摘 要: 要實現微電子潔凈廠房的正常運轉，離不開與之配套的電力、空調、通風、排風系統、廢 氣處理系統、純水系統、中溫冷凍水系統、壓縮空氣、特氣及大宗氣體純化等外圍條件保障系統。在微 電子廠房廠務管理中應用計算機集中監控系統(FMCS)可實現對建筑內各系統及成套設備的集中監 控管理，通過統一的通信接口和通信協議，連接相關系統和成套設備所提供的盤柜，并將其關鍵數據 集成到 FMCS 系統中，實現在統一的平臺上進行監視與控制、故障報警和歷史數據存儲。通過此系統， 廠務管理人員在中控室即可準確掌握 FAB 及 CUB 內各動力設備運行狀態，有利于維護系統及生產 環節的緊密結合和協調運轉。

　　關鍵詞：潔凈廠房;廠務管理;計算機集中監控系統

　　1 引 言

　　以某微電子產業項目為背景，論述計算機集中 監控系統(Facility Management and Control System, FMCS)在微電子潔凈廠房工程中的應用。該 FMCS 系統由監控工作站、系統數據服務器、網絡通信設 備、現場 PLC 控制柜、遠程 I/O 柜、各類儀表、閥門等 組成。

　　實現對建筑內空調、通風、排風系統、廢氣處 理系統、中溫冷凍水系統、壓縮空氣、氣體純化等進 行集中監控管理，并以圖形方式顯示所監視系統的運行狀況，實現顯示系統動態參數、運行狀態和故障 情況[1]。此外，系統還將通過統一的通信接口和通信 協議，連接相關系統和成套設備所提供的盤柜，并將 其關鍵數據集成到 FMCS 系統中，實現在統一的平臺上進行監視與控制、故障報警和歷史數據存儲。

　　2 系統架構

　　該 FMCS 系統由兩層組成，上層用于監控管理 的系統，下層用于現場數據采集和控制的系統，通過 工業以太網交換機，以光纖環網的拓撲結構連接成一個系統網絡[2] 。 FMCS 控制基于智能的分布系統和獨立控制 器，控制器工作在多任務多用戶環境，控制網絡為 基于 TCP/IP 的工業以太網，現場總線采用 Profibus DP、Modbus 等標準通信協議[3] 。系統以圖形方式顯 示所監控系統的運行狀況，故障報警將被優先顯示。監控系統由 FMCS 控制工作站、現場 PLC 控制 柜、遠程 I/O 柜，各類儀表、傳感器、閥門等組成。

　　本 項目自控系統 FMCS，其監控點包括硬接線 I/O 通道 連接的廠務系統的儀表、閥門和傳感器信號，以及通 過以太網和 OPC 接口，連接其他系統和設備所提供 的數據。上層監控管理系統包括服務器、監控電腦、打 印機、網絡設備等。系統配置 1 套上位監控管理軟件，2 臺冗余式 服務器，用于 PLC 控制器及各系統實時數據的收集 和儲存。

　　本項目 FMCS 監控點包括硬接線 I/O 通道 連接的廠務系統的儀表、閥門和傳感器信號，以及 通過以太網和 OPC 接口，連接其他系統和成套設備 所提供的數據，其監控類型包括 AI-模擬量輸入通 道(4～20mA)、AO-模擬量輸出通道(4～20mA)、DI-開 關量輸入模塊(24V DC)、DO-開關量輸出通道(24V DC，0.5A 配繼電器隔離)、集成系統包 OPC Item 數據和 History Logs 數據。要求防爆區域的信號必須經 過安全柵接入 PLC。每個輸出通道必須保持自己傳 輸值的安全性，即可以自動執行檢驗控制器和輸出 卡間的通信超時。當控制器故障或通信超時時，輸出 通道可以根據組態保持在最后一次的輸出值或輸出 一個預先設定的安全值[4] 。

　　下層現場監控系統則用于現場監控的系統由控 制器、傳感器、變送器、執行器及線路工程等組成，應 用于空調機組、一般排風、低溫冷凍水系統、中溫冷 凍水系、PCW 系統、空壓系統、一般給排水系統、鍋 爐系統等。 各設備的監控系統/裝置由設備成套提供， FMCS 負責設備運行數據的采集及部分控制，設備 的監控系統/裝置應提供通用的接口，要求冷水機 組、空氣壓縮機、吸附干燥器、真空燃氣鍋爐等機組 提供 MODBUS 接口。

　　各系統的監控系統/裝置由系統成套提供， FMCS 負責系統運行數據的采集及控制，系統包的 監控系統/裝置應提供通用的接口，要求溶劑回收系 統、廢水提升系統、FFU 系統、大宗氣體及純化氣系 統、工藝真空系統、純水系統等提供 OPC 接口。上述 系統所有運行參數及狀態通過通訊上傳至 FMCS[5] 。

　　3 系統硬件及軟件

　　3.1 硬件配置

　　系統采用 PLC 控制，所有的硬接線點可以通過 PLCs 監視并/或者控制。系統中每個 PLC 都是完全 獨立的控制器，利用所有固件和軟件，在獨立的基 礎上實現全部控制。其中 CUB 和 FAB 空調機房 PLC 采用冗余控制器(不接受軟件冗余)，FAB 其他 部位 PLC 可采用非冗余控制器[6]。 PLCs 控制器和遠程 I/O 之間，采用光纖進行通 信連接以抑制干擾和預防雷擊，且所有硬件模塊應 滿足 ISA-S71.04 G3 防腐標準。

　　系統 PCs 在滿足系 統要求的基礎上采用主流穩定的規格配置。 FMCS 網絡采用冗余網絡，網絡上的本地集線 器/交換機要求帶通風設施，以免過熱。網絡配置管 理器采用 RJ-45 以太網適配器，放在有門的接線盒 里，包括盒和集線器之間的線路。 為了集成系統包和設備包的數據，FMCS 系統 至少應支持以下通信協議和接口：OPC DA&AE、 OLE - DB、Modbus RTU&TCP、Profibus DP&PA、IEC 61850、Profinet I/O、Hart 等。

　　3.2 系統軟件

　　控制系統軟件，可以定義多級別用戶、密碼保 護、安全保證。包含全面制圖功能、報警管理、實時 和歷史記錄，并提供實時過程數據。 FMCS 軟件采用統一的系統平臺，統一的數據 庫，可以實現以下功能：PLC 控制程序編程和下裝、 圖形編輯工具、IEC61131-3 編程語言、數據點配置 和管理、系統診斷和設備管理、歷史趨勢、報警和報 表組態等[7-8]。

　　電路論文投稿刊物：《軟件和集成電路》創刊于1984年，是由中華人民共和國工業和信息化部主管、賽迪工業和信息化研究院主辦的一份IT專業媒體。旨在推動計算機在我國的應用，推動我國軟件產業的建立和發展，促進軟件應用社會化、軟件開發工程化、軟件成果商品化和軟件經營企業化等方面的工作更好開展。

　　4 結 束 語

　　在微電子潔凈廠房工程中應用 FMCS 系統，實 現了將廠務設施相關系統、設備的數據整合集成至 中央監控設備，實現了多系統聯網監控及信息共享， 降低了廠務運維成本及管理難度，有效提升了廠務管理水平。

　　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, 35(1):58-61. QIN Jiandong, LI Ling. Study on ultra clean room for integrated circuit manufacturing[J]. Applications of IC, 2018, 35(1):58-61.

　　[2] 薛首文, 劉昌華. 廠務監控系統在南京中電熊貓液晶項 目中的應用[J]. 通信與廣播電視, 2011(3):40-43. XUE Shouwen, LIU Changhua. FMCS application in G6 TFT-LCD project of Nanjing CEC-PANDA[J]. Communication and Audio and Video, 2011(3):40-43.

　　[3] 姚虹. FMCS 系統在集成電路工廠中的應用[J]. 中國西部 科技, 2011, 10(9):16-17. YAO Hong. Application of FMCS system in integrated circuit factory[J]. Science and Technology of West China, 2011, 10(9):16-17.

　　作者：姚 剛