一种化学气相沉积设备及其控制系统的制作方法

本发明属于化学气相沉积，具体涉及一种化学气相沉积设备及其控制系统。

背景技术：

1、近年来随着航天航空领域、半导体和人工钻石等领域对材料要求的不断提高，化学气相沉积技术作为重要的材料制备和有效的材料表面改性方法，具有十分广阔的市场应用前景。

2、当前化学气相沉积(cvd chemical vapor deposition)设备普遍采用上位机通过以太网连接可编程逻辑控制器(plc programmable logic controller)，plc通过数字量、模拟量和总线，采集传感器实时数据和控制执行元件，实现对设备的监视和控制。但是cvd设备对生长环境和控制参数匹配程度要求较高，生产中迫切需要一种能协调各参数匹配的顺序执行系统，来控制设备。同时，为了记录设备控制的结果方便工艺人员的反向分析，对与整个系统提出了全程可追溯的要求，需要实现工艺参数、操作、阀门的实时状态等的记录，同时工艺人员反向分析后，对于控制程序的调整和维护也需要方便简单。

3、为了解决上述问题，授权公告号为cn112126910b的中国专利，提出了一种上位机通过plc控制器控制根据真空系统中元件的反馈信号对真空系统进行工艺控制流程以进入金刚石生长流程的技术方案。但是仅仅对于真空系统进行控制，并不能满足各参数匹配并顺序执行的要求，无法满足生产中对于标准化、智能化的需求，并且对于程序的改进和维护也不够简单方便。由于其上位机直接连接plc控制器，修改和调整工艺模块、功能控制模块内部逻辑时数据地址也会发生改变，此时还需要对上位机的底层程序进行调整，上位机的底层程序修改十分复杂，导致控制系统的后期维护不便。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种化学气相沉积设备及其控制系统，用以解决现有的气相沉积设备维护过程复杂的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种化学气相沉积设备控制系统，包括上位机和控制系统，所述控制系统包括人机交互接口模块、功能控制模块和输入输出模块，所述控制系统通过人机交互接口模块与上位机通信连接，所述人机交互接口模块与功能控制模块之间通过映射程序进行数据交互，所述功能控制模块与输入输出模块连接，以通过输入输出模块向设备发出控制指令并获取设备的状态。

3、进一步地，所述功能控制模块还用于将设备反馈的执行结果参数和设定参数进行对比，将对比结果通过人机交互数据模块反馈到上位机。

4、进一步地，所述控制系统还包括工艺模块，所述工艺模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且工艺模块还与功能控制模块连接；所述工艺模块用于通过人机交互接口模块从上位机获取工艺参数，并将工艺参数按照一定的顺序和逻辑形成设备的动作流程，依次通过功能控制模块和输入输出模块输出与设备的动作流程对应的工艺控制指令；所述工艺模块还用于依次通过输入输出模块和功能控制模块获取工艺控制指令的执行结果，并通过人机交互接口模块向上位机反馈工艺控制指令的执行结果。

5、进一步地，所述控制系统还包括故障模块，所述故障模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且故障模块还与功能控制模块连接；所述故障模块用于从功能控制模块获取所述对比结果，并根据所述对比结果判断是否出现故障，若判定出现故障则将故障报警信息映射到人机交互接口模块。

6、进一步地，所述故障模块还用于判定出现安全故障时，通过功能控制模块和输入输出接口模块向设备输出故障执行指令。

7、其有益效果为：本发明的化学气相沉积设备控制系统通过在控制系统中设置人机交互接口模块，有效分离开控制系统内部数据块和接口数据块的地址，防止修改和调整工艺模块、功能控制模块内部逻辑时，因为修改内部数据块或者整合数据块，导致接口数据块地址变化。进行工艺改良，程序改进和后期维护时仅需要调整plc的映射程序，而不需要修改接口数据块的地址，由于接口数据块的地址不变，工控机的底层程序不需要进行调整，省去了复杂的工控机的底层程序修改的步骤，使系统的改进和维护更加方便。

8、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种化学气相沉积设备，化学气相沉积设备的控制系统包括上位机和控制系统，所述控制系统包括人机交互接口模块、功能控制模块和输入输出模块，所述控制系统通过人机交互接口模块与上位机通信连接，所述人机交互接口模块与控制系统的功能控制模块和输入输出模块之间通过映射程序进行数据交互，所述功能控制模块将通过输入输出模块输出控制指令并获取设备状态。

9、进一步地，所述化学气相沉积设备所包括的受控元件包括真空装置、特气装置和微波装置，所述真空装置用于在设备中创造真空环境，所述特气装置用于向设备内注入气体，所述微波装置用于向设备注入微波能量，各个装置之间是连锁控制的。

10、进一步地，所述功能控制模块还用于将设备反馈的执行结果参数和设定参数进行对比，将对比结果通过人机交互数据模块反馈到上位机。

11、进一步地，所述控制系统还包括工艺模块，所述工艺模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且工艺模块还与功能控制模块连接；所述工艺模块用于通过人机交互接口模块从上位机获取工艺参数，并将工艺参数按照一定的顺序和逻辑形成设备的动作流程，依次通过功能控制模块和输入输出模块输出与设备的动作流程对应的工艺控制指令；所述工艺模块还用于依次通过输入输出模块和功能控制模块获取工艺控制指令的执行结果，并通过人机交互接口模块向上位机反馈工艺控制指令的执行结果。

12、进一步地，所述控制系统还包括故障模块，所述故障模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且故障模块还与功能控制模块连接；所述故障模块用于从功能控制模块获取所述对比结果，并根据所述对比结果判断是否出现故障，若判定出现故障则将故障报警信息映射到人机交互接口模块。

13、其有益效果为：本发明的化学气相沉积设备，通过在化学气相沉积设备控制系统中设置人机交互接口模块，有效分离开控制系统内部数据块和接口数据块的地址，防止修改和调整工艺模块、功能控制模块内部逻辑时，因为修改内部数据块或者整合数据块，导致接口数据块地址变化。进行工艺改良，程序改进和后期维护时仅需要调整plc的映射程序，而不需要修改接口数据块的地址，由于接口数据块的地址不变，工控机的底层程序不需要进行调整，省去了复杂的工控机的底层程序修改的步骤，使系统的改进和维护更加方便。

技术特征：

1.一种化学气相沉积设备控制系统，其特征在于，包括上位机和控制系统，所述控制系统包括人机交互接口模块、功能控制模块和输入输出模块，所述控制系统通过人机交互接口模块与上位机通信连接，所述人机交互接口模块与功能控制模块之间通过映射程序进行数据交互，所述功能控制模块与输入输出模块连接，以通过输入输出模块向设备发出控制指令并获取设备的状态。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备控制系统，其特征在于，所述功能控制模块还用于将设备反馈的执行结果参数和设定参数进行对比，将对比结果通过人机交互数据模块反馈到上位机。

3.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括工艺模块，所述工艺模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且工艺模块还与功能控制模块连接；所述工艺模块用于通过人机交互接口模块从上位机获取工艺参数，并将工艺参数按照一定的顺序和逻辑形成设备的动作流程，依次通过功能控制模块和输入输出模块输出与设备的动作流程对应的工艺控制指令；所述工艺模块还用于依次通过输入输出模块和功能控制模块获取工艺控制指令的执行结果，并通过人机交互接口模块向上位机反馈工艺控制指令的执行结果。

4.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括故障模块，所述故障模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且故障模块还与功能控制模块连接；所述故障模块用于从功能控制模块获取所述对比结果，并根据所述对比结果判断是否出现故障，若判定出现故障则将故障报警信息映射到人机交互接口模块。

5.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备控制系统，其特征在于，所述故障模块还用于判定出现安全故障时，通过功能控制模块和输入输出接口模块向设备输出故障执行指令。

6.一种化学气相沉积设备，其特征在于，化学气相沉积设备的控制系统包括上位机和控制系统，所述控制系统包括人机交互接口模块、功能控制模块和输入输出模块，所述控制系统通过人机交互接口模块与上位机通信连接，所述人机交互接口模块与控制系统的功能控制模块和输入输出模块之间通过映射程序进行数据交互，所述功能控制模块将通过输入输出模块输出控制指令并获取设备状态。

7.根据权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述化学气相沉积设备所包括的受控元件包括真空装置、特气装置和微波装置，所述真空装置用于在设备中创造真空环境，所述特气装置用于向设备内注入气体，所述微波装置用于向设备注入微波能量，各个装置之间是连锁控制的。

8.根据权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述功能控制模块还用于将设备反馈的执行结果参数和设定参数进行对比，将对比结果通过人机交互数据模块反馈到上位机。

9.根据权利要求6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述控制系统还包括工艺模块，所述工艺模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且工艺模块还与功能控制模块连接；所述工艺模块用于通过人机交互接口模块从上位机获取工艺参数，并将工艺参数按照一定的顺序和逻辑形成设备的动作流程，依次通过功能控制模块和输入输出模块输出与设备的动作流程对应的工艺控制指令；所述工艺模块还用于依次通过输入输出模块和功能控制模块获取工艺控制指令的执行结果，并通过人机交互接口模块向上位机反馈工艺控制指令的执行结果。

10.根据权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述控制系统还包括故障模块，所述故障模块与所述人机交互接口模块通过映射程序进行数据交互，且故障模块还与功能控制模块连接；所述故障模块用于从功能控制模块获取所述对比结果，并根据所述对比结果判断是否出现故障，若判定出现故障则将故障报警信息映射到人机交互接口模块。

技术总结
本发明属于化学气相沉积技术领域，具体涉及一种化学气相沉积设备及其控制系统，本发明的化学气相沉积设备控制系统包括上位机和控制系统，所述控制系统包括人机交互接口模块、功能控制模块和输入输出模块，所述控制系统通过人机交互接口模块与上位机通信连接，所述人机交互接口模块与功能控制模块之间通过映射程序进行数据交互，所述功能控制模块与输入输出模块连接，以通过输入输出模块向设备发出控制指令并获取设备的状态。通过设置人机交互接口模块，有效的离开控制系统内部数据块和接口数据块的地址，防止后期维护修改和调整工艺模块、功能控制模块内部逻辑时，导致接口数据块地址变化，使后期维护更加方便。

技术研发人员：程金帅,李宏利,孙胜浩
受保护的技术使用者：河南天璇半导体科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27