超纯水系统的监控实现与故障诊断

论文摘要

随着半导体市场的建立和壮大,作为供给半导体生产线不可缺少的超纯水系统成为保障生产的重中之重。在目前生产超纯水的各种各样的先进的水处理设备中时常会出现一些不可预知的故障,最早人们采用故障诊断的方法是人工方法,由工程技术人员或者专家凭经验进行判断,或者是利用专门的仪器进行现场测量得以分析判断,这些方法在大型复杂系统中是不现实的。因此我们要把控制理论、人工智能以及模式识别等学科技术容入到故障诊断技术中去使其成为一门相对独立发展的技术,成为实际大规模复杂系统运行过程中的可靠保障。本文首先通过对生产现场的工艺原理和流程分析,采用GE90系列的PLC对此套超纯水系统自动化控制进行编制,介绍了系统的硬件组成和各个控制回路的控制要求以及程序流程图。针对于在超纯水监控系统实现上采用了组态王6.5软件设计界面,详述了组态王设计监控界面的过程,展示了系统详图、报警图、报表图、曲线图等实时监控图面。作为控制系统,大家熟知的神经网络、模糊数学等这些方法通常需要复杂的计算,并且只有在信息准确、完整的情况下才能得到满意的结果,而实际上人们得到的信息往往不准确、不完整,并且通常设备的某一故障可以体现在所有的特征信号之中,而这些信号之间存在冗余的关系,可能通过某个或少量特征信号就可以完全表征出该故障。因此一种新的处理模糊和不确定性知识的数学工具粗糙集理论成为越来越多科研人员的关注。粗糙集理论是一个有效的工具,主要应用于数据挖掘,其它领域如模糊粗糙集控制、决策分析系统以及医疗诊断、专家系统等方面都有应用,但在故障诊断技术中的应用还不是很多。因此本文尝试研究粗糙集理论在超纯水系统故障诊断中的应用,包括建立基本粗糙集模型,以及故障诊断系统的仿真实验。在介绍了粗糙集的基本概念和理论后,利用收集到的部分数据进行了初步的RS建模、分明矩阵的约简和规则库的建立。最后应用了VB软件作为故障诊断系统开发,作为检验故障诊断系统生成后可行性的平台。通过得到的实验数据进行仿真实验,做到了在保证分类能力不变的情况下冗余信息的消除,降低了计算工作量和减少不确定性因素的影响,在仿真实验结果分析中与实际生产线故障分析相比较,是基本一致的,去除掉了那些冗余的因素,快速的得到了诊断结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景、目的和意义
• 1.2 故障诊断系统的国内外研究状况和发展动态
• 1.3 粗糙集理论在故障诊断技术中的应用
• 1.3.1 粗糙集理论的起源
• 1.3.2 粗糙集在故障诊断中的应用
• 1.4 组态软件在监控系统领域中的发展状况
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 超纯水系统工艺流程
• 2.1 超纯水处理工艺
• 2.1.1 予处理系统的工艺流程
• 2.1.2 反渗透系统工艺
• 2.2 各个工艺设备原理及作用
• 2.2.1 多介质过滤器
• 2.2.2 活性炭过滤器
• 2.2.3 加药装置
• 2.2.4 反渗透装置
• 2.2.5 脱氧膜组
• 2.2.6 电除盐装置
• 2.2.7 去TOC装置
• 2.2.8 抛光混床
• 2.3 超纯水系统报警设置
• 2.3.1 予处理流程
• 2.3.2 反渗透系统
• 2.3.3 精除盐系统
• 2.3.4 超纯水系统
• 第三章 超纯水系统硬件设计及PLC控制
• 3.1 控制系统的硬件组成
• 3.2 控制要求
• 3.3 软件设计
• 3.4 举例说明主要控制回路
• 第四章 超纯水监控系统的实现
• 4.1 系统监控原理
• 4.2 监控系统的意义
• 4.3 从常规监控到智能监控
• 4.4 组态王软件的介绍
• 4.5 组态王的工作原理
• 4.6 组态王软件的组成
• 4.7 组态王建立应用程序的一般步骤
• 4.8 超纯水系统的组态过程
• 4.9 总结
• 第五章 粗糙集理论基础
• 5.1 粗糙集理论的现状
• 5.2 粗糙集理论的特点及优势所在
• 5.3 介绍粗糙集的理论基础
• 5.3.1 不可分辨关系
• 5.3.2 粗糙集的下近似、上近似
• 5.3.3 知识的简化
• 5.3.3.1 约简与核
• 5.3.4 决策表
• 5.3.5 决策表的简化
• 5.4 粗糙集理论用于故障诊断的意义
• 5.4.1 传统故障诊断技术
• 5.4.2 故障诊断问题存在的特点
• 第六章 粗糙集理论在超纯水系统故障诊断中的应用
• 6.1 故障样本粗糙集模型的建立
• 6.2 故障样本原始决策表的获取
• 6.3 不确定性知识的粗集推理
• 6.4 系统的实现
• 6.5 结论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢