关于无尘车间智能空气净化装置的研究_开题报告

无尘室环境监测系统研究背景

无尘车间及其应用情况

随着现代科技的不断发展，对产品的要求不断提高，对实验结果的精确性不断提高，意识到周围环境的对其影响的重要性，开始不断提高周围环境的特殊性。为了满足制造一定精度的产品及符合某些特殊行业的需要,近年来,一种专门用来制造超精密产品的场所——无尘室,在全球蓬勃发展起来。

所谓无尘车间(Clean Room)，亦称为无尘室或清净室。它是污染控制的基础。控制空气悬浮微粒浓度，从而达到适当的微粒洁净度级别。无尘室是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计之房间。

无尘车间智能空气净化技术的研究背景

在国际上，上世纪六十年代中期,无尘室在美国如雨后春笋涌现在各种工业部门。它不仅用于军事工业,也在电子、光学、微型轴承、微型电机、感光胶片、超纯化学试剂等工业部门得到推广,对当时科学技术和工业发展起了很大的促进作用。七十年代初洁净室的建设重点开始转向医疗、制药、食品及生化等行业。除美国以外,其它工业先进国家,日本、德国、英国、法国、瑞士、前苏联、荷兰等也都十分重视并先后大力发展了洁净技术。六十年代初是中国无尘室技术发展的起步阶段,大致比国外晚了十年。六十年代初至七十年代末,这十多年是中国无尘室技术的起步和奠基阶段。近年,无尘室应用己经发展到在各个行业领域内百花齐放。无尘室技术已经成为工业生产、教学科研和医疗制药等各个领域不可或缺的一项关键技术,使用无尘室技术已逐渐成为保证产品生产环境质量的必要条件,或者说无尘室技术的出现为不同行业找到了一种更好的发展方式。无尘室技术的渗透性还逐渐地体现在一些先进高端的科技领域中,比如生物技术、传感器技术、仿生学等等。因此对于无尘室技术的要求也随着其特定环境而丰富起来。随着这种需求的提高及多样化,结合它的实质是应用空气净化技术改善生产、科研及其环境,对空气质量及尘埃粒子、温度、湿度、压力、噪声、风速和浮游颗粒等微环境进行有效控制的相对密度。无尘室的广泛普及和应用将会推动生产制造部门制造出更高精度和更高质量的产品。无尘室技术水平在某种意义上已成为衡量一个国家和地区科学技术水平和工业水平的一个重要标志。目前,无尘室主要用于集成电路与半导体器件生产制造部门,是无尘室的一大用户,约占整个无尘室应用的50%。

无尘室建造之后,如何时刻保持一个有效的洁净环境成为一个关键的问题。无尘室的智能控制主要从温度、湿度、静压差、微尘粒子数等指标进行实时控制。为此,我们参照国家相关技术标准、规范及部门规定,可以对无尘场所微环境因素及空气质量监测技术级别和判定依据等分别进行研究和智能控制的设计。据国内外预测,随着科系统,以保证产品能在最优化的环境中诞生,因此可以结合先进的新技术来实现无尘车间高效节能化控制这一功能。

无尘车间智能空气净化技术的研究现状及发展趋势

鉴于国内外对无尘室环境要求越来越苛刻,为保证无尘室内的环境质量而作出的高效控制工作越来越重要,因此无尘室环境高效控制行业逐渐跻身于现代高科技产业中。它的最初只是针对特定生产环境要求而设计的洁净空间,发展到现在,逐渐与超精密制造车间融合在一起。自无尘室出现以来,针对它其中的环境控制方法也多种多样,有些利用中央空调、风铃净化系统、增加生产原料净化系统、增加湿度温度控制设备、洁净室循环风的控制等方式方法。均是单一系统，根据实际情况增设控制设备来控制无尘室的洁净度。而更多的无尘车间只做了数据监控系统，而没有相关控制系统，就会经常出现无法生产或因观察数据不及时导致大批量产品报废等现象。目前市场上较为常见的都是这种单一参数控制系统，这将会带来其他未知影响，比如温度控制器无法保证湿度的变化，洁净室循环风系统无法同时保证温度湿度参数控制，现在的工业4.0对智能制造的环境要求苛刻。我们需要对这些控制系统集成化，建立各项参数控制的最优方案。要设计出一个完善的空气净化控制系统,各个部分全面地选择是非常关键的工作。这也是当今空气净化控制发展的一个方向集成性、智能化、兼容性和大容量等。空气净化控制系统的出现,为我们对环境的各项指标有了更精确的了解,以便于无尘室洁净度的有效持续性,使用智能空气净化装置对环境各项参数进行智能高效控制是实现高精密产品制造的重要手段。它的出现及发展也促进了无尘洁净控制领域迈入了一个崭新的阶段。针对现今很多高精密产品生产厂商的无尘车间需要一个更完善的智能空气净化系统,以保证产品能在最优化的环境中诞生,因此可以结合先进的新技术来实现这一功能。

本文是以精密制造无尘室内的环境指标作为研究对象,主要是汽车发动机相关零部件精密制造与智能装配技术。该智能空气净化装置的设计主要是使用单片机为核心控制器实现在无尘室环境内的空气净化系统的设计,有效地利用各种模块集中高效节能地处理无尘环境下的各种标准参量,起到监测和控制无尘室内部环境有利于精密制造及装配的作用。

实施方案及设计提纲

方案确定

本次^范文主要研究如何设计实现无尘室智能空气净化系统,由于具体净化系统选在了高精密汽车零部件生产车间的无尘室,因此主要控制指标适合选择温湿度控制、微尘颗粒数控制。智能空气净化系统核心控制器为单片机,依据控制需求选用的其他模块有存储模块、时钟模块、键盘模块、温湿度监测模块、微尘颗粒监测模块,显示模块、串口模块、通讯模块和电源模块、湿度控制模块、温度控制模块、微尘控制模块。主控部分的单片机用汇编语言来编程,各个监测模块实时采集环境参数,各个控制模块实时调节环境参数，并且实时地在本地界面显示并送到远程监控的上位机,同时系统支持键盘与上位机对历史环境参数数据的查询。用户利用实时环境参数和历史环境参数,监测与分析一段时间内环境的变化趋势,从而达到最适宜的环境状态,保证产品质量为目的。系统的软件实现是基于语言的系统控制程序,主控制程序是系统的核心调度程序,系统运行时主控制程序根据设定的流程完成数据采集、显示、存储和上传。此外,主控制程序实时响应键盘的命令,完成历史数据的查询与追溯。本系统以PC机为上位机,单片机为下位机,因此对于上位机的控制以操作界面来完成对各种复杂的数据处理及对单片机的控制。

设计提纲

第一章绪论。课题研究现状及研究意义等。

第二章无尘室智能空气净化的总体设计方案。通过分析无尘室环境指标的

特点,制定出本设计的总体方案。

第三章下位机系统硬件电路设计。详细论述所选取各个模块的意义,各模

块的工作原理和工作方法,画出设计参考图。

第四章下位机系统软件设计。在语言环境下,详细论述系统整体控制流

程以及各个软件模块的实现。

第五章上位机系统设计。在环境下,详细论述上位机整体设计以及

功能模块的实现

第六章总结。陈述无尘室智能空气净化在生产应用中的发展潜力及发展趋

势。

智能空气净化的意义与应用

无尘车间及其应用情况

无尘室智能空气净化的研究现状和发展趋势

装置总体设计方案

无尘室环境相关质量控制标准

无尘室的控管内容

无尘室微尘颗粒的标准

无尘室温湿度的标准

系统设计方案

各个模块硬件电路设计

单片机简介

温湿度智能控制模块设计

微尘颗粒控制模块的设计

数据采集电路的设计

数据存储模块设计

数据存储模块的选型

存储电路设计

显示与设计

显示模块的选型

显示电路的设计

键盘电路的设计

时钟电路设计

串口电路设计

无线传输模块设计

模块接收

模块电路设计

电源模块设计

电源模块的选型

电源模块电路设计

监测终端控制程序设计

监测终端的软件功能

键盘扫描子模块程序

液晶模块驱动程序

温湿度智能控制程序设计

灰尘颗粒智能控制程序设计

存储模块程序设计

时钟程序设计

通信程序设计

上位机应用程序设计

上位机应用程序设计

上位机应用程序设计流程

上位机应用程序设计

通信命令设计

总结与展望

总结

展望

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