摘要：随着电子工业的发展，国内TFT-LCD（液晶面板）半导体行业也出现与日俱增的局面。投资大，风险高是建设半导体厂房的一大特点，作为支持生产工艺稳定运行的工艺(制程)冷却水系统(PCW),本文主要阐述控制系统中的逻辑问题及故障保护。
关键词：PCW,控制说明，故障保护
一、系统概述
1.工艺冷却水系统(PCW），亦称制程冷却水系统。主要用于冷却工艺设备，简单来说就是工艺设备的空调系统。
2.系统组成
a.板式换热器
b.变频水泵
c.冷冻水、冷却水（PCW）侧水管
d.过滤器
e.电气部分：变频器电柜
f.控制部分：冗余PLC，高精度温度传感器，高精度压力传感器，气动二通阀
3.基本原理
PCW系统中有冷冻水和冷却水这两个相对独立的系统，冷冻水由冷冻机提供，冷冻水与冷却水进行热交换，使冷却水降温从而降低设备的温度。
.从生产设备抽水经水泵至板式换热器通过控制冷冻水的量来保证PCW的水温，通过过滤器后送至生产线设备，再回到水泵。构成PCW闭式循环。冷冻水侧直接回冷冻机。
PCW水箱作为PCW系统的补水系统。[1]数值恒定重要性
4.自动控制部分
变频器[2]
PCW的主要参数是工艺水侧的供水温度和供水压力
水温？压力值？波动范围
二、控制及故障保护逻辑
1.温度控制：PLC采集工艺冷却水侧的温度传感器TS1信号，经过PID运算输出4—20mA信号给冷冻水侧的阀门V1，控制V1的开度，保证工艺冷却水侧的出水温度恒定。（较清晰版的图）
2.故障保护：
a.传感器故障：如果温度传感器TS1出现故障（采样值已经超出量程范围），PLC立即停止PID运算，锁定输出值，阀门开度应保持在温度传感器TS1发生故障前最后一刻的开度，立刻中控室发出报警讯号。
b.PLC故障：1.主CPU故障，应立即自动切换至备用CPU运行，切换过程中，阀门输出值和PID的参数保持不变，立刻中控室发出报警讯号。
2.AI模块故障，PLC立即停止PID运算，锁定阀门输出值，立刻中控室发出报警讯号。
3.AO模块故障，AO模块设置成保持最后值，保证阀门的开度保持在故障前一刻的位置不动。
c.气动阀门故障：气源丢失或定位器故障，阀门应保持故障前一刻的开度。采集阀门反馈信号，当控制信号和反馈信号相差大于10%，立刻中控室发出报警讯号。
3.压力控制：PLC采集工艺冷却水供水侧的压力传感器PT01，PT03，PT04，PT05的信号，（较清晰版的图）经过PID运算输出4—20mA信号给变频器和供回水之间的压差旁通阀V5，保证工艺冷却水侧的出水压力恒定。
4.控制逻辑：
1.PLC采集末端主管压力PT04和PT05的信号计算平均值后，经过PID运算输出信号给变频器的频率输入点，控制运行的变频器的频率。
2.PLC采集主管压力PT01的信号，经过PID运算输出信号给压差旁通阀V5.
故障保护：
a.传感器故障：
1.末端主管压力PT04（或PT05）故障（超出量程范围），PLC立即跳出平均值计算程序，直接用PT05（或PT04）的信号，控制频率器的频率，立刻中控室发出报警讯号。
2.末端主管压力PT04和PT05故障（超出量程范围），PLC立即切换至主管压力PT03的信号控制频率器的频率，立刻中控室发出报警讯号。
3.主管压力PT03，PT04和PT05同时发生故障，PLC立即切换至人为设定的采样信号（比设定值小1公斤）控制频率器的频率，使变频器的频率缓慢增大，立刻中控室发出报警讯号。
b.PLC故障：
1.主CPU故障，应立即自动切换至备用CPU运行，切换过程中，频率输出值和PID的参数保持不变，立刻中控室发出报警讯号。
2.AI模块故障，PLC立即停止PID运算，锁定频率输出值，立刻中控室发出报警讯号。
3.AO模块故障，AO模块设置成保持最后值，保证变频器频率保持在故障前一刻的位置不动。
c.变频器和水泵故障：
1.变频器故障：PLC监视变频的运行状态，频率反馈和电流，当PLC接受到变频器的故障信号，滤过0.5秒后，立即按顺序自动启动备用水泵（备用水泵的条件：停止的水泵在远程自动状态且没有故障）备用水泵启动后，延时1分钟，停止故障的水泵，立刻中控室发出报警讯号。
2. 变频器的频率控制信号丢失（频率控制信号设置为4—20mA,对应0—50Hz,如果频率控制信号从正常值瞬间跳跃至4mA以下，即默认为控制信号丢失），变频器应设置断线频率保持功能，当频率控制信号丢失，变频器的频率保持在丢失前一刻的频率不变。
3.水泵故障，a.正常情况下水泵故障会反馈给变频器，变频器会发出故障信号，PLC会执行.变频器故障的程序.
b.当水泵发生故障变频器还在继续运行时，末端主管压力低于设定值，PLC经过PID运算后，会自动增加运行水泵的频率，使末端主管压力等于设定值，如果运行水泵的频率已经增加到最大频率（50Hz）, 末端主管压力还是低于设定值，PLC立即发出指令立即按顺序自动启动备用水泵，维持供水压力稳定，同时PLC监视频率反馈和电流反馈，当电流反馈超出报警设定值时，立刻中控室发出报警讯号。
4.PLC断电故障 PLC突发断电后，变频器锁定当前运行状态，阀门开度保持不变（阀门型号）。PLC上电后检测当前运行状态并发出当前指令，开始计算PID
3.水箱水位控制
补水水箱内安装液位传感器，信号反馈至PLC模块，监视水箱液位和控制补水阀开关。
液位设置4段控制点，低低液位，低液位，高液位，高高液位。（水箱图示）
当液位低于低液位时，打开RO水的补水阀门，高于高液位时，关闭RO水的补水阀门。
当液位低于低低液位时，同时打开RO水和自来水的补水阀门，高于高液位时，关闭RO水和自来水的补水阀门，立刻中控室发出报警讯号。
当液位高于高高液位时，强制关闭RO水和自来水的补水阀门，立刻中控室发出报警讯号。
如果液位传感器故障（超出量程范围或采集到信号超出水箱高度）时，强制关闭RO水和自来水的补水阀门，立刻中控室发出报警讯号。
RO水和自来水的补水阀门，具备自动复位功能，当正在补水的过程中，阀门电源或控制信号丢失，补水阀门自动关闭。
参考文献：[1]，某TFT厂房工艺冷却水系统设计思考
陆耀庆，实用供热空调设计手册 1997
[2] 变频器参数手册
S7-400+CPU+技术规范参考手册
S7-400编程参考手册