JP2008170142A - 制御システムおよびそのインターフェース - Google Patents

Abstract

【課題】サーバとクリーンルームのためのネットワークまたはハードウエアの故障の場合、緊急の局部的制御を可能とする。
【解決手段】少なくとも１つの動作システムとの間に配置可能なインターフェースについて、インターフェースは、サーバから少なくとも１つの動作システムへ送信された制御信号から制御設定のコピーを記憶するように構成されているメモリと、予め定められた条件が満たされるならば、制御設定の記憶されたコピーに基づいて制御信号を少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されているプロセッサとを有するようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は制御システム及びそのインターフェースに関し、特にサーバとクリーンルームまたはクリーンゾーンのための少なくとも１つの動作システムとの間の制御システム及びそのインターフェースに関する。

ある製造プロセスでは、空気浮遊の汚染物質レベルを減少することが望ましい。例えば半導体製造工場または研究所では、空気浮遊の汚染物質のレベルが厳密な標準よりも下である「クリーンルーム」を使用するのが普通である。例えば米国共通役務庁により開発された米国連邦標準２０９Ｅと国際標準機構により開発されたＩＳＯ 14644-1/2はクリーンルーム及びクリーンゾーンにおける空気浮遊粒子レベルについての空気の清浄度の標準クラスを設定している。

従来技術のクリーンルーム100の１例が図１に示されている。実質的に密封された室内102には天井105上またはその中に取り付けられている一連のファンフィルタユニット（“ＦＦＵ）104から清浄な空気が与えられている。各ＦＦＵ104は空気供給システム106から空気を受取る。各ＦＦＵ104は空気から汚染物質を除去するための少なくとも１つのフィルタを有している。そのフィルタは例えば高効率粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタおよび／または超低浸透度空気（ＵＬＰＡ）フィルタであってもよい。フィルタを通して室内102に入る気流はファンにより制御される。ファンは好ましくはフィルタを通して層流を発生する。ファンは可変速度のＡＣまたはＤＣモータにより駆動されることができる。

各ＦＦＵ104は典型的に室外108および空気供給システム106の圧力よりも高圧である室内102の圧力を生成するように動作される。この過圧力は外部108から、または空気供給システム106内から「汚い」空気または汚染物質が室内102に漏洩するのを防止する。圧力差が高いほど、汚染の可能性は低くなる。

所定のＦＦＵ104が発生する空気流が予期される空気流よりも低い多くの理由が存在する。最も一般的な理由はフィルタが遮断されることである。どんな理由であっても、必要とされる空気流が発生されなければ、クリーンルーム中の圧力は低下する可能性がある。つまり、汚染の可能性が高くなる。

さらに、多数のＦＦＵが存在する設置では、設置の１領域中の状態は別の領域とは異なる可能性がある。例えば１つの領域にガスまたは他の環境的汚染物質が出力される可能性がある。その場合、特定の領域はガスの分散を最小にするために非常に迅速にＦＦＵのスイッチをオフにする必要がある。

従来技術のクリーンルーム制御システム200の１例が図２Ａに示されている。各ＦＦＵ104はネットワーク206と、関連されるプロトコル変換器／ゲートウェイ208を介してサーバ210へ接続されている。サーバ210はさらにネットワーク214を介して１以上のクライアント端末212へ接続されることができる。ＦＦＵ104は各グループ中に２以上のＦＦＵが存在するグループで配置されることができる。各グループはゲートウェイ208を有する。関連グループにおけるＦＦＵに対する命令がＦＦＵに適していないフォーマットまたはプロトコルであるならば、ゲートウェイ208でプロトコル変換が必要となる。

室中の全体の圧力は、クライアント端末及びサーバでロードされたソフトウェアを使用して設定および／または監視されることができる。ソフトウェアは所望ならば個々のＦＦＵの速度が設定されることを可能にし、センサにより検出される実際の速度は記録されることができる。ソフトウェアはしたがって所望の性能を転送するためにネットワークを通して各ＦＦＵを制御する。

しかしながら、ネットワークまたはハードウェアの故障の場合、ＦＦＵの制御は失われる。唯一の対抗策は個々に手作業で制御装置を各ＦＦＵへ接続することであり、それは非常に時間がかかり、汚染を生じる可能性がある。また、個々のＦＦＵまたはＦＦＵのグループの緊急の局部的制御は可能ではない。また、これはエアシャワー、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムを含むがそれに限定されないクリーンルームのその他の動作システムにも適用可能である。

第１の特徴における一般用語では、本発明はクリーンルーム中で、制御システムの各ゲートウェイは中央サーバと同期される制御設定を局部的に記憶しているインターフェースであることを提案する。これはインターフェースが局部的に記憶された設定にしたがって、各動作システムを動作できる利点を有することができる。

第２の独立した特徴では、クリーンルーム中で、制御システムの各インターフェースは動作システムの局部的制御を可能にする制御パネルを有することができる。これはインターフェースが局部化されたユーザ設定にしたがって各動作システムを動作することができる利点を有することができる。

第１の例示的な特徴では、サーバとクリーンルームのための少なくとも１つの動作システムとの間にインターフェースが設けられ、そのインターフェースは、
サーバから少なくとも１つの動作システムへ送信された制御信号から制御設定のコピーを記憶するように構成されているメモリと、
予め定められた条件が満たされるならば、制御設定の記憶されたコピーに基づいて制御信号を少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されているプロセッサとを具備している。

インターフェースはさらにユーザ設定を受信するように構成されたユーザインターフェースを具備し、プロセッサは、制御設定の記憶されたコピーと、ユーザ設定の少なくとも一方に基づいて制御信号を少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されることができる。少なくとも１つの動作システムは、複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムの少なくとも１つであってもよい。ユーザ設定は、単一のファンフィルタユニット、より少数の複数のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループの１つであってもよい。

第２の例示的な特徴では、サーバとクリーンルームまたはクリーンゾーンのための少なくとも１つの動作システムとの間のインターフェースが提供され、そのインターフェースは、
ユーザ設定を受信するように構成されているユーザインターフェースと、
サーバから受信可能な制御設定を記憶するように構成されているメモリと、
予め定められた条件が満たされるならば、記憶された制御設定とユーザ設定の少なくとも１つに基づいて制御信号を少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されているプロセッサとを具備している。

両特徴では、少なくとも１つの動作システムは複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムの少なくとも１つであってもよい。ユーザ設定は、単一のファンフィルタユニット、より少数の複数のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループのうちの１つであってもよい。複数のファンフィルタユニットは単一のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループから選択されるような方法で配置されることができる。

予め定められた条件はサーバとインターフェースとの間、またはエネーブルされているインターフェースの局部的制御の通信故障に関するものでもよい。

制御信号は第１のプロトコルで動作するように構成されることができ、プロセッサはさらにサーバからの制御信号を第２のプロトコルを有する制御信号に変換するように構成されることができる。インターフェースはさらにプロトコル変換器を受けるように構成されたポートを具備することができ、そのプロトコル変換器は第１のプロトコルを第２のプロトコルへ変換するためのものである。

ユーザインターフェースはタッチスクリーンを含むことができる。メモリはプロセッサに接続されることができる。

第３の例示的な特徴によれば、前述したように少なくとも１つのインターフェースを具備する少なくとも１つの動作システムに対する制御システムが提供される。

複数のインターフェースが存在してもよい。複数のインターフェースはサーバと少なくとも１つの動作システムとの間に位置されることができる。少なくとも１つの動作システムは動作システムネットワークにより複数のインターフェースへ接続されて動作することができる。各インターフェースはさらに制御信号と制御設定を受信するための第１のネットワークインターフェースと、動作システムネットワークへ接続可能な第２のネットワークインターフェースとを具備することができる。制御信号の記憶されたコピーは最後に受信された制御信号のコピーであってもよい。ユーザ設定は制御設定をオーバーライドすることができる。少なくとも１つの動作システムは複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムの少なくとも１つであってもよい。

全ての特徴に対しては、ユーザ設定は複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムの少なくとも１つに対するものであってもよい。

本発明を十分に理解し、それを容易に実施するために、本発明の好ましい実施形態を限定的ではない単なる例示として説明し、説明は添付の図面を参照して行われる。

図２Ｂおよび図３は例示的な実施形態によるクリーンルームの制御システム300を示している。各ＦＦＵまたはＦＦＵ204、304のグループはＦＦＵネットワーク306を介して関連される制御インターフェース308へ接続されている。各インターフェース308は単一のＦＦＵ、ＦＦＵの単一のグループ、複数のＦＦＵ、またはＦＦＵの複数のグループのためのものであることができる。各インターフェース308はサーバ310へ接続されている。サーバ310はネットワーク314を介して１以上のクライアント端末312へ接続されることができる。各インターフェース308は関連された制御パネル316を有することができる。

マスターモータ制御装置203は図２Ｂに示されているように、各ＦＦＵ、ＦＦＵの１グループまたはＦＦＵの複数のグループのために設けられている。各ＦＦＵに対するモータ制御装置はセンサ（図示せず）を介して開ループまたは閉ループ制御を有することができ、所望のモータ速度、所望の空気流、または所望の圧力に基づいて制御でき、（ＤＣモータに対しては）モータ巻線に与えられる可変電圧のように簡単なものであるか、または（誘導またはＰＭＡＣドライブに対しては）さらに複雑な可変周波数ドライブであってもよい。

図４を参照すると、制御パネル316がさらに詳細に示されている。プロセッサ400は例えばＬＣＤタッチパネルのような任意の適切であるタッチパネル402に接続されている。プロセッサ400はまたメモリ404にも接続されている。第１のネットワークインターフェース406はサーバネットワーク314および／または他のインターフェースからデータを受信する。第２のネットワークインターフェース408はＦＦＵネットワーク306に接続する。ポート410は交換可能なプロトコル変換器412に接続するために使用される（異なる変換器がＦＦＵネットワークのプロトコルにしたがってポートに接続される）。両ネットワークインターフェースはプロセッサ402とプロトコル変換器412へ接続される。プロトコルコンプライアンスカード412は全ての必要なプロトコル変換を行い、それによってＦＦＵ304が受信された命令に対して動作を行うことができる。プロトコルコンプライアンスカードスロット410とプロトコルコンプライアンスカードの範囲を有することによって、１つの制御パネルは大きい範囲のＦＦＵとサーバ310に対して使用され、異なるＦＦＵ304／サーバ310用の別々の制御パネルは必要とされない。サーバ310のオペレーティングシステムが変更されるならば、唯一変更を必要とするものはシステムの動作を維持するための各インターフェース308に対するプロトコルコンプライアンスカード412である。外部接続（図示せず）はサーバに対するイーサネット（登録商標）接続と、ＦＦＵグループに対する接続のためのＲＳ485ポートと、電源接続を含んでいる。例えば無停電電源のような電源414は制御パネル316へ電力を供給するために設けられることができる。

インターフェース308の動作が図５でさらに詳細に示されている。通常のサーバ制御モードでは、ＦＦＵ304はサーバ310により制御される。インターフェース308で、サーバ310との通信はチェックされ、サーバ310が接続され正確に機能しているか否かが決定される（通信検査ステップ502）。サーバ310が接続されているならば、サーバ310からの制御設定の同期されたコピーがインターフェースメモリ404中に定期的に記憶される（同期ステップ504）。インターフェースメモリ404は局部制御がＬＣＤタッチパネルからエネーブルされるか否かを記憶するレジスタを含んでいる（局部制御検査ステップ506）。通常のサーバ制御モードでは（サーバ310が接続され局部制御がエネーブルされていない場合）、プロトコル変換器412はサーバネットワークプロトコル、例えばＴＣＰ／ＩＰから制御信号をＦＦＵネットワーク306に対する適切なプロトコル、例えばＲＳ485またはＬＯＮＷＯＲＫＳへ変換する（変換ステップ508）。

サーバ310との通信が何等かの理由で失われたならば、または局部制御がエネーブルされるならば、局部制御は直ちに開始される。プロセッサ400はインターフェースメモリ404中に記憶されている設定からＦＦＵ304を動作するための制御信号を発生する（局部制御ステップ510）。最初には、これらの設定は局部制御が開始される前にサーバ310から受信されたときの最後に記憶され同期された設定である。しかしながら、設定に対する完全な制御はＬＣＤタッチパネル402を使用して行われ、それによってユーザは制御設定をオーバーライドすることができる。例えばユーザは特別なＦＦＵ、ＦＦＵのグループまたはクリーンルーム全体の設定を変更できる（局部設定ステップ512）。ＦＦＵネットワーク306に与えられる信号はＦＦＵまたはＦＦＵグループのアドレスおよびそのアドレスに対する所望の設定を含んでいる。サーバ310が再度接続されるとき、または局部制御が取り消されるとき、インターフェースメモリ404からの制御設定の同期されたコピーは定期的にサーバ310に記憶される（後方向の同期ステップ514）。それ故、インターフェースハードウェア故障またはサーバのハードウェア故障の場合、（サーバ310またはインターフェース308からの）設定は他の位置でバックアップされ、失われない。

ＬＣＤタッチパネル402はクリーンルームの任意の位置に配置されることができ、ワイヤ接続または無線接続を介してインターフェース308へ接続されることができる。これはクリーンルーム内で動作点の調節を容易に行うことを可能にする。これは制御室で動作点を変更する必要性をなくし、クリーンルーム中の変化を別々に検証することができる。これは地域的問題がある場合に、クリーンルームの一部が検査および命令を受け制御室の準備ができていないとき、または他の方法でそれが必要とされるか望まれるならば、クリーンルームの工事中に有用である。

図６は制御パネル616がクリーンルーム内、またはビル全体を通しての他の機能を制御するために使用される別の例示的な実施形態を示している。オペレーティングシステムは前述したように他の各機能のためのものである。他の機能は、ビルの管理システム620、照明システム622、警報システム624、セキュリティシステム626、温度制御システム628、空気流制御システム630、および任意のその他の所望または必要とされるシステム632を含んでいるが、それらに限定されない。これらはグループまたは個別に配置されてもよい。これは前述のＦＦＵ204、304の制御に加えて、またはそれらの代わりであってもよい。この場合のユーザ設定は、ファンフィルタユニット204／304、エアシャワーシステム618、ビル管理システム620、照明システム622、警報システム624、セキュリティシステム626、温度制御システム628、空気流制御システム630、および任意のその他の所望または必要なシステム632の内の１以上のためのものである。

例えば、制御パネル616はエアシャワーシステム618を制御するためにも使用されることができる。エアシャワーシステム618はクリーンルームに対する清浄度への制御ゲートウェイとして動作する。それはクリーンルームに入る人および材料から粒子を除去するように機能する。例えば１０乃至２０個のエアシャワー618のような比較的多数のエアシャワー618が存在する大きいクリーンルームでは、エアシャワー618の適切な動作及び制御はクリーンルームの動作全体で重要である。例えばエアシャワー618の空気の吹込み期間はクリーンルームの清浄度の状態にしたがって調節される必要がある。関連する設定はコンピュータサーバまたは制御パネル616の使用により調節されることができ、その調節は粒子カウントセンサの結果に応じて行われる。異なるエアシャワー618はエアシャワー618の使用パターンに応じて異なる動作をするようにプログラムされることができる。

制御パネル616はエアシャワー618の制御及び監視全体において十分なフレキシブル性と安全ネットを提供し、動作は前述した通りである。

制御パネル616は例えば照明システム622、（粒子のカウントおよび環境制御警報を含めた）警報624、セキュリティシステム626のようなビル管理システム620を制御するためにも使用されることができる。照明622、警報624、セキュリティシステム626のようなビルサービスはしばしばビル管理システム620の一部として制御される。これはこのようなサービスを管理するための効率的または有効な方法を提供する。制御パネル616を使用することによって、ビル管理システム（“ＢＭＳ”）620下で種々のコンポーネントの全体的な制御および監視のためのフレキシブルなシステムを提供することが可能である。

制御パネル616を使用することによって、異なる通信プロトコル下で動作する各コンポーネント622、624、626の問題を解決することができる。これは前述したようにプロトコル変換器の特徴を使用することにより行われることができる。

ＢＭＳ620の故障の場合、種々のサービスの動作が依然として前述の方法で制御されることができる。このようにして、ＢＭＳ620の回復時に、全ての変更が自動的にシステムへ更新されることができる。

制御パネル616は温度628と空気流監視および／または制御システム630へも接続され、それらを制御することができる。温度および空気流はクリーンルーム中で製造される製品が通常温度の変化に対して敏感であるので、クリーンルームシステムで最も重大な要素の一部である。許容可能な温度範囲外で生産される任意の製品は不使用にされる可能性があり、或いはスクラップにされる必要がある可能性もある。温度制御システム628と空気流システム630を制御するために制御パネル616を使用することによって、制御サーバの故障の場合に、制御パネル616はクリーンルームにおける温度と空気流を監視する機能を取り、必要とされるパラメータを実現するために手作業または自動の調節を可能にする。更新は前述したように行われる。

本発明の好ましい実施形態について前述したが、当業者には、設計、構造および／または動作の詳細の多くの変化が本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われることができることが理解されよう。

従来技術のクリーンルームの概略図。 従来技術の制御システムのブロック図。 ＦＦＵモータ速度制御装置の例示的な実施形態のブロック図。 例示的な実施形態による制御システムのブロック図。 図３のインターフェースのブロック図。 図４のインターフェースの動作のフロー図。 別の例示的な実施形態による制御システムのブロック図。

Claims (18)

1. サーバとクリーンルーム用の少なくとも１つの動作システムとの間のインターフェースにおいて、
   サーバから前記少なくとも１つの動作システムへ送信された制御信号から制御設定のコピーを記憶するように構成されているメモリと、
   予め定められた条件が満たされる場合には、制御設定の記憶されたコピーに基づいて制御信号を前記少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されているプロセッサとを具備しているインターフェース。
2. さらに、ユーザ設定を受信するように構成されたユーザインターフェースを具備し、プロセッサは、制御設定の記憶されたコピーとユーザ設定の少なくとも一方に基づいて制御信号を前記少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されている請求項１記載のインターフェース。
3. 前記少なくとも１つの動作システムは、複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つである請求項２記載のインターフェース。
4. 前記ユーザ設定は、単一のファンフィルタユニット、複数のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループ、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つに対するものである請求項２記載のインターフェース。
5. サーバとクリーンルームまたはクリーンゾーンの少なくとも１つのための動作システムとの間のインターフェースにおいて、
   ユーザ設定を受信するように構成されているユーザインターフェースと、
   サーバから受信可能な制御設定を記憶するように構成されているメモリと、
   予め定められた条件が満たされるならば、記憶された制御設定とユーザ設定の少なくとも１つに基づいて制御信号を前記少なくとも１つの動作システムへ送信するように構成されているプロセッサとを具備しているインターフェース。
6. 前記少なくとも１つの動作システムは複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つである請求項５記載のインターフェース。
7. 前記ユーザ設定は、単一のファンフィルタユニット、少ない数の複数のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループ、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つに対するものである請求項５記載のインターフェース。
8. 前記予め定められた条件は、サーバとインターフェースとの間の通信故障、またはエネーブルされているインターフェースの局部的制御からなるグループから選択された少なくとも１つに関係している請求項２乃至７のいずれか１項記載のインターフェース。
9. 制御信号は第１のプロトコルで動作するように構成され、プロセッサはさらにサーバからの制御信号を第２のプロトコルを有する制御信号に変換するように構成されている請求項１乃至８のいずれか１項記載のインターフェース。
10. さらにプロトコル変換器からの信号を受けるように構成されたポートを具備し、プロトコル変換器は第１のプロトコルを第２のプロトコルへ変換するためのものであり、ユーザインターフェースはタッチスクリーンを具備し、メモリはプロセッサに接続されている請求項９記載のインターフェース。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項記載の少なくとも１つのインターフェースを具備している少なくとも１つのクリーンルーム用の動作システムのための制御システム。
12. 複数のインターフェースが存在し、複数のインターフェースはサーバと前記少なくとも１つの動作システムとの間に位置されている請求項１１記載の制御システム。
13. 前記少なくとも１つの動作システムは動作システムネットワークにより複数のインターフェースへ接続されて動作するように構成されている請求項１２記載の制御システム。
14. インターフェースはさらに制御信号と制御設定とを受信するための第１のネットワークインターフェースと、動作システムネットワークへ接続可能な第２のネットワークインターフェースとを具備している請求項１３記載の制御システム。
15. 制御信号の記憶されたコピーは最後に受信された制御信号のコピーである請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の制御システム。
16. ユーザ設定は制御設定をオーバーライドする請求項１１乃至１５のいずれか１項記載の制御システム。
17. 前記少なくとも１つの動作システムは複数のファンフィルタユニット、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つである請求項１１乃至１６のいずれか１項記載の制御システム。
18. 前記ユーザ設定は単一のファンフィルタユニット、複数のファンフィルタユニット、ファンフィルタユニットの１グループ、ファンフィルタユニットの複数のグループ、エアシャワーシステム、ビル管理システム、照明システム、警報システム、セキュリティシステム、温度制御システム、空気流制御システムからなるグループから選択された少なくとも１つに対するものである請求項１１乃至１７のいずれか１項記載の制御システム。

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