一种适用于化学气相淀积设备的控制系统的制作方法

本实用新型涉电气控制技术领域，特别涉及一种适用于化学气相淀积设备的控制系统。

背景技术：

等离子体增强型化学气相淀积设备，设备主要应用在晶体硅太阳能电池生产或其他半导体行业中，主要用途是在硅片表面淀积一层预定厚度的减反射氮化硅膜（SixNy），同时利用在淀积过程中产生的活性H+离子，对硅片表面和内部进行钝化处理。在减少光反射的同时，也提高了硅片的少子寿命，最终直接体现在硅电池的转换效率。

等离子体增强型化学气相淀积设备主要由PLC主控系统、温控系统、压力控制系统、冷却水循环系统、进出料系统组成。

目前常用等离子体增强型化学气相淀积设备主要存在两方面的问题：

1.上下料控制系统。传统的系统只能人工上下料，功能单一。上料时需要将物料人工搬送到进炉推舟载体上，出料后又需人工从推舟载体上搬运下来，上下料过程非常浪费人力，人工上下料不及时也非常影响设备的使用率。

2.温控系统。温控系统的功能是，设置合适的PID参数以及每个工艺步的升降温斜率，实现快速升温和稳定温度控制。通常的温度控制采用“温控仪表”，温控仪表的参数通过仪表键盘输入，而仪表丰富的功能需要专业的人员进行调整，如果操作人员由于操作错误，不慎修改了某个参数，就可能引起温度稳定性变差或者温度失控的风险；另外，目前温控仪采用“外电偶温度反馈”来控制炉体温度的升降，因热传导的时间滞后因素，外温控制并不能非常确切的实时反映管内电池片的生产工艺温度。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种适用于化学气相淀积设备的控制系统，以解决现有等离子体增强型化学气相淀积设备无法实现自动化上下料的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种适用于化学气相淀积设备的控制系统，其包括人机交互装置、主PLC控制器、PID温控模块、从PLC控制器以及上下料控制模块，所述人机交互装置分别与所述主PLC控制器和从PLC控制器相连接；所述主PLC控制器与所述PID温控模块相连接以形成第一控制支线，所述从PLC控制器与所述上下料控制模块相连接以形成第二控制支线；所述主PLC控制器还与所述从PLC控制器通讯连接。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述主PLC控制器的型号为FP-SH M8N16T，所述主PLC控制器采用RS485通信线与所述PID温控模块相连接，且采用RS232通信线与所述人机交互装置相连接。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述PID温控模块包括多个用于检测炉管内部温度的内电偶、多个用于检测炉管外部温度的外电偶、电流模拟输出电路以及单片机；所述多个内电偶、多个外电偶以及电流模拟输出电路均与所述单片机相连接；所述多个内电偶设置于所述炉管内，所述多个外电偶设置于所述炉管外壁上。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述的单片机的型号为ADuC845。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述上下料控制模块包括用于控制机械手的多个伺服电机，所述伺服电机包括伺服电机本体以及与所述伺服电机本体相连的伺服驱动器；所述伺服驱动器设置有TX端口、RX端口以及传感器端口；所述从PLC控制器与所述多个伺服电机串联并形成闭环网络连接。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述从PLC控制器的TX端口与第一伺服驱动器的RX端口相连接，第一伺服驱动器的TX端口与第二伺服驱动器的RX端口相连接，第二伺服驱动器的TX端口与第三伺服驱动器的RX端口相连接，……，第n-1伺服驱动器的TX端口与第n伺服驱动器的RX端口相连接，所述第n伺服驱动器的TX端口与所述从PLC控制器的RX端口相连接，以使得所述从PLC控制器与所述多个伺服驱动器串联并形成闭环网络连接。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述伺服电机采用A6N型伺服电机。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述传感器端口引出三根导联线，所述三根导联线分别用于连接正限位传感器、负限位传感器以及原点传感器。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述从PLC控制器的型号为FPXH-C60T，所述从PLC控制器通过PCLINK与所述主PLC控制器相连接，且采用RS232通信线与所述人机交互装置相连接。

所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其中，所述人机交互装置设置有用于报警提示的报警器。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种适用于化学气相淀积设备的控制系统，其包括人机交互装置、主PLC控制器、PID温控模块、从PLC控制器以及上下料控制模块；从所述人机交互装置引出第一控制支线和第二控制支线，所述第一控制支线包括依次连接的主PLC控制器和PID温控模块；所述第二控制支线包括依次连接的从PLC控制器以及上下料控制模块；所述第一控制支线和第二控制支线并行，且通过所述主PLC控制器与从PLC控制器相连接。通过从PLC控制器控制上下料系统实现物料的全自动上下料，减少人工操作，提高了自动化作业程度。

附图说明

图1为本实用新型提供的适用于化学气相淀积设备的控制系统的结构原理图。

图2为本实用新型提供的从PLC控制器控制上下料系统的结构原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种适用于化学气相淀积设备的控制系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对

技术实现要素：
作进一步说明。

请参照图1，图1为本实用新型提供的适用于化学气相淀积设备的控制系统的原理图。所述适用于化学气相淀积设备的控制系统，其包括人机交互装置10、主PLC控制器20、PID温控模块30、从PLC控制器40以及上下料控制模块50，所述人机交互装置10分别与所述主PLC控制器20和从PLC控制器40相连接；所述主PLC控制器20与所述PID温控模块30相连接以形成第一控制支线，所述从PLC控制器40与所述上下料控制模块50相连接以形成第二控制支线；所述主PLC控制器20还与所述从PLC控40制器通讯连接。本实用新型通过从PLC控制器控制上下料系统实现物料的全自动上下料，减少人工操作，提供了自动化作业程度。

在本实施例中，所述主PLC控制器20的型号可以为FP-SH M8N16T，所述主PLC控制器20采用RS485通信总线与所述PID温控模块30相连接。所述主PLC控制器20通过RS232通信线与所述人机交互装置相连接，即，如图2所示，所述主PLC控制器20的RD接口与所述人机交互装置的SD接口相连，所述主PLC控制器20的SD接口与所述人机交互装置10的RD接口相连接。通过与所述人机交互装置10相连接，所述主PLC控制器20可以接收所述人机交互装置10输出的控制信号，并将所述控制信号传输给所述PID温控模块30，以控制炉管内的加热温度。这样，通过主PLC控制器20分别与人机交互装置10和PID温控模块30之间的通讯，实现温度控制参数的传输，在工艺过程中对工艺温度适时作出调整，完成刚进料时的快速炉温恢复和工艺过程中的精确温度控制功能。

所述温控模块30包括多个用于检测炉管内部温度的内电偶、多个用于检测炉管外部温度的外电偶、电流模拟输出电路以及单片机。所述多个内电偶、多个外电偶以及电流模拟输出电路均与所述单片机相连接。所述多个内电偶设置于所述炉管内，所述多个外电偶设置于所述炉管外壁上。所述电流模拟输出电路由运算放大器、三极管和采样电阻构成V／I电路，用于将所述单片机DAC输出口的电压信号转换为电流信号。

在本实施例中，所述单片机采用ADuC845单片机，其集成了双路24位Σ－Δ型ADC、可编程增益放大器(PGA)、62kFlash/EE程序存储区、4k的Flash/EE数据存储区、2304字节的片内RAM、12位DAC、两路PWM输出、定时器。所述单片机还设置有UART、SPI、I2C等串行I/O口。所述单片机通过RS485通信线与所述主PLC控制器20相连。

进一步，为了避免炉管内的温度过高，所述PID温控模块30还包括温度报警装置，所述温度报警装置与所述单片机相连接。当炉管的温度超过一定温度（例如，50-100℃）时，所述单片机发送驱动信号至所述温度报警装置，以驱动所述温度报警装置报警。在实际应用中，所述温度报警装置可以为声光报警器。当然，所述PID温控模块30也可以与所述主PLC控制器20联合实现超温保护。当外电偶温度超过预设的保护设定值时，主PLC控制器20将报警信息发给人机交互装置10，人机交互装置10上会有报警提示，并且声光报警会启动，同时切断加热电流。

如图1和图2所示，所述上下料控制模块50包括用于控制机械手的多个伺服电机。所述伺服电机采用A6N伺服电机，这样接线简单，便于维护。所述伺服电机包括伺服电机本体501以及伺服驱动器502。所述伺服电机本体501与所述伺服驱动器502相连接。所述伺服驱动器502上设置有TX端口、RX端口以及传感器端口503。所述从PLC控制器40上设置有TX端口和RX端口。所述从PLC控制器40从其TX端口引出连接线连接至第一伺服驱动器的RX端口，第一伺服驱动器从其TX端口引出连接线连接至第二伺服驱动器的RX端口，第二伺服驱动器从其TX端口引出连接线至第三伺服驱动器的RX端口，……，第n-1伺服驱动器从其TX端口引出连接线连接至第n伺服驱动器的RX端口，所述第n伺服驱动器从其内置TX端口引出连接线连接至所述从PLC控制器的RX端口，以使得所述从PLC控制器40与所述多个伺服驱动器502串联并形成闭环网络连接。如图2所示，所述伺服电机为3个，所述3个伺服电机与从PLC控制器40的连接方式如上所述，在此不再赘述。这样，控制信号从FP-XH C60T PLC的TX口输出，经过伺服驱动器501通过网线连接方式回到PLC的RX口，形成环路。进一步，所述传感器端口引出三根导联线，所述三根导联线分别用于连接正限位传感器、负限位传感器以及原点传感器。这样，即实现了通过伺服电机控制机械手搬料、卸料，以及与其关联的前后定位、升降定位和各自的极限位。

所述从PLC控制器40的型号为FPXH-C60T，所述从PLC控制器40与所述主PLC控制器20通过PCLINK相连接。人机交互装置10（HMI）与从PLC控制器40之间通过RS232通信线连接。

进一步，所述上下料控制模块50还可以包括用于检测载物小车上是否有石墨舟的第一传感器、用于检测小车定位机构是否有载物小车的第二传感器以及用于检测储料架上是否有石墨舟的第三传感器；所述第一传感器设置于小车定位机构上方，位置略高于小车载物平台，所述第二传感器设置于所述小车定位机构上、所述第三传感器设置于所述储料架上。所述从PLC控制器40设置有I/O接口（图中未示出），所述第一传感器、第二传感器和第三传感器通过所述I/O接口与所述从PLC控制器40通讯连接。这样通过从PLC控制器40连接上下料机构中小车定位机构、储料架等部分传感器输入信号以及执行元件的输出信号。

下面通过所述上下料控制模块50控制上下料的工作过程进一步说明本实用新型的内容：将装有石墨舟的载物小车推入设备操作台内的小车定位机构，当第二传感器感应到载物小车进入到小车定位机构时，通过从PLC控制器40的I/O单元输出载物小车到位信号输入给从PLC控制器40，经从PLC控制器40处理发出输出信号到小车定位机构，小车定位机构自动将小车锁定。当第二传感器检测到小车到位信号，并且第一传感器检测到载物小车有石墨舟的信号，同时第三传感器检测到储料架无石墨舟的信号时，从PLC控制器40输出控制信号至伺服电机，以使得伺服电机控制机械手动作，机械手移至载物小车的位置，将石墨舟提起并放置在储料架上，完成上料过程。当有石墨舟完成生产工艺后，从PLC控制器40通知机械手移至当前完成工艺炉管推舟位置，机械手将该管推舟上的石墨舟提起并转移放置在载物小车上（此时，载物小车一直处于小车定位机构锁定状态）。此时人机交互装置发出“嗡嗡”报警声提示，操作员工点击人机交互装置触摸屏“松开小车”按键，小车定位机构将小车解锁放下，完成下料过程。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。