证将故障对系统运行的故障降低到最小。所以这也就要求当工作系统中的某个点发生故障报警时能够及时的从数据库中提取出本次故障处理所需要的数据信息，分析故障产生的原因，然后相关的工作人员在上位机上进行操作，或者直接进行现场操作来排除故障，直到报警结束。

2、软件设计

在本系统中，采用了VB作为相关的开发工具，设计了相关的仿真实验平台。利用PLC来实现采集生产中各相关原件控制信号的工作，并且将其与上位机的故障诊断系统之间建立连接。如果出现故障报警，通过点击故障诊断系统数据中有关的故障点，这样系统就能够自动的调阅规则库，查找可能出现故障的原因，然后通过对监控界面的操作完成故障的处理，直到故障报警消除。图二是故障系统的生成程序：

图二　故障信息处理图

3、故障诊断实例说明

（1）在反渗透系统的运行过程中，经常会出现由于二级反渗透水箱水位过低导致报警的状况发生。可以把PLC采集到的关于高压水泵、控制阀门以及供水泵的相关信号传送到处理程序中，建立起相关的故障原始决策表。

（2）在决策表画面上点击相关的约简按钮，对初始决策表进行相关的约简操作，通过在程序中使用矩阵对决策表进行约简操作。

（3）在进行约简时还应该注意选择相关的约简属性，比如说选择｛B1、B2、B5、Z6｝进行约简操作，通过程序内部的决策规则进行数据的分析，可以有效的将冗余属性进行删减，得到新的规则表［3］。

（4）最后的操作时生成故障诊断系统，在故障系统内部选择相关的故障报警点，然后调出所有经过属性约简的规则库，这样就能够找到属性值最多的故障点，这就是本次故障调查中的故障点。比如说在二级反渗透水箱水位报警时，系统就能够自动的找到相关的故障点，并且可以通过对约简属性的规则库数据进行调阅，得出相关的处理方案，然后相关的操作人员可以选择在上位机进行操作或者是选择进行现场的故障处理。

四、结语

本文主要是对超纯水系统的监控与故障排除问题展开探讨，通过对超纯水系统工艺流程的分析，然后进行相关的软件设计，完成对整个超纯水系统相关生产数据的监控，并且建立快捷的故障分析处理系统。

［1］张凤西.基于西门子PLC的超纯水处理控制系统设计［D］.西华大学，2014.

［2］刘朋，陈为红，杨宝和等.VLSI超纯水系统重点参数模式曲线的日常管理方法［C］.//'2003全国水处理技术研讨会暨第23届年会论文集.2003：337-344.

［3］任彬.超纯水系统的监控实现与故障诊断［D］.东北大学，2008.