基于MAU和DCC的半導(dǎo)體潔凈室恒溫恒濕控制系統(tǒng)和控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)，尤其涉及一種基于mau和dcc的半導(dǎo)體潔凈室恒溫恒濕控制系統(tǒng)和控制方法。

　　背景技術(shù)：

　　半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)工序困難、復(fù)雜，并且其工藝生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)、昂貴，對于其制造環(huán)境的參數(shù)，諸如、溫度、相對濕度、壓力、潔凈度、氣流流型等參數(shù)的要求控制在某個恒定的范圍內(nèi)，上述參數(shù)的穩(wěn)定則是生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、高效率、高質(zhì)量半導(dǎo)體產(chǎn)品持續(xù)運(yùn)營的成功保障。

　　在上述參數(shù)控制中溫度、相對濕度參數(shù)的控制尤為困難，通常潔凈室要求溫度控制在23℃、相對濕度45％，并保證一定的控制精度，但實(shí)際上由于溫度、相對濕度之間存在一定的耦合現(xiàn)象，即在絕對含濕量不變的情況下，溫度升高、相對濕度減少，而溫度降低、相對濕度增加；基于此，在實(shí)施例中，采用以潔凈室要求的溫度、相對濕度計(jì)算出的露點(diǎn)溫度為目標(biāo)控制值，進(jìn)而通過dcc干盤管實(shí)現(xiàn)溫度的控制，避免由于兩者耦合、過程精度控制不夠嚴(yán)格帶來處理過程中冷熱量相互抵消的現(xiàn)象，造成能源的極大浪費(fèi)。因此，亟需一種適用于半導(dǎo)體潔凈室精確易控的恒溫恒濕系統(tǒng)義。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供基于mau和dcc的半導(dǎo)體潔凈室恒溫恒濕控制系統(tǒng)和控制方法，其能解決上述問題。

　　一種基于mau和dcc的半導(dǎo)體潔凈室恒溫恒濕控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括mau室外新風(fēng)濕度處理單元、dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元以及中控單元，所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元和dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元與所述中控單元雙向電訊連接，其中mau室外新風(fēng)濕度處理單元包括依次設(shè)置的初效過濾段、前中效過濾段、預(yù)熱段、第一表冷段、加濕段、第二表冷段、再熱段、風(fēng)機(jī)段、后中效過濾段和高效過濾段，并在所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元上設(shè)置焓值傳感器h、溫度傳感器t、壓差開關(guān)p和電動調(diào)節(jié)水閥v；dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元包括dcc干盤管和電動調(diào)節(jié)水閥v；中控單元通過信號控制線與壓差開關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動調(diào)節(jié)水閥v通過信號控制線連接，并根據(jù)外接環(huán)境調(diào)節(jié)控制以向潔凈室輸送符合溫濕度需求空氣。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段和加濕段之間設(shè)置所述焓值傳感器h。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段和高效過濾段上設(shè)置溫濕度傳感器t。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的初效過濾段和前中效過濾段之間、風(fēng)機(jī)段和后中效過濾段之間、以及后中效過濾段和高效過濾段之間設(shè)置壓差開關(guān)p。

　　壓差開關(guān)p具有現(xiàn)場檢測和遠(yuǎn)傳功能，實(shí)現(xiàn)對初中、高效過濾器的壓差檢測，為其更換提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

　　優(yōu)選的，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的預(yù)熱段上設(shè)置第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，在第一表冷段上設(shè)置第二電動調(diào)節(jié)水閥v2，在再熱段上設(shè)置第三電動調(diào)節(jié)水閥v3，在第二表冷段上設(shè)置第四電動調(diào)節(jié)水閥v4。

　　優(yōu)選的，各電動調(diào)節(jié)水閥v采用具有線性調(diào)節(jié)特性的座閥調(diào)節(jié)閥。所述座閥調(diào)節(jié)閥具有線性調(diào)節(jié)特性、良好的調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)精度。

　　優(yōu)選的，所述加濕段采用噴淋加濕方式實(shí)現(xiàn)，噴淋加濕主機(jī)處于常開狀態(tài)，在夏季及過渡季洗滌空氣，在冬季噴溫水且等焓加濕或增焓加濕。

　　采用上述恒溫恒濕控制系統(tǒng)的控制方法，方法包括以下內(nèi)容。

　　室內(nèi)參數(shù)動態(tài)監(jiān)測，中控單元與壓差開關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動調(diào)節(jié)水閥v通過信號控制線連接，以實(shí)時獲取潔凈室內(nèi)的溫度和相對濕度值。

　　繪制焓濕圖，根據(jù)室內(nèi)溫濕度參數(shù)需求在焓濕圖上按照等焓線和等含濕量線劃分成四個氣象分區(qū)、即空調(diào)工況區(qū)，其中空調(diào)工況i區(qū)為增溫加濕工況、空調(diào)工況ii區(qū)為冷卻加濕工況、空調(diào)工況iii區(qū)和空調(diào)工況iv區(qū)為冷卻除濕工況，且空調(diào)工況ii、iii、iv區(qū)均實(shí)現(xiàn)對空氣的洗滌。空調(diào)工況對應(yīng)不同外界環(huán)境實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度需求控制；針對不同的氣象分區(qū)采用不同的空氣處理方式和控制方法，從而降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

　　mau空調(diào)箱以室內(nèi)需求的溫度、相對濕度計(jì)算得出的露點(diǎn)溫度為目標(biāo)值，根據(jù)空調(diào)工況對應(yīng)不同外接環(huán)境，對室外新風(fēng)參數(shù)進(jìn)行控制，進(jìn)而與經(jīng)過dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達(dá)到潔凈室要求的室內(nèi)溫濕度指標(biāo)。

　　優(yōu)選的，當(dāng)外界環(huán)境空氣處于空調(diào)工況i區(qū)時，對室外空氣進(jìn)行升溫加濕處理：關(guān)閉第一表冷段的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2、再熱段上的第三電動調(diào)節(jié)水閥v3，打開預(yù)熱段上的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1、加濕段處溫水噴淋加濕主機(jī)，根據(jù)加濕段前的焓值傳感器h的焓值控制預(yù)熱段上第一電動調(diào)節(jié)水閥v1的開度，通過高效過濾段下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設(shè)定值控制再熱段處第三電動調(diào)節(jié)v3的開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，當(dāng)外界環(huán)境空氣處于空調(diào)工況ii區(qū)時，對室外空氣進(jìn)行冷卻加濕處理：關(guān)閉預(yù)熱段上的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，打開第一表冷段的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2以及加濕段處的噴淋加濕主機(jī)，根加濕段前的焓值傳感器h的焓值控制第一表冷段的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2的開度，避免開度過小、呈現(xiàn)空氣過熱的現(xiàn)象，導(dǎo)致室外新風(fēng)經(jīng)過噴淋加濕后出現(xiàn)過濕的現(xiàn)象(以期經(jīng)過噴淋加濕后空氣的露點(diǎn)溫度達(dá)到目標(biāo)值)，尚需再進(jìn)行冷卻除濕處理，造成能源的極度浪費(fèi)；進(jìn)而通過高效過濾段下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設(shè)定值控制再熱段處第三電動調(diào)節(jié)v3的開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，當(dāng)外界環(huán)境空氣處在空調(diào)工況iii區(qū)和空調(diào)工況iv區(qū)時，對室外空氣需進(jìn)行冷卻除濕處理：關(guān)閉預(yù)熱段的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，打開第一表冷段的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2、第二表冷段上的第四電動調(diào)節(jié)水閥v4、以及加濕段處的噴淋加濕主機(jī)，根據(jù)第一表冷段處表冷盤管后的設(shè)定溫度調(diào)整第二電動調(diào)節(jié)水閥v2的開度，利用中溫冷凍水降低被處理空氣的溫度、含濕量，再通過加濕段處噴淋室對空氣的洗滌、凈化，根據(jù)送風(fēng)露點(diǎn)調(diào)節(jié)內(nèi)有低溫冷凍水的第二表冷段處第四電動調(diào)節(jié)水閥v4開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　優(yōu)選的，室內(nèi)溫濕度需求控制全年以送風(fēng)露點(diǎn)值作為控制目標(biāo)值表征的濕度進(jìn)行優(yōu)先控制，其中，送風(fēng)露點(diǎn)的確定和修正公式為：

　　其中：td為室外空氣在t溫度下、f相對濕度下的露點(diǎn)溫度；

　　e＝es*f*0.01，e為t℃空氣在f％相對濕度下的水蒸氣壓力pa，es為t℃空氣在水面t>0℃或冰面t≤0℃的飽和水蒸氣壓力pa；

　　e0為0℃空氣的飽和水蒸氣的分壓力，a、b為系數(shù)，t>0℃時，取水面值a＝7.5、b＝237.3；t≤0℃時，取水面值a＝9.5、b＝265.5。

　　相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：控制系統(tǒng)通過設(shè)置不同的傳感器和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行信號實(shí)時采集和控制，mau空調(diào)箱以室內(nèi)需求的溫度、相對濕度計(jì)算得出的露點(diǎn)溫度為目標(biāo)值對室外新風(fēng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，進(jìn)而與經(jīng)過dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達(dá)到潔凈室要求的溫濕度指標(biāo)；系統(tǒng)和方法具有較高的控制精度和節(jié)能性、控制邏輯清晰、工程項(xiàng)目的實(shí)用性強(qiáng)，能夠很好的解決半導(dǎo)體潔凈室經(jīng)常出現(xiàn)的控制精度不夠而產(chǎn)生的冷熱抵消問題。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明實(shí)施例中mau室外新風(fēng)濕度處理單元結(jié)構(gòu)圖；

　　圖2為本發(fā)明涉及實(shí)施例中室外新風(fēng)在焓濕圖上空調(diào)分區(qū)示意圖。

　　圖中：1、初效過濾段；2、前中效過濾段；3、預(yù)熱段；4、第一表冷段；5、加濕段；6、第二表冷段；7、再熱段；8、風(fēng)機(jī)段；9、后中效過濾段；10、高效過濾段；v1/v2/v3/v4、電動調(diào)節(jié)水閥；p、壓差開關(guān)；t、溫濕度傳感器；h、焓值傳感器。

　　具體實(shí)施方式

　　為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

　　一種基于mau和dcc的半導(dǎo)體潔凈室恒溫恒濕控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括mau室外新風(fēng)濕度處理單元、dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元以及中控單元，所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元和dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元與所述中控單元雙向電訊連接。

　　參見圖1，其中mau室外新風(fēng)濕度處理單元包括依次設(shè)置的初效過濾段1、前中效過濾段2、預(yù)熱段3、第一表冷段4、加濕段5、第二表冷段6、再熱段7、風(fēng)機(jī)段8、后中效過濾段9和高效過濾段10，初效過濾段1的前端或上游為進(jìn)風(fēng)段，高效過濾段10的后端或下游為出風(fēng)段，圖中箭頭表述氣流方向。

　　進(jìn)一步的，在所述mau室外新風(fēng)濕度處理單元上設(shè)置焓值傳感器h、溫度傳感器t、壓差開關(guān)p和電動調(diào)節(jié)水閥v。

　　圖未示的，dcc室內(nèi)回風(fēng)溫度處理單元包括dcc干盤管和電動調(diào)節(jié)水閥v。

　　參見圖1，一個實(shí)施例中，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的預(yù)熱段3上設(shè)置第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，在第一表冷段4上設(shè)置第二電動調(diào)節(jié)水閥v2，在再熱段7上設(shè)置第三電動調(diào)節(jié)水閥v3，在第二表冷段6上設(shè)置第四電動調(diào)節(jié)水閥v4。

　　具體實(shí)施例中，各電動調(diào)節(jié)水閥v采用但不限于具有線性調(diào)節(jié)特性的座閥調(diào)節(jié)閥。所述座閥調(diào)節(jié)閥具有線性調(diào)節(jié)特性、良好的調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)精度。

　　中控單元通過信號控制線與壓差開關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動調(diào)節(jié)水閥v通過信號控制線連接，并根據(jù)外接環(huán)境調(diào)節(jié)控制以向潔凈室輸送符合溫濕度需求空氣。

　　其中，在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段4和加濕段5之間設(shè)置所述焓值傳感器h，在冬季實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的焓值控制，避免預(yù)熱段3處第一電動調(diào)節(jié)水閥v1開度過大導(dǎo)致空氣過熱。在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的第一表冷段4和高效過濾段10上設(shè)置溫濕度傳感器t，通過溫濕度傳感器t的數(shù)據(jù)采集，在冬季，mau空調(diào)箱停止運(yùn)行時，防止盤管凍裂；在其他季節(jié)實(shí)現(xiàn)對表冷盤管處第二電動調(diào)節(jié)水閥v2的調(diào)節(jié)。在mau室外新風(fēng)濕度處理單元的初效過濾段1和前中效過濾段2之間、風(fēng)機(jī)段8和后中效過濾段9之間、以及后中效過濾段9和高效過濾段10之間設(shè)置壓差開關(guān)p。

　　其中，壓差開關(guān)p具有現(xiàn)場檢測和遠(yuǎn)傳功能，實(shí)現(xiàn)對初中、高效過濾器的壓差檢測，為其更換提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

　　進(jìn)一步的，加濕段5采用噴淋加濕方式實(shí)現(xiàn)，噴淋加濕主機(jī)處于常開狀態(tài)，在夏季及過渡季洗滌空氣，在冬季噴溫水且等焓加濕或增焓加濕。

　　采用上述恒溫恒濕控制系統(tǒng)的控制方法，方法包括以下內(nèi)容。

　　室內(nèi)參數(shù)動態(tài)監(jiān)測，中控單元與壓差開關(guān)p、溫濕度傳感器t、焓值傳感器h、電動調(diào)節(jié)水閥v通過信號控制線連接，以實(shí)時獲取潔凈室內(nèi)的溫度和相對濕度值。

　　繪制焓濕圖，參見圖2，根據(jù)室內(nèi)溫濕度參數(shù)需求在焓濕圖上按照等焓線和等含濕量線劃分成四個氣象分區(qū)、即空調(diào)工況區(qū)，其中空調(diào)工況i區(qū)為增溫加濕工況、空調(diào)工況ii區(qū)為冷卻加濕工況、空調(diào)工況iii區(qū)和空調(diào)工況iv區(qū)為冷卻除濕工況，空調(diào)工況對應(yīng)不同外界環(huán)境實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度需求控制；適宜的分區(qū)即避免了分區(qū)過多造成傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備的增加帶來初投資的增加、又避免了分區(qū)過少而出現(xiàn)冷熱抵消的現(xiàn)象。

　　其中，等焓線作為冬夏季轉(zhuǎn)換的分界線，等含濕量線作為噴淋加濕、洗滌空氣的分界線。

　　針對不同的氣象分區(qū)采用不同的空氣處理方式和控制方法，從而降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

　　mau空調(diào)箱以室內(nèi)需求的溫度、相對濕度計(jì)算得出的露點(diǎn)溫度為目標(biāo)值，根據(jù)空調(diào)工況對應(yīng)不同外接環(huán)境，對室外新風(fēng)參數(shù)進(jìn)行控制，進(jìn)而與經(jīng)過dcc處理的回風(fēng)進(jìn)行混合，從而達(dá)到潔凈室要求的室內(nèi)溫濕度指標(biāo)。

　　具體的，當(dāng)外界環(huán)境空氣處于空調(diào)工況i區(qū)時，對室外空氣進(jìn)行升溫加濕處理：關(guān)閉第一表冷段4的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2、再熱段7上的第三電動調(diào)節(jié)水閥v3，打開預(yù)熱段3上的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1、加濕段5處溫水噴淋加濕主機(jī)，根據(jù)加濕段5前的焓值傳感器h的焓值控制預(yù)熱段3上第一電動調(diào)節(jié)水閥v1的開度，通過高效過濾段10下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設(shè)定值控制再熱段7處第三電動調(diào)節(jié)v3的開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　當(dāng)外界環(huán)境空氣處于空調(diào)工況ii區(qū)時，對室外空氣進(jìn)行冷卻加濕處理：關(guān)閉預(yù)熱段3上的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，打開第一表冷段4的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2以及加濕段5處的噴淋加濕主機(jī)，根加濕段5前的焓值傳感器h的焓值控制第一表冷段4的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2的開度，避免開度過小、呈現(xiàn)空氣過熱的現(xiàn)象，導(dǎo)致室外新風(fēng)經(jīng)過噴淋加濕后出現(xiàn)過濕的現(xiàn)象(以期經(jīng)過噴淋加濕后空氣的露點(diǎn)溫度達(dá)到目標(biāo)值)，尚需再進(jìn)行冷卻除濕處理，造成能源的極度浪費(fèi)；進(jìn)而通過高效過濾段10下游出風(fēng)段的溫濕度傳感器t溫度設(shè)定值控制再熱段7處第三電動調(diào)節(jié)v3的開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　當(dāng)外界環(huán)境空氣處在空調(diào)工況iii區(qū)和空調(diào)工況iv區(qū)時，對室外空氣需進(jìn)行冷卻除濕處理：關(guān)閉預(yù)熱段3的第一電動調(diào)節(jié)水閥v1，打開第一表冷段4的第二電動調(diào)節(jié)水閥v2、第二表冷段6上的第四電動調(diào)節(jié)水閥v4、以及加濕段5處的噴淋加濕主機(jī)，根據(jù)第一表冷段4處表冷盤管后的設(shè)定溫度設(shè)定，優(yōu)選為16-18℃，調(diào)整第二電動調(diào)節(jié)水閥v2的開度，利用中溫冷凍水降低被處理空氣的溫度、含濕量，再通過加濕段5處噴淋室對空氣的洗滌、凈化，根據(jù)送風(fēng)露點(diǎn)調(diào)節(jié)內(nèi)有低溫冷凍水的第二表冷段6處第四電動調(diào)節(jié)水閥v4開度，進(jìn)而使達(dá)到目標(biāo)參數(shù)的新風(fēng)送至潔凈室回風(fēng)夾道底部時與經(jīng)dcc干盤管處理后的回風(fēng)均勻混合送至潔凈室。

　　進(jìn)一步的，室內(nèi)溫濕度需求控制全年以送風(fēng)露點(diǎn)值作為控制目標(biāo)值表征的濕度進(jìn)行優(yōu)先控制，其中，送風(fēng)露點(diǎn)的確定和修正公式為：

　　其中：td為室外空氣在t溫度下、f相對濕度下的露點(diǎn)溫度；

　　e＝es*f*0.01，e為t℃空氣在f％相對濕度下的水蒸氣壓力pa，es為t℃空氣在水面t>0℃或冰面t≤0℃的飽和水蒸氣壓力pa；

　　e0為0℃空氣的飽和水蒸氣的分壓力，a、b為系數(shù)，t>0℃時，取水面值a＝7.5、b＝237.3；t≤0℃時，取水面值a＝9.5、b＝265.5。

　　其中，溫冷凍水的能效要低于中溫冷凍水的能效，因此通過ai算法和控制策略的調(diào)整可以最大程度的實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

　　進(jìn)一步的，噴淋加濕主機(jī)常年開啟，在冬季實(shí)現(xiàn)等焓(增焓)加濕的功能、其余季節(jié)實(shí)現(xiàn)洗滌空氣的作用。

　　最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。