半导体厂务系统自动化.ppt

按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,按一下以編輯母片標題樣式,半導體廠廠務系統自動化,劉聖元,大綱,控制系統分類,半導體廠內自動化系統區分,無塵室自動化系統簡介,半導體廠務系統簡介,廠務監控系統設計,廠務系統自動化整合,廠務系統管理,Q&A,控制系統分類,DCS(Distributed Control System),PLC(Programmable Logic Controller),PAC(Programmable Application Controller)PC-Based,DCS,架構圖,DCS,系統,分散系統,集中控制,資料,/,資訊集中整合,整合度高,系統封閉PLC,架構圖,PLC,系統,分散系統,分散控制,需整合系統統整各系統,介面較多,資料須整合系統整合管理,系統封閉,但現行系統多有開放的架構與介面,PAC,PAC,PAC,系統,類似於,PC-Based,的控制器,各個系統模組化設計,提高可信賴度,可用,PLC,開發語言與高階語言開發程式,應用度更高,可建立資料庫,介面開放,PC-Based,PC-Based controller,整合受控系統的訊號於,PC,板上,一般利用通訊方式控制系統,如,VFD,的控制,圖示的,PC-Based,控制器具有,Serial Port,及,DI/O,控制接點,可控制少量硬體點,半導體廠內自動化系統區分,辦公室自動化系統,Module,自動化系統,Facility,自動化系統,MIS-Office,Office Automation,CIM-FAB,Module Automation,FMCS-Facility,Facility Automation,辦公室自動化系統,建立辦公室網路系統,辦公室,PC,及周邊設備,(,如印表機,繪圖機,掃瞄器,),管理,文件系統,如郵件,申請,簽核,公佈欄,ERP,企業資源管理,企業入口網站,廠區網路連線,廠區防火牆管理,Module,自動化系統,建立,CIM,網路系統,(FAB,內相關網路,),建立,EAP,網路連線,擷取,Tool,資訊,MES(Manufacture Executing System),設定與執行製造流程執行,Tool,現況監控,如,Run,PM,Warm S/D,Cold S/D,APC(Advanced Process Control),收集即時製程參數,監控,Tool,狀態,UPC(Pump/Local Scrubber),資料收集監控,EIM(Engineering Information Management),收集測試及實驗數據進行,SPC,分析及各種統計手法,Module,自動化系統,(,續,),AMHS(Automated Material Handling System),Tool,間,Lot,自動化傳送,設定最佳路徑,自動化傳輸,設備應用程式,EAP(Equipment Application Program),一個介於無塵室內設備與,CIM,系統之間的界面,透過介面自設備取得資料以提供相關資訊系統應用,降低現場人員的負擔,與,AMHS,整合,達成無塵室完全自動化,EAP System,APC,MES,AMHS,EAP,介面圖,EAP,透過半導體設備通用的介面與機台交換資料,HSMS,SECSII,GEM,其他,SEMI,所訂定的,Protocol,Tool,Tool,Tool,APs,SECSII,EAP,APC,MES,EIM,AMHS,SECSII,一種固定格式的通訊協定,讓設備與,EAP,之間可以交換訊息,HSMS,-High,Speed,SECS,Message,Service,一種透過,TCP/IP(Ethernet),介面,讓,EAP,與設備間可高速交換訊息的通訊協定,GEM,General Equipment Model,驅動設備於各式狀況下去進行特定的動作,這個標準對於,EAP,來說定義著設備點的狀況,其他,SEMI,標準,Carrier Management,Process Job Management,Control Job Management,Carrier Handoff,半導體廠務系統簡介,半導體廠務系統簡介,主要系統,水處理系統,電力系統,氣體供應系統,化學供應系統,機電與附屬系統,無塵室控制系統,半導體廠務系統簡介,附屬系統,火警探測防護系統,極早期偵煙探測系統,廣播系統,門禁系統,C,CTV,影像監視系統,地震偵測系統,LED,電子看板系統,LAU,區域警報系統,SMS,簡訊系統,電話系統,半導體廠務系統簡介,-,水處理系統,水處理系統,DI(UPW),DI,前段處理系統,DI,中段處理系統,DI,後段處理系統,Reclaim,水處理系統,廢水處理系統,半導體廠務系統簡介,-,電力系統,電力系統,GIS,氣體絕緣系統,MTRU,主變壓器單元,EPS,緊急發電系統,CPS,動態不斷電系統,HV/LV,高低壓盤供電系統,半導體廠務系統簡介,-,氣體供應系統,氣體供應系統,Gas Cabinet/Gas Rack,系統,VMB(Valve Manifold Box)/VMP(Valve Manifold Panel),系統,Bulk Gas Supply System,CQC(Continuous Quality Control),偵測器系統,Vertex MDA,紙帶式毒氣偵測器,Drager Detector,電化學式毒氣偵測器,半導體廠務系統簡介,-,化學供應系統,化學供應系統,一般化學品供應系統,POU,分配系統,Slurry,供應系統,SC-1,供應系統,半導體廠務系統簡介,-,機電與附屬系統,機電與附屬系統,冰水系統,PCW,系統,PV,系統,HV,系統,柴油供應系統,天然氣供應系統,一般空調系統,半導體廠務系統簡介,-,無塵室系統,無塵室系統,MAU(Modular air handling unit),TT/HT(Temperature/Humidity),Exhaust(AEX,BEX,VEX,GEX),FFU(Fan Filter Unit),FID(Flame Ionization Detector,揮發性有機廢氣分析設備,VOC,ACID),廠務監控系統設計,廠務系統設計之目的,提供製程設備適當的無塵室環境及中央供應系統,水系統提供品質穩定並符合需求的去離子水供應廠務系統,/Module Tool,電力系統提供穩定電力供應廠務系統,/Module Tool,氣化系統提供品質穩定並符合需求氣體及化學品供應,Module Tool,空調系統控制穩定的無塵室環境,包括溫度,/,溼度之穩定控制,提供,Module Tool,製程之後續處理,如廢水,/,廢液,/,廢氣,提供未來擴充之空間與需求,提供舒適之辦公環境,廠務監控系統設計,Module Tool,設計與需求,Facility,系統依據,Tool/Facility,設計功能,建立功能需求表,Facility,依據設計功能設計設備,建立設備需求表,設備整體規劃與系統介面協調,依據功能需求,/,設備設計,I/O,建立,I/O,需求,MatrixA,廠務監控系統設計,監控規劃,控制器架構,網路架構,圖控架構,監控設計,控制器程式設計,圖控程式設計,資料庫需求,報表規劃,初步測試,I/O,點對點測試,功能測試與驗證,連動測試,系統上線,A,廠務監控系統設計,-,設計例,設計例,特殊氣體供應系統,(Special Gas Supply),Module Tool,提供需求,由,Central,供應之氣體種類,本例以,5%B2H6,之需求為例,Facility,依據需求,Gas Type,設計系統功能,含,Life Safety System,此氣體供應系統包含主供應端備援,需監控氣瓶櫃,/VMB,之狀態,氣瓶櫃,/VMB,之,Shutdown/Fault,狀態,必須要有絕對之正確性,Tool,點供應端需要壓力狀態,無須壓力值回傳,由主供應端,分配端,系統可供應八個,Tool,點,此氣體為毒性氣體,需要有偵測,/,連鎖安全機制設計,廠務監控系統設計,-,設計例,建立需求之氣瓶櫃,/,氣瓶架,VMB/VMP,偵測器設備,氣瓶櫃設計為雙供應端,氣瓶櫃,/VMB,狀態監控採用通訊設計,需監控氣瓶櫃,/VMB,之,Shutdown/Fault,狀態,以硬體點設計,Tool,點需要有,Pressure Switch(PS),依據,Tool,需求,建立,VMB,每個,VMB,可供應,8,個,Tool,點,此系統為毒性氣體,需要使用,Vertex MDA,偵測器,毒氣警報系統需要使用到,LED,顯示,蜂鳴器,警示燈,廣播系統,緊急狀態需要及時發送簡訊至相關人員,PHS,建立,I/O Matrix,依據氣瓶櫃,/VMB,需監控項目設計監控點位,氣瓶櫃,/VMB,之,Shutdown/Fault,狀態使用,PLC,之,DI,設計,Tool,點之,Pressure Switch,採用通訊設計,有一個監控點,廠務監控系統設計,-,設計例,毒氣偵測點位包含,Tool Exhaust,點,無塵室環境點,VMB Exhaust,點,氣瓶櫃,Exhaust,點,Vertex MDA,之輸出連接到,PLC,並提供通訊點可監測狀態,毒氣偵測連動需求需Shutdown,上層供應端,被,Shutdown,之設備為氣瓶櫃,VMB,需要有,DO,點,毒氣系統連動需要推動廣播系統,有一個,DO,點,毒氣系統連動需要推動蜂鳴器,警示燈,有兩個,DO,點,緊急警報需要發送簡訊,需有通訊介面,廠務監控系統設計,-,設計例,監控規劃,氣瓶櫃,/VMB/TS/Vertex MDA,監控,/,簡訊發送系統需要,Ethernet,網路,氣瓶櫃,/VMB/TS/Vertex MDA,監控使用,OPC,介面整合,簡訊發送系統利用圖控與簡訊資料庫整合,氣瓶櫃,/VMB,硬體點,/,各連動系統需要,PLC DI/O,點,Vertex MDA,控制需要,Profibus連線,PLC,架構設計為,Redundant,PLC,系統直接與,PA,整合介面,氣瓶櫃,/VMB&TS/Vertex MDA,分別設計圖控畫面及流程畫面整合整體系統,廠務監控系統設計,-,設計例,監控設計,PLC,程式設計,I/O Server,設計,/,設定,PLC,通訊設定,OPC,通訊設定,圖控程式設計,Alarm Log,資料庫設定,工業用資料庫資料設定資料收集,I/O,點對點測試,功能連動測試,系統上線,廠務監控系統設計,分層架構,【Level-0】,設備層：包含了廠務各系統之相關設備,例如馬達、泵浦、閥、,Detector,、,Sensor,【Level-1】,控制層：本層含括各類型的控制器,如,PLC,、,Micro Controller,、,VFD,、,MMI,、控制用,PC,【Level-2】,監控層：當作控制器與圖控系統間之閘道與圖控系統用以提供使用者適當的操作介面,如,I/O Server,、,SCADA,、,HMI,【Level-3】,管理層：用以管理整個廠務監控系統、儲存資料及與其他資訊系統之閘道伺服器,廠務監控系統設計,監控系統複聯,廠務監控系統設計,樹狀網,路架構,廠務監控系統設計,環狀網路架構,廠務監控系統設計,主要系統之監控架構,水處理監控系統,電力監控系統,氣體監控系統,化學監控系統,MEP,監控系統,無塵室監控系統,廠務系統自動化整合,廠務系統整合規劃,Siemens PLC,採用,Ethernet,網路連線整合,利用,Applicom Card,將,PLC,資料與上層圖控進行資料收集與交換,如水處理監控、氣體系統監控、化學系統監控、,MEP,系統監控、無塵室系統監控,其他,PLC,AB SLC-500,、,Omron PLC,採用,Ethernet,網路連線,使用,Intouch Drive,進行整合,如,Slurry,系統,SC-1,系統,因系統採用套裝方式銷售,特定,PLC,採用,serial port(RS485/232),連線,利用,Serial Port to Ethernet,並採用,I/O Driver,進行整合如,EPS,系統,因系統採用套裝方式銷售,廠務系統自動化整合,OPC Drive,整合,OPC(Open Connectivity),係由主要資訊廠商如,Microsoft,HP,Epson,等共同制定的標準,用以整合各類型封閉系統,若能提供,OPC,協定則可進行整合,Power SCADA,提供,OPC Server,則透過圖控所提供之,OPC Client,可進行連線,Fire,VESDA:,透過三惟科技所撰寫之,OPC Server,則透過圖控所提供之,OPC Client,可進行連線,氣體系統之,Gas Cabinet,Gas Rack,VMB,Vertex MDA,等由原廠商提供,OPC Server,則透過圖控所提供之,OPC Client,可進行連線,廠務系統自動化整合,資料庫應用整合,LED,與,CIM Stock,系統整合提供,Stock,資訊,PHS-SMS,提供資料庫介面,可由圖控系統直接整合應用,專用,Drive,整合開發,CCTV,系統透過開發專用,ActivX,元件以提供圖控系統彙總應用,外部資訊系統整合應用,依據各類不同需求進行資料交換整合開發,廠務系統自動化整合,-ERC,ERC,廠務系統自動化整合,-CCTV,CCTV,廠務系統自動化整合,-SMS,SMS,廠務系統自動化整合,-LED,LED,廠務系統自動化整合,-ITM,廠務系統自動化整合,廠務系統管理,權限控管,採用,Windows Domain,管理,工業資料庫,採用工業用資料庫,InSQL,即時收及製程資訊,Alarm,管理,重大,Alarm,之自動簡訊傳送,透過,IE,查詢各系統,Alarm Log,透過,IE,查詢各系統,Alarm Log,之相關統計分析,廠務系統管理,管理自動化,鋼瓶存量資訊自動傳送物料管理部門,鋼瓶可用週期預估,警示自動郵件傳送,鋼瓶更換管理系統,結合,ERP,系統,Module Tool PM,與氣體偵測器系統整合,透過,CIM,資訊系統與圖控之整合,品質監控系統傳送品管單位,報表系統,Web,化,提供更便捷之資訊,廠務監控系統,網域整合管理,半導體廠務系統簡介,-,水處理系統,半導體廠務系統簡介,-,水處理系統,半導體廠務系統簡介,-,水處理系統,半導體廠務系統簡介,-,電力系統,半導體廠務系統簡介,-,電力系統,半導體廠務系統簡介,-,電力系統,半導體廠務系統簡介,-,氣體供應系統,半導體廠務系統簡介,-,氣體供應系統,半導體廠務系統簡介,-,氣體供應系統,半導體廠務系統簡介,-,氣體供應系統,半導體廠務系統簡介,-,化學供應系統,半導體廠務系統簡介,-,化學供應系統,半導體廠務系統簡介,-,化學供應系統,半導體廠務系統簡介,-,機電與附屬系統,半導體廠務系統簡介,-,機電與附屬系統,半導體廠務系統簡介,-,機電與附屬系統,半導體廠務系統簡介,-,機電與附屬系統,半導體廠務系統簡介,-,無塵室系統,半導體廠務系統簡介,-,無塵室系統,半導體廠務系統簡介,-,無塵室系統,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,廠務監控系統設計,-,設計例,System Integration,系統架構需求分析,硬體架構分析規劃,應用功能需求分析,應用功能架構規畫,系統架構需求分析,系統架構需求分析,Discrete Process?,Sequence?State?On/Off?,Transfer Lines,Motor,Switch,Implement method,PLC,IPC,IO,Continuous Process?,Piping monitoring?Tank?Temperature/Pressure/Flow rate/Level?,DCS,Hybrid Control System(PLC&DCS,PAC),系統架構需求分析,符合系統控制功能的要求,單一廠牌產品能符合需求,降低成本,?,系統本身具有之整合能力,與其他系統之整合能力,?,系統架構,資料層,控制層,現場層,硬體架構分析規劃,系統需求需要建構哪些層別,現場設備分布,硬體線,?,通訊線系統控制,控制邏輯規劃,監視與操控,畫面規劃,系統操作需求,系統設定規畫,資料收集與分析,資料庫規劃,資料分析系統,使用介面規劃,系統架構參考,-Siemens,Layers,SCADA,(ProfiNet),Control,Layer,(ProfiBus),Field,AS,Hardwire,系統架構參考,-AB,Layers,SCADA,Ethernet,Control,Layer,-,ControlNet,Field,Layer,DH+,Foundation,Fieldbus,CAN,Bus,Hardwire,系統架構參考,-Adventech,Ethernet,overall,More,integration,devices,/,interface,SCADA,(opertaion),Stations,C/S,Redundant,Internet,Control,Control functions,RIO,P2P,Integration with other systems,Redundant,Field,Equipment functions,interface,communication,Example,Facility System,硬體架構分析規劃,信號種類,:,AIO,DIO,通訊,影像,?,距離考量,通訊方式,:,硬體線路,RS232,RS485/422,Ethernet,Wireless,佈線方式,:,線槽規劃,配管,(EMT,防爆,防蝕,?),佈線種類,通訊線,信號線,電力線,(,干擾問題,),區域條件,溫度,壓力,接地,干擾,