專利名稱:全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括上位機(jī)電腦、中頻加熱模塊、稱重模塊及晶體生長控制模塊，控制模塊與稱重模塊進(jìn)行通信以獲取稱重信號，控制模塊與中頻加熱模塊進(jìn)行通信以設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，控制模塊與上位機(jī)電腦進(jìn)行通信以上傳監(jiān)測信號和接收操作命令，所有通信均采用數(shù)字化方式，大大提高了系統(tǒng)的控制精度。本實(shí)用新型系統(tǒng)采用集散型控制系統(tǒng)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制模塊和上位機(jī)電腦在功能上相互獨(dú)立，使得晶體生長控制可以脫離上位機(jī)電腦的軟件正常進(jìn)行，避免了上位機(jī)電腦故障帶來的隱患，同時可以用一臺上位機(jī)電腦與多個下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，從而對晶體生長的監(jiān)控更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
【專利說明】全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及閃爍晶體提拉爐領(lǐng)域，尤其涉及一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]提拉法又稱丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年實(shí)用新型的從熔體中提拉生長高質(zhì)量單晶的方法。為了實(shí)現(xiàn)定型的晶體生長，必須對生長過程中晶體的直徑進(jìn)行控制。
[0003]無機(jī)閃爍晶體LYS0、YS0等廣泛運(yùn)用于輻射探測、大型核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備領(lǐng)域。目前國內(nèi)的閃爍晶體提拉爐一般采用基于上位機(jī)電腦和溫控表的控制系統(tǒng)，晶體的生長控制必須依靠上位機(jī)電腦的軟件。由于晶體的生長周期很長，電腦死機(jī)和軟件崩潰會導(dǎo)致晶體的生長控制無法進(jìn)行。同時這種方式將控制部分和上位機(jī)顯示操作軟件耦合在一起，一臺晶體提拉爐必須對應(yīng)一臺上位機(jī)電腦，當(dāng)擁有大量的提拉爐同時進(jìn)行生產(chǎn)的時候，由于顯示操作過于分散，從而不容易集中管理，也大大浪費(fèi)了人力和設(shè)備成本。
[0004]目前常見的閃爍晶體提拉爐一般采用模擬信號對溫度進(jìn)行控制，比如說4_20ma的電流信號來控制中頻的功率。模擬信號很容易受到各種干擾，特別是閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)中，由于中頻的存在，干擾較大。
[0005]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種新型結(jié)構(gòu)的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其具有自動化程度更高、顯示操作和管理分析更加集中、抗干擾能力更強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供:一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括執(zhí)行模塊及上位機(jī)，所述執(zhí)行模塊包括控制溫度的中頻加熱模塊、控制晶體提拉速度的晶體提拉模塊、控制晶體旋轉(zhuǎn)速度的晶體旋轉(zhuǎn)模塊及對生長爐內(nèi)晶體重量進(jìn)行測量的稱重模塊，所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括控制晶體生長及各模塊運(yùn)轉(zhuǎn)的控制模塊，所述控制模塊與上位機(jī)及執(zhí)行模塊分別進(jìn)行通信連接，所述上位機(jī)用于進(jìn)行生長參數(shù)設(shè)置和實(shí)時監(jiān)測，所述控制模塊與上位機(jī)在功能上相互獨(dú)立，所述控制模塊與稱重模塊通信以獲取稱重信號，所述控制模塊與中頻加熱模塊進(jìn)行通信以設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，所述控制模塊與上位機(jī)電腦通信以上傳監(jiān)測信號和接收操作命令，所述控制模塊包括可編程控制器。
[0008]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)包括對控制模塊進(jìn)行供電的不間斷電源。
[0009]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述控制模塊控制過程中以數(shù)字信號的方式傳輸稱重模塊獲取的稱重?cái)?shù)據(jù)。
[0010]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，采用PID控制方式對中頻加熱模塊的功率進(jìn)行控制，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式傳輸中頻加熱模塊的功率控制信號。
[0011]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式與上位機(jī)電腦通信。
[0012]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述控制模塊主要基于該可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語言和ST語言進(jìn)行編程完成對整個晶體生長過程的自動控制。
[0013]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述晶體提拉模塊包括第一電機(jī)驅(qū)動器和與第一電機(jī)驅(qū)動器連接的提拉電機(jī)，所述提拉電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。
[0014]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述晶體提拉模塊包括與提拉電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第一電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。
[0015]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述提拉電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。
[0016]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括第二電機(jī)驅(qū)動器和與第二電機(jī)驅(qū)動器連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。
[0017]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第二電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。
[0018]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。
[0019]上述的一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括安全監(jiān)控模塊，所述安全監(jiān)控模塊通過上位機(jī)顯示其監(jiān)控到的異常情況，上位機(jī)對異常情況進(jìn)行報警和記錄。
[0020]以上技術(shù)方案相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本實(shí)用新型的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括執(zhí)行模塊及上位機(jī)，所述執(zhí)行模塊包括控制溫度的中頻加熱模塊、控制晶體提拉速度的晶體提拉模塊、控制晶體旋轉(zhuǎn)速度的晶體旋轉(zhuǎn)模塊及對生長爐內(nèi)晶體重量進(jìn)行測量的稱重模塊，所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括控制晶體生長及各模塊運(yùn)轉(zhuǎn)的控制模塊，所述控制模塊與上位機(jī)及執(zhí)行模塊分別進(jìn)行通信連接，所述上位機(jī)用于進(jìn)行生長參數(shù)設(shè)置和實(shí)時監(jiān)測，所述控制模塊與上位機(jī)在功能上相互獨(dú)立，所述控制模塊與稱重模塊通信以獲取稱重信號，所述控制模塊與中頻加熱模塊進(jìn)行通信以設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，所述控制模塊與上位機(jī)電腦通信以上傳監(jiān)測信號和接收操作命令，所述控制模塊包括可編程控制器。本技術(shù)方案的控制系統(tǒng)采用控制模塊與上位機(jī)電腦分離的集散型控制系統(tǒng)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)晶體生長的控制部分和顯示操作部分在功能上相互獨(dú)立，穩(wěn)定性更強(qiáng)，便于集中監(jiān)視、操作和管理；系統(tǒng)的控制模塊部分基于一個可編程控制器，使得晶體的放肩、等徑、收尾步驟等生長控制都由控制模塊進(jìn)行控制，可以脫離上位機(jī)軟件獨(dú)立運(yùn)行，避免了電腦死機(jī)和軟件崩潰導(dǎo)致的生長過程中斷；通過本技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)用一臺上位機(jī)電腦與多個下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，即用一臺上位機(jī)電腦控制多臺下位機(jī)控制模塊和相應(yīng)的閃爍晶體提拉爐，從而使得對晶體生長的操作和監(jiān)視更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
[0022]2、所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)包括對控制模塊進(jìn)行供電的不間斷電源。本技術(shù)方案使得系統(tǒng)發(fā)生意外斷電的時候，保證可編程控制器還能進(jìn)行異常處理。
[0023]3、所述控制模塊控制過程中以數(shù)字信號的方式傳輸稱重模塊獲取的稱重?cái)?shù)據(jù)。因?yàn)閿?shù)字信號具有抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，可以提高系統(tǒng)的控制精度。
[0024]4、采用PID控制方式對中頻加熱模塊的功率進(jìn)行控制，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式傳輸中頻加熱模塊的功率控制信號。因?yàn)閿?shù)字信號具有抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，可以提高系統(tǒng)的控制精度，避免了量化誤差，而且可以達(dá)到Iw的高精度功率控制。
[0025]5、所述控制模塊以數(shù)字信號的方式與上位機(jī)電腦通信，因?yàn)閿?shù)字信號具有抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性尚的優(yōu)點(diǎn)，可以提尚系統(tǒng)的通?目精度。
[0026]6、所述控制模塊主要基于該可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語言和ST語言進(jìn)行編程完成對整個晶體生長過程的自動控制。本技術(shù)方案中可編程控制器采用較為成熟和穩(wěn)定的PLC產(chǎn)品，開關(guān)量邏輯控制相關(guān)的程序，比如說高速脈沖的輸出、快速提拉的設(shè)置、上下限位開關(guān)信號的讀取、遙控提拉和下降信號的讀取、串口的設(shè)置等等都使用梯形圖語言進(jìn)行編程；涉及到復(fù)雜的計(jì)算過程的程序，比如說晶體的理論重量計(jì)算、PID控制算法的實(shí)現(xiàn)等等，這些算法涉及到大量浮點(diǎn)數(shù)的乘除和三角函數(shù)運(yùn)算，采用ST語言進(jìn)行編程。
[0027]7、所述晶體提拉模塊包括第一電機(jī)驅(qū)動器和與第一電機(jī)驅(qū)動器連接的提拉電機(jī)，所述提拉電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。本技術(shù)方案通過采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制，可以獲得高精度，同時可以實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0028]8、所述晶體提拉模塊包括與提拉電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第一電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。本技術(shù)方案通過采用雙脈沖工作方式，同時配合減速電機(jī)，可以達(dá)到均勻而緩慢的提拉速度，且可以獲得很小而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。
[0029]9、所述提拉電機(jī)米用五相步進(jìn)電機(jī)。五相步進(jìn)電機(jī)具有尚穩(wěn)定性、尚效率的特點(diǎn)。
[0030]10、所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括第二電機(jī)驅(qū)動器和與第二電機(jī)驅(qū)動器連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。本技術(shù)方案通過采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制，可以獲得高精度，同時可以實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0031]11、所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第二電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。本技術(shù)方案通過采用雙脈沖工作方式，同時配合減速電機(jī)，可以達(dá)到均勻而緩慢的提拉速度，且可以獲得很小而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。
[0032]12、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。五相步進(jìn)電機(jī)具有高穩(wěn)定性、高效率的特點(diǎn)。
[0033]13、所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括安全監(jiān)控模塊，所述安全監(jiān)控模塊通過上位機(jī)顯示其監(jiān)控到的異常情況，上位機(jī)對異常情況進(jìn)行報警和記錄。本技術(shù)方案通過設(shè)置安全監(jiān)控模塊，可以實(shí)時發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)的異常，以便及時的采取措施。

【附圖說明】

[0034]圖1為本實(shí)用新型揭示的用一臺上位機(jī)電腦控制多臺下位機(jī)控制模塊和相應(yīng)的閃爍晶體提拉爐的系統(tǒng)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]本實(shí)用新型公開了一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其具有自動化程度更高、顯示操作和管理分析更加集中、抗干擾能力更強(qiáng)等特點(diǎn)。這種集散型控制系統(tǒng)，是以可編程控制器為基礎(chǔ)，具有控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
[0036]如圖1所示，本實(shí)用新型公開的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括上位機(jī)、控制模塊及執(zhí)行模塊，所述控制模塊與上位機(jī)及執(zhí)行模塊分別進(jìn)行通信連接。所述執(zhí)行模塊包括控制生長爐溫度的中頻加熱模塊、控制晶體提拉速度的晶體提拉模塊、控制晶體旋轉(zhuǎn)速度的晶體旋轉(zhuǎn)模塊及對生長爐內(nèi)晶體重量進(jìn)行測量的稱重模塊。所述控制模塊控制晶體生長及各模塊運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制模塊包括可編程控制器。閃爍晶體提拉爐包括生長爐及所述的執(zhí)行模塊，所述的執(zhí)行模塊與生長爐連接以進(jìn)行晶體的生長控制。系統(tǒng)采用控制模塊與上位機(jī)電腦分離的集散型控制系統(tǒng)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)晶體生長的控制部分和顯示操作部分在功能上相互獨(dú)立，穩(wěn)定性更強(qiáng)，便于集中監(jiān)視、操作和管理；系統(tǒng)的控制模塊部分基于一個可編程控制器，使得晶體的放肩、等徑、收尾步驟等生長控制都由控制模塊進(jìn)行控制，可以脫離上位機(jī)軟件獨(dú)立運(yùn)行，避免了電腦死機(jī)和軟件崩潰導(dǎo)致的生長過程中斷，可編程控制器與上位機(jī)軟件通過以太網(wǎng)相連，上位機(jī)只負(fù)責(zé)對晶體生長過程中的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時顯示晶體生長的過程狀態(tài)。
[0037]從圖1可以看出，通過本實(shí)用新型技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)用一臺上位機(jī)電腦與多個下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，即用一臺上位機(jī)電腦控制多臺下位機(jī)控制模塊和相應(yīng)的閃爍晶體提拉爐，從而使得對晶體生長的操作和監(jiān)視更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
[0038]本實(shí)用新型所述控制模塊通過RS485接口與上稱重模塊通信，獲取稱重信號；所述可編程控制器通過RS232接口與中頻設(shè)備進(jìn)行通信，設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，控制模塊將功率信號按照中頻加熱模塊提供通信協(xié)議的要求封裝成幀，然后傳輸給中頻設(shè)備來控制中頻的功率；所述控制模塊根據(jù)晶體和坩禍的幾何參數(shù)模型實(shí)時計(jì)算晶體生長的理論重量；所述可編程控制器通過比例積分微分(Proport1n Integrat1n Differentiat1n，全文均簡稱PID)控制方法，控制中頻加熱模塊的功率，使得稱重模塊的稱重重量跟隨理論重量，達(dá)到預(yù)定直徑生長的目的；上位機(jī)電腦用于集中顯示晶體的生長狀態(tài)和進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。所述的所有通信均采用數(shù)字化方式，大大提高了系統(tǒng)的控制精度。
[0039]本實(shí)用新型上位機(jī)可以設(shè)置晶體生長過程中的各個參數(shù)，包括籽晶半徑，放肩角，等徑半徑，等徑長度，晶體密度，熔液密度，坩禍直徑，PID參數(shù)等等。這些參數(shù)通過以太網(wǎng)接口傳輸給控制模塊；同時控制模塊通過以太網(wǎng)接口和上位機(jī)電腦進(jìn)行通信，上傳各個模塊的信息和晶體生長監(jiān)測數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)總線上可以連接多個控制模塊設(shè)備，可以對晶體生長控制進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測和管理。如此設(shè)置，通過一臺上位機(jī)電腦與多個下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，使得對晶體生長的監(jiān)控更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
[0040]本實(shí)用新型控制模塊通過這些生長參數(shù)，實(shí)時的計(jì)算出晶體生長的理論重量，通過與實(shí)際的稱重信號進(jìn)行比較，使用PID的控制方法，控制中頻的輸出功率，以達(dá)到預(yù)定直徑生長的目的，可以實(shí)現(xiàn)放肩、等徑、收尾等生長步驟的自動控制。
[0041]本實(shí)用新型還可以通過無線遙控開關(guān)配合控制模塊，實(shí)現(xiàn)了提拉電機(jī)的提拉、下降動作的遙控控制。具有快速和慢速兩種速率，大大方便了接種步驟的操作。
[0042]本實(shí)用新型上位機(jī)對晶體生長過程進(jìn)行實(shí)時顯示，顯示的參數(shù)包括:晶體重量、重量差、中頻功率、晶體半徑、晶體長度等等，同時對這些監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，方便以后查看和分析。
[0043]本實(shí)用新型所述控制模塊采用不間斷電源供電，使得系統(tǒng)發(fā)生意外斷電的時候，保證可編程控制器還能進(jìn)行異常處理。當(dāng)斷電等異常情況發(fā)生時，上位機(jī)會提醒異常發(fā)生，如果長時間異常沒有得到處理，控制器會自動提拉出晶體，結(jié)束生長過程。
[0044]本實(shí)用新型所述控制模塊控制過程中以數(shù)字信號的方式傳輸稱重模塊獲取的稱重?cái)?shù)據(jù)。采用PID控制方式對中頻加熱模塊的功率進(jìn)行控制，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式傳輸中頻加熱模塊的功率控制信號，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式與上位機(jī)電腦通信。系統(tǒng)的通信均采用數(shù)字信號通訊的方式，數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性高，可以提高系統(tǒng)的控制精度，避免了中頻帶來的干擾，對于中頻加熱模塊的功率控制來說，還可以避免量化誤差，而且可以達(dá)到Iw的高精度功率控制。
[0045]本實(shí)用新型所述控制模塊采用較為成熟和穩(wěn)定的可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，全文均簡稱PLC)產(chǎn)品，所述控制模塊主要基于所述的可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語言和結(jié)構(gòu)化文本(Structured Text，全文簡稱ST)語言進(jìn)行編程完成對整個晶體生長過程的自動控制。其中，開關(guān)量邏輯控制相關(guān)的程序，比如說高速脈沖的輸出、快速提拉的設(shè)置、上下限位開關(guān)信號的讀取、遙控提拉和下降信號的讀取、串口的設(shè)置等等都使用梯形圖語言進(jìn)行編程；涉及到復(fù)雜的計(jì)算過程的程序，比如說晶體的理論重量計(jì)算、PID控制算法的實(shí)現(xiàn)等等，這些算法涉及到大量浮點(diǎn)數(shù)的乘除和三角函數(shù)運(yùn)算，采用ST語言進(jìn)行編程。
[0046]如圖1所示，本實(shí)用新型所述晶體提拉模塊包括第一電機(jī)驅(qū)動器和與第一電機(jī)驅(qū)動器連接的提拉電機(jī)，所述提拉電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括第二電機(jī)驅(qū)動器和與第二電機(jī)驅(qū)動器連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。本技術(shù)方案通過采用控制模塊的高速脈沖輸出對提拉電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制，可以獲得高精度，同時可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0047]本實(shí)用新型所述晶體提拉模塊包括與提拉電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第一電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式，由控制模塊輸出脈沖給第一電機(jī)驅(qū)動器，來控制提拉電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第二電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式，由控制模塊輸出脈沖給第二電機(jī)驅(qū)動器，來控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過采用雙脈沖工作方式，同時配合減速電機(jī)，可以達(dá)到均勻而緩慢的提拉速度，且可以獲得很小而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。
[0048]本實(shí)用新型所述提拉電機(jī)及旋轉(zhuǎn)電機(jī)均采用五相步進(jìn)電機(jī)。五相步進(jìn)電機(jī)具有高穩(wěn)定性、高效率的特點(diǎn)。
[0049]本實(shí)用新型所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括安全監(jiān)控模塊，所述安全監(jiān)控模塊通過上位機(jī)顯示其監(jiān)測到的異常情況，上位機(jī)對異常情況進(jìn)行報警和記錄。通過設(shè)置安全監(jiān)控模塊，可以實(shí)時發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)的異常，以便及時的采取措施。
[0050]本實(shí)用新型稱重模塊采用高精度的數(shù)字稱，誤差為±0.lg。稱重模塊采用連續(xù)的模式以RS485通信方式將稱重信號傳遞給控制模塊，稱重模塊自帶的濾波器可以去除噪聲的影響，控制模塊對獲取的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析和校驗(yàn)，獲取稱重信號。
[0051]本實(shí)用新型采用高精度的中頻加熱模塊，最小精度為lw?？刂颇K通過RS232接口和中頻加熱模塊通信，按照中頻加熱模塊的通信協(xié)議，將功率信號封裝成幀，傳輸給中頻加熱模塊，達(dá)到控制功率的作用。
[0052]本實(shí)用新型上位機(jī)軟件采用C++語言進(jìn)行編程，可以對晶體生長的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的波形顯示，可以查看以前的數(shù)據(jù)記錄，可以對數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行存儲，可以對異常情況進(jìn)行報警和處理，可以設(shè)置升溫和降溫曲線等等。
[0053]本實(shí)用新型當(dāng)上位機(jī)電腦死機(jī)或者上位機(jī)軟件崩潰時，不影響控制模塊對晶體生長的控制。重啟電腦，可以從控制模塊中恢復(fù)現(xiàn)場，繼續(xù)對生長過程進(jìn)行監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括執(zhí)行模塊及上位機(jī)，所述執(zhí)行模塊包括控制溫度的中頻加熱模塊、控制晶體提拉速度的晶體提拉模塊、控制晶體旋轉(zhuǎn)速度的晶體旋轉(zhuǎn)模塊及對生長爐內(nèi)晶體重量進(jìn)行測量的稱重模塊，其特征在于:所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括控制晶體生長及各模塊運(yùn)轉(zhuǎn)的控制模塊，所述控制模塊與上位機(jī)及執(zhí)行模塊分別進(jìn)行通信連接，所述上位機(jī)用于進(jìn)行生長參數(shù)設(shè)置和實(shí)時監(jiān)測，所述控制模塊與上位機(jī)在功能上相互獨(dú)立，所述控制模塊與稱重模塊通信以獲取稱重信號，所述控制模塊與中頻加熱模塊進(jìn)行通信以設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，所述控制模塊與上位機(jī)電腦通信以上傳監(jiān)測信號和接收操作命令，所述控制模塊包括可編程控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)包括對控制模塊進(jìn)行供電的不間斷電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制模塊控制過程中以數(shù)字信號的方式傳輸稱重模塊獲取的稱重?cái)?shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:采用PID控制方式對中頻加熱模塊的功率進(jìn)行控制，所述控制模塊以數(shù)字信號的方式傳輸中頻加熱模塊的功率控制信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制模塊以數(shù)字信號的方式與上位機(jī)電腦通信。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制模塊主要基于該可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語言和ST語言進(jìn)行編程完成對整個晶體生長過程的自動控制。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述晶體提拉模塊包括第一電機(jī)驅(qū)動器和與第一電機(jī)驅(qū)動器連接的提拉電機(jī)，所述提拉電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述晶體提拉模塊包括與提拉電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第一電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述提拉電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括第二電機(jī)驅(qū)動器和與第二電機(jī)驅(qū)動器連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合的減速電機(jī)，所述第二電機(jī)驅(qū)動器采用雙脈沖工作方式。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其特征在于:所述全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)還包括安全監(jiān)控模塊，所述安全監(jiān)控模塊通過上位機(jī)顯示其監(jiān)控到的異常情況，上位機(jī)對異常情況進(jìn)行報警和記錄。
【文檔編號】G05B19-418GK204270124SQ201420744742
【發(fā)明者】鄭睿, 肖鵬, 林立, 謝慶國 [申請人]蘇州瑞派寧科技有限公司