ICS 17.220.20 CCS L04
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 44787—2024
静电控制参数实时监控系统通用规范
General specification for real-time monitoring system of electrostatic control parameter
2024-10-26发布 2025-05-01 实 施
国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
发 布
GB/ T 44787—2024
目 次
前
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则
言
第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出并归口。
本文件起草单位:中国电子技术标准化研究院、深圳长城开发科技股份有限公司、苏州天华新能源 科技股份有限公司、北京东方计量测试研究所、上海海事大学、中石化安全工程研究院有限公司、深圳 市中明科技股份有限公司、深圳市白光电子科技有限公司、中国石油集团安全环保技术研究院有限公 司大连分院、中国电子科技集团公司第十研究所、上海安平静电科技有限公司、浙江一远静电科技有限 公司、深圳市凯仕德科技有限公司、惠州联创达静电设备有限公司、广东优科检测认证有限公司、上海 创京检测技术有限公司、上海阳森精细化工有限公司、深圳市爱克信智能股份有限公司、东莞市科园防 静电设备有限公司、上海佰斯特电子工程有限公司、中兴通讯股份有限公司、泰兴市威特新材料科技有 限公司、上海防静电工业协会、工业和信息化部电子第五研究所、北京科技大学、中国人民解放军海军 军医大学。
本文件主要起草人:蔡利花、张海贝、王荣刚、胡子俊、李学文、王世强、孙可平、王酣、韩玲玲、 孙丽娟、戴丽平、阎徳劲、李鹏、张益渊、张文奎、岳飞、马放田、赵华胜、陈辉、张宏、王春元、朱雪梅、 李涛、周拓、张明、来萍、闻小龙、梁合鹃、成玉磊、刘路、李义鹏、乔畅君、陈思学。
静电控制参数实时监控系统通用规范
1 范围
本文件给出了静电控制参数实时监控系统(以下简称“监控系统”)的架构和静电控制参数类型,规 定了监控系统的功能要求和性能要求,描述了对应的测试方法。
本文件适用于监控系统的研发、设计、生产、检验和使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。
GB/T 37977.51 静电学 第5-1部分:电子器件的静电防护 通用要求
3 术语和定义
GB/T 37977.51界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
静电控制参数 electrostatic control parameter
静电控制水平的物理量。
示 例:对地电阻、表面电阻、静电电压。
3.2
静电控制参数实时监控系统 real-time monitoring system of electrostatic control parameter
具有现场静电控制参数(3.1)采集、数据上传、存储、分析、处理、展示和控制等功能的系统。
3.3
监控终端 monitoring terminal
在静电控制参数实时监控系统(3.2)中,用于现场数据采集和/或处理的装置。
3.4
管理平台 management platform
在静电控制参数实时监控系统(3.2)中,用于完成系统配置、数据存储、数据分析、数据处理、数据 展示等功能的软件。
4 静电控制参数
4.1 概述
通过下列方式实现静电管控。
1)控制材料的电阻率、产品的电阻等参数;
2)控制与起电相关的工艺和环境参数,如环境温湿度、动作(流动)速率和静置时间等;
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3)控制起电电压等参数,管控对象通常包括:人员行走、材料、设备、产品以及作业器具的接 触分离动作后的电压(电荷密度)等。
4.2 静电控制参数类型
静电控制参数和监控对象见表1,详细应用示例见附录 A。
表 1 可实施实时监控的静电控制参数和对象
| 序号 | 静电控制参数类型 | 监控对象 | 设备示例 |
|
1 |
电压(或电位) |
各工序中产品表面 | 表面电位监(检)测仪 |
| 材料、设备和器具的表面 | 表面电位监(检)测仪 | ||
| 人员行走电压 | |||
| 静电消除设备 | 充电平板检测仪(CPM) | ||
| 2 | 电荷密度 | 液体和粉体等 | 电荷密度监(检)测仪 |
|
3 |
工艺和环境参数 |
环境温湿度 | 温湿度监(检)测仪 |
| 液体和粉体等流动速率 | 流量监(检)测仪 | ||
| 液体和粉体等静置时间 | 流量监测(计时器) | ||
|
4 |
电阻 |
作业人员对地路径 | 人员接地电阻监(检)测仪 |
| 设备对地路径 | 设备接地电阻监(检)测仪 | ||
| 工作表面对地路径
作业器具对地路径 |
|||
| 5 | 静电消除时间 | 静电消除设备 | 充电平板检测仪(CPM) |
| 6 | 设备工作状态 | 现场与静电控制相关的设备工作状态 | 状态监(检)测仪 |
| 7 | 联动控制 | 现场与静电控制相关设备工作参数调节 | 联动控制器 |
| 8 | 漏电流 | 锁付/拆焊工具 |
5 系统架构
监控系统由以下三层架构组成,见图1。
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1)监听程序完成监控终端数据的采集,并将采集到的数据送入数据库;
2)数据库程序按照设定格式完成数据的分类和存储,并作为监控系统与外部系统对接的接 口,如管理平台无数据库应用的,则具有数据存储的功能;
3)应用程序从数据库中获取数据,并根据设计的功能模块,实现各参数监控终端在实际场 景中的从属关系、实时状态的镜像展示、历史数据汇总、查询、分析和管理等功能,也可根 据具体要求,作为具体的电子看板并完成邮件、短信推送等逻辑闭环功能。
标引序号说明 :
m 、n—— 监 控 终 端 数 量 ,m 、n不 应 同 时 为 0 。
图 1 静电控制参数实时监控系统架构
6 功能要求
6.1 监控功能
6.1.1 监测
监控系统的监测功能应针对第4章列出的一种或多种参数进行准确、实时监测。根据监测参数的 特点,监控终端工作模式可有所不同,部分监控终端工作在实时模式,部分监控终端工作在点检模式。
1) 工作人员腕带佩戴状态及对地电阻;
2) 设备对地电阻;
3) 工作台面对地电阻;
4) 工作台面/产品表面静电电压;
5) 离子化设备残余电压;
6) 现场温湿度;
7) 液体体积电荷密度;
8) 粉体体积/质量电荷密度;
9) 液体流速;
10)静置时间。
1)锁付/拆焊工具的对地电阻;
2)锁付/拆焊工具的漏电流;
3) 离子化设备衰减时间。
6.1.2 控制处理
当被监测参数超过设定限值时,监控系统应及时准确地报警提醒相应异常,并根据预设逻辑,进行 相应的控制处理,包括但不限于以下控制处理措施。
6.2 报警功能
6.2.1 通则
当监控终端监测的静电控制参数超出设定限值时,监控系统应即时警示,并引导用户进行故障定 位排除。
6.2.2 报警设定
监控的静电控制参数报警上下限应根据用户需求或者行业相关标准进行自定义设置,以便符合不 同的体系要求。
6.2.3 报警方式
报警方式是多途径的,如监控终端声光报警、管理平台邮件警示等,监控系统应保证监控终端与管 理平台失去联系的情况下仍具备警示的有效性。
6.2.4 报警优先级
报警信息的数据上传应优先于监听程序的常规采集,以确保管理平台第一时间反应并记录此次报 警信息。
监控终端应有报警升级机制。在报警发生瞬间,监控终端本身应以声光方式提醒。在设定时间内 不能消除的报警,监控系统应将此报警信息上传到管理平台。
6.2.5 异常处理
监控系统应建立参数异常处理的闭环逻辑。在发生异常报警时,应关注报警频次和时长,综合评 估其产生的影响。
6.3 通信功能
6.3.1 通则
监控系统的通信应实现不同监控终端与系统的互联、互通,实现监控终端和监听程序的双向通信, 并在实际的组网规模下保证数据传输过程中的及时性和完整性。
6.3.2 通信协议
通信网络应遵循通用的、开放的通信接口标准和协议规范;涉及数据加密的,应采用安全可靠的加 密方式。
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6.3.3 通信方式
监控系统中的通信是一种或多种通信方式的组合。监控终端与网关之间应采取有线或者无线的 方式通信,网关与监听程序之间应采用有线方式通信。
6.3.4 其他通信功能
监控系统的通信网络宜支持断点续传。确保在网络不稳定或暂时性网络瘫痪造成数据上传失败 的情况下,监控终端可实现数据保存,完成数据上传。
6.4 数据存储功能
监控系统的数据库应支持实时数据和历史数据的准确快速存储、查询、备份、管理;应支持多用户、 多线程的工作模式。数据存储的容量应符合实际应用场景和组网规模下的数据吞吐量。
6.5 管理平台功能
管理平台完成对监控系统内的数据、报警等信息集成及处理,对联网的设备、用户等进行综合展 示,符合下列要求:
6.6 自诊断功能
监控系统应对其硬件和软件进行自诊断。当出现系统自身故障时,应输出故障类型并予以警报。 自诊断内容应包含以下一种或多种检查:
6.7 其他功能
监控系统宜具备但不限于下列功能:
7 性能要求
7.1 概述
对监控系统及监控终端提出的性能要求和指标限值,由用户和制造方根据实际情况协商剪裁,并
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在合同或技术协议中明示。
7.2 监控系统
监控系统应符合下列要求:
7.3 监控终端
7.3.1 电阻监测
7.3.1.1 电阻监测误差
监测静电泄放回路电阻量的监控终端,其监测误差按照8.4.1进行测试,应小于10%。
7.3.1.2 稳定监控时间
静电泄放回路电阻量的稳定监控时间应不少于6个月。
7.3.1.3 开路电压
开路电压按照8.4.3进行测试,应符合下列要求:
7.3.2 静电电压监测
静电电压监测误差按照8.5进行测试,应小于10%。
7.3.3 目标位置残余电压监测
目标位置残余电压监测误差按照8.6进行测试,应小于10%。
7.3.4 温湿度监测
温湿度监测性能按照8.7进行测试,应符合以下要求:
8 测试方法
8.1 测试条件
测试环境条件为监控系统实际运行的环境。
监控系统应按要求进行电气连接并正常工作。
8.2 功能检查
按产品技术文件推荐的方法逐项检查监控系统功能,判断结果是否符合第6章的要求。
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8.3 监控系统能力
监控系统制造方应提供证明监控系统能力的验证报告。
8.4 电阻监测
8.4.1 电阻监测误差
随机抽取至少3台样品,按照以下步骤测试静电泄放回路电阻量监测误差:
8.4.2 稳定监控时间
由监控系统制造方提供证明符合7.3.1.2稳定监控时间要求的资料。
8.4.3 开路电压
随机抽取至少3台样品,按照以下步骤测试监控终端的开路电压:
8.5 静电电压监测误差
随机抽取至少3台样品,按照以下步骤测试静电电压监测误差;
8.6 目标位置残余电压监测误差
随机抽取至少3台样品,按照以下步骤测试目标位置残余电压监测误差:
8.7 温湿度监测误差
随机抽取至少3台样品,按照以下步骤测试温湿度监测误差:
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附 录 A
(资料性)
可实时监控的静电控制参数示例
A.1 电子行业可实现静电监控对象及对应参数
A.1.1 概 述
按照如GB/T 37977.51等对应的体系标准要求,电子行业或者其他行业涉及电子产品设计、生产、 制造、存储等制程的场所内,为了保护产品免受静电带来的损害,需要设置防静电工作区(EPA), 配置 人员防护、制程防护和环境防护类的防静电材料、设备和器具,并对其性能定时进行相应测试和点检确 认,以保证静电安全的有效性。在防静电工作区实际管理运行中,需要人员做大量的检测、记录、整理 和分析工作,有时会出现疲于应付的情况。为了解决这些问题,静电参数实时监控系统的开发部署就 非常重要,可实现如图A1 所示的功能。
邮件推送
记录查询 报警
权限管理
静电控制参数 实时监控系统
数据导出
数据分析 数据存储
图 A.1 静电参数实时监控系统功能示例
A.1.2 监测参数分类
需要监测的防静电材料、设备和器具的性能参数,包括但不限于:
A.1.3 监测对象和参数
A.1.3.1 电阻参数
为保证静电控制效果,需关注设备、材料和器具的表面电阻、体积电阻和对地电阻,以及现场作业 人员的对地电阻等电阻类参数。比如现场所使用的防静电工作表面(台垫、工作台面、货架、周转载具 等)的表面电阻、体积电阻和对地电阻、现场作业人员手腕带佩戴状态及对地电阻、现场设备(含手持拆 焊和锁付工具)的对地电阻等参数。
电阻参数的常规限值如下:
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A.1.3.2 电压参数
电压类参数主要关注工作表面或产品表面的电压大小,电压越大,发生静电放电和过电应力 (EOS) 的风险越大,如产品表面的静电电位高低。
另外一类电压类参数为静电消除器的离子平衡电压,该参数主要表征静电消除器对于静电控制的 能力,通常要求小于35V。
A.1.3.3 漏电流参数
漏电流类参数主要用来实现监测工位是否存在漏电现象以及手持拆焊工具和锁付工具的漏电流, 这些都会引起 EOS 损伤。按照GB/T 37977.51的要求,漏电流需控制在2mA 以内。
A.1.3.4 环境参数
环境类参数主要为环境的温湿度、空间洁净度等。环境的温湿度控制在一个合理范围内,对于静 电防控效果非常重要,空间洁净度对于产品良率也非常重要。这类参数的部署通常遵循均匀分布原 则,不能均匀分布的要考虑特殊工序的特殊要求来部署。相对湿度要求为30%~70%,对于洁净室环 境相对湿度为40%~60%。
A.1.3.5 时间参数
时间类参数主要为静电消除器的静电衰减时间监测,这个参数主要表征静电消除器对于静电控制 的能力。通常情况下,静电消除器的静电衰减时间测试及要求为:±1000 V 衰减到±100V 的时间, 测试距离为30 cm, 限值为小于2s; 但在线监控系统因为部署在现场,如果直接施加±1000V, 则其会 对周边产品产生静电场效应,所以其衰减时间的起始电压要低于现场允许的最大电压,而后通过对标 测算来实现。
A.1.4 监测模式区分
监控系统的工作模式有所不同,部分工作在实时报警状态,部分工作在休眠状态,在需要点检时才 唤醒进入实时报警状态,有以下几种常见模式。
1)人员:通过检测人体皮肤——防静电手腕带系统的对地电阻来判断员工接地状态;通过 红外监控来检测在岗人员是否有佩戴防静电手腕带。
2)设备:通过与被监控设备进行接线连接,检测此连接点对地电阻来判断设备的接地状态。 需注意,此连接点与设备原有接地点不是同一个点。
3) 台垫:通过与被监控台垫进行接线连接,检测此连接点对地电阻来判断设备的接地状态。 需注意,此连接点与设备原有接地点不是同一个点。
4)离子化设备:使用传感器获取离子化设备的平衡电压,传感器的安装位置一般在出风口 或离子化设备的覆盖工作区域。
5) 环境:通过非接触式静电电压感应器测量靶标处的静电压;通过温湿度感应器测量周围 环境的温湿度。
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1)锁付工具:在锁付工具未进行作业时,通电并启动批头转动,对批头进行对地电阻、漏电 压或漏电流监测;
2)拆焊工具:在拆焊工具未进行焊接时,通电并加热拆焊头至工作温度,监测拆焊头处的对 地电阻、漏电压或漏电流。
A.2 石油化工、交通运输等行业静电控制参数
A.2.1 概述
按照 GB 12158—2006 等对应体系标准要求,在石油化工或其他行业涉及大量易燃、易爆介质(譬 如轻质油品)的生产、运输、存储、使用等场所内,为保护操作人员、生产装置、仪器仪表、控制系统等免 遭静电放电损害,对关键静电参数进行实时监测,来保证静电安全的有效性。
A.2.2 静电监测参数分类
需监测的介质(液体、气体或固体)、器具和设备等性能参数,包括但不限于:
A.2.3 静电监测系统功能和参数
A.2.3.1 功能
在应用场所内,监测系统主要功能是通过静电参数监控终端实现对可监测对象的实时状态采集, 这些监测对象和参数见A.2.2。
A.2.3.2 电阻参数
电阻参数涉及安全控制静电,主要包括设备、材料、器具等对地电阻(或泄漏电阻)以及现场人员对 地电阻(或泄漏电阻)等。譬如现场的储油罐、汽车油罐车(或铁路槽车)、管道、料仓、搅拌器等对地电 阻以及现场人员(工作服)对地电阻等。
应用场所的电阻参数和推荐限值如下:
1.0×10⁶Ω,人体静电泄漏电阻宜大于1.0×10⁵Ω且小于1.0×10⁹Ω。
A.2.3.3 电位参数
电位参数是控制介质(液体、气体或固体)静电的技术指标,主要包括储罐、汽车油罐车(或铁路槽 车)及油舱等油面电位、粉体料仓内电位。
电位参数涉及加油站(或加气站)、油库、煤气站、煤炭堆放区域、易燃粉尘的区域、化学品仓库、燃 料仓库等场所。油面电位安全阈值12kV。
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A.2.3.4 电荷密度参数
电荷密度参数也是控制介质(液体、气体或固体)静电的技术指标,主要包括管输液体介质电荷密 度,储罐、汽车油罐车(或铁路槽车)、油舱等内部液体介质电荷密度,粉体作业的粉体质量电荷密度等。
电荷密度参数主要涉及储油罐、汽车油罐车(或铁路槽车)、输油管道、油舱等和利用管道输送粉体 的场所。管道液体介质电荷密度安全阈值为30μC/m³。
A.2.3.5 时间参数
时间参数一般指静置时间,即带电液体在设备内的停留时间,在该时间内,带电体的部分或全部电 荷泄漏导入大地。
时间参数从工艺流程控制静电风险,涉及取样、计量、测温、液体混合、静电缓和等过程。这些场合 时间参数列举如下。
A.2.3.6 流速参数
流速参数同样从工艺流程控制静电起电。流速参数涉及汽车油罐车(或铁路槽车)、油轮、舰船、商 船、管路、加油站等场合。流速参数主要包括汽车油罐车(或铁路槽车)、加油站等装卸油品时,输油管 油品流速。
生产工艺操作上,通常监测输油管油品流速,控制油品流速在安全流速范围内。本文件给出了油 罐、汽车油罐车(或铁路槽车)、油轮等场所油品安全流速的推荐值。
vd≤0.5 …………………………(A.1)
式 中 :
v——油品流速,单位为米每秒(m/s);
d—— 鹤管管径,单位为米(m)。
vd≤0.8 …………………………(A.2)
式 中 :
v——油品流速,单位为米每秒(m/s);
d—— 鹤管管径,单位为米(m)。
大鹤管装车出口流速可超过按照公式(A.2) 所得计算值,但其流速需小于5m/s。 油轮和舶船装 油初速度不大于1m/s, 当管口浸没后,可提高流速,上限流速为7m/s。
参 考 文 献
[1]GB12158—2006 防止静电事故通用导则
[2]GB 13348—2009 液体石油产品静电安全规程
[3]SJ/T 11827—2022 管道在线液体静电消除器通用规范
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开本880×12301/16 印张1.25 字数29 千字 2024年10月第一版2024年10月第一次印刷
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书号:155066 ·1-77511 定价38 .00元
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