用于将需要不同的控制机制的低温装置集成到单个操作平台上的通用控制器的制作方法

相关申请

本申请要求2017年10月29日提交的名称为“universalcontrollerforacryogascompressorforsimultaneouslydrivingdifferenttypesofcyrogenicpumps(用于同时驱动不同类型的低温泵的低温气体压缩机的通用控制器)”的美国临时申请号us62/578,498和2018年3月5日提交的名称为“protocoltranslatorforcompressorforsimultaneoususeinmultipledifferenttypesofcryogenicpumps(在多种不同类型的低温泵中同时使用的压缩机的协议转换器)”的美国临时申请号us62/638,672的优先权，两者均通过引用整体并入本文。

背景

1.技术领域

本发明整体上涉及低温系统，并且更具体地涉及包括控制器、低温泵和低温装置的低温系统。

2.

背景技术：

“低温泵”是一种用于低温制冷系统中的泵，用于达到或保持低温，通常可接受的温度为-150℃(123.15k；-238.00°f)或更低。“低温气体压缩机”为低温泵提供动力，以泵送一种或多种“低温气体”，即用于低温用途的气体(例如氦气)，以将低温制冷系统的其它部件置于或维持在低温下。

最常见的低温制冷系统用于商业应用，输入功率高达10kw，并以gm(gifford-mcmahon)循环运行。gm制冷系统的特征在于具有压缩机，该压缩机：1)与膨胀机分开；2)在压缩机和膨胀机之间具有供应气体管线和返回气体管线；3)在压缩机和膨胀机之间具有一个或多个电气管线以在压缩机和膨胀机之间提供电力和通信。

此外，当低温泵安装在具有中央控制器的过程工具上时，低温泵可能具有连接到网络控制器或直接连接到过程工具控制器的附加通信管线，从而可以将低温泵的状态传达到过程工具。

低温气体压缩机从外部来源接收电力，并且通常具有电气外壳，该电气外壳的部件向压缩机电动机、膨胀机电动机、传感器、螺线管、加热器等供电。

最常见的低温泵具有在低于20k和80k的温度下冷却低温面板的两级膨胀机。在这些温度下，空气和其它气体的成分被冻结或吸附，从而创造出非常“清洁”的高真空环境，该环境被广泛用于半导体制造、涂层应用和研发。

通常，每个低温泵和/或低温气体压缩机制造商都在使用；(1)其系统专有的电源和/或控制器方案，以便为低温泵供电；以及在需要时，(2)专有通信协议(i/o)，以使低温泵能够直接地或通过网络控制器与过程工具控制器通信。

不存在机载的通用平台(即“控制系统”)，也没有与特定制造商的低温泵或低温气体压缩机结合使用的通用平台，其使得能够：(1)操作使用不同控制系统的不同制造商的低温泵的电动机，其也不：(2)存在通用通信协议(i/o)，该协议使得使用不同通信协议的不同制造商的低温泵能够直接或通过给定制造商的网络控制器与过程工具控制器进行通信。在这种应用中，“控制系统”和通信协议至少意味着与低温泵和/或低温气体压缩机以及相关的过程工具控制器和网络相关联的电气供应系统、通信系统和/或低温气体供应系统中的一个或多个与输入/输出(i/o)控制、反馈和供应能力相关联。

低温泵的每个制造商都使用其自身的内置在低温泵和/或低温气体压缩机中的专有控制和电源系统为低温泵中的电动机供电。因此，太难而不可能在同一应用上互换或混合由不同制造商制造的使用不同的电源设计和通信协议的低温泵和/或低温气体压缩机，并使它们正常运行。当使用低温泵的过程工具要求低温泵直接或通过网络控制器与其过程控制系统通信时，尤其如此。

当每个制造商针对低温泵的电压、相位和i/o输入无法正常操作低温气体压缩机和低温泵之间的控制系统时，为低温泵中的膨胀机提供动力的电动机将不会运行，并且低温泵将不会产生在低温泵制造商设定的设计参数范围内的低温。在大型过程工具、多压缩机-多低温泵应用中，试图互换或混合多个制造商的设备的尝试引入了额外的通信i/o和低温气体供应压力管理问题，这些问题会导致额外的操作不兼容性，具体取决于每个制造商的低温泵膨胀机的电源的设计平台的具体情况以及低温泵与网络控制器或过程工具控制器之间的通信协议。

这种可互换性的缺乏将低温泵和低温气体压缩机的使用限制为单个制造商的特定低温泵和低温气体压缩机，因此使用受到与他们当前使用的制造商不同的制造商(但其设备在设计不同的电气、通信或气体供应平台上运行)可获得的可用新技术、性能提升、价格降低、竞争优势、供应和支持等方面的限制。

技术实现要素：

本文描述的实施例克服了上述现有技术的缺陷。本文描述的实施例包括两个部件：高度可配置的电源元件(pse)和协议转换器元件(pte)。每个部件可以单独使用或彼此组合使用，以提供终端用户期望的的操作能力和设备可互换性。

这些和其它优点可以由通用控制器提供，该通用控制器被配置为在低温系统中驱动具有不同电源需求并使用不同通信协议的多个低温装置并与所述多个低温装置通信。通用控制器可包括：电源，其提供具有单个相位和频率的输入电压；电源元件，其连接至该电源，该电源元件被配置为同时驱动具有不同电源需求的多个低温装置；以及协议转换器元件，其连接到电源，被配置为使得能够在使用不同的、不兼容的通信协议的多个低温装置之间进行通信。电源元件可以包括多个电源输出，每个电源输出具有相位，电源输出包括：第一电源输出，其以第一相位向具有第一电源需求的第一类型的低温装置提供第一输出电压；和第二电源输出，其以第二相位向具有第二电源需求的第二类型的低温装置提供第二输出电压，第二输出电压与第一输出电压不同，第二相位与第一相位不同，并且第二电源需求与第一电源需求不同。协议转换器元件可以包括：多个通信输入/输出，其以多种协议接收和发送低温装置通信；和处理器，其可通信地连接到多个通信输入/输出，该处理器将低温装置通信接收、转换和输出为不同的、兼容的通信协议，处理器被配置为：从第一类型的低温装置接收通信和向第一类型的低温装置发送通信，来自第一类型的低温装置的通信和到达第一类型的低温装置的通信处于第一低温装置通信协议中；以及从第二类型的低温装置接收通信和向第二类型的低温装置发送通信，来自第二类型的低温装置的通信和到达第二类型的低温装置的通信处于与第一低温装置通信协议不同的第二低温装置通信协议中。处理器将由第一类型的低温装置发送的通信从第一低温装置通信协议转换为第二低温装置通信协议，并将由第二类型的低温装置发送的通信从第二低温装置通信协议转换为第一低温装置通信协议，使第一类型的低温装置和第二类型的低温装置能够彼此通信。在一些实施例中，即使第一低温通信协议和第二低温通信协议不同，第二电源需求与第一电源需求也是相同的。同样，在一些实施例中，即使第二电源需求与第一电源需求不同，第一低温通信协议和第二低温通信协议也是相同的。另外，在一些实施例中，尽管第二相位和第一相位相同，但是第二输出电压不同于第一输出电压。在一些实施例中，即使第二输出电压与第一输出电压相同，第二相位也不同于第一相位。

这些和其它优点也可以通过一种在低温系统中驱动具有不同的电源需求并使用不同的通信协议的多个低温装置并与所述多个低温装置通信的方法来提供。该方法接收输入电压，其中单个输入电压具有单个相位和频率，并且同时驱动具有不同电源需求的多个低温装置，其中驱动包括以第一相位向具有第一电源需求的第一类型的低温装置输出第一输出电压和以第二相位向具有第二电源需求的第二类型的低温装置输出第二输出电压，其中第二输出电压不同于第一输出电压，第二相位不同于第一相位，并且第二电源需求不同于第一电源需求。该方法还通过以下方式使得使用不同的、不兼容的通信协议的多个低温装置之间能够进行通信：接收来自第一类型的低温装置的通信，其中来自第一类型的低温装置的通信处于第一低温装置通信协议中；和接收来自第二类型的低温装置的通信，其中来自第二类型的低温装置的通信处于与第一低温装置通信协议不同的第二低温装置通信协议中；将从第一类型的低温装置接收到的通信从第一低温装置通信协议转换为第二低温装置通信协议；将从第一类型的低温装置接收到的转换后的通信发送到第二类型的低温装置，其中来自第一类型的低温装置的转换后的通信处于第二低温装置通信协议中。

另外，这些和其它优点可以由被配置为在低温系统中驱动具有不同电源需求的多个低温装置的设备来提供。该设备包括：电源，其提供具有单个相位和频率的单个输入电压；和连接到该电源的电源元件，该电源元件被配置为同时驱动具有不同电源需求的多个低温装置。电源元件可以包括多个电源输出，每个电源输出具有相位，电源输出包括：第一电源输出，其以第一相位向具有第一电源需求的第一类型的低温装置提供第一输出电压；和第二电源输出，其以第二相位向具有第二电源需求的第二类型的低温装置提供第二输出电压，第二输出电压与第一输出电压不同，第二相位与第一相位不同，并且第二电源需求与第一电源需求不同。

此外，这些和其它优点可以由被配置为在低温系统中与使用不同的通信协议的多个低温装置进行通信的通用控制器提供。通用控制器包括：电源，其提供具有单个相位和频率的单个输入电压；和协议转换器元件，其连接到电源，被配置为使得能够在使用不同的、不兼容的通信协议的多个低温装置之间进行通信。协议转换器元件可以包括：多个通信输入/输出，其以多种协议接收和发送低温装置通信；和处理器，其通信地连接到所述多个通信输入/输出，该处理器将低温装置通信接收、转换和发送为不同的、兼容的通信协议。处理器可以被配置为：从第一类型的低温装置接收通信和向第一类型的低温装置发送通信，其中来自第一类型的低温装置的通信和到达第一类型的低温装置的通信处于第一低温装置通信协议中；和从第二类型的低温装置接收通信和向第二类型的低温装置发送通信，其中来自第二类型的低温装置的通信和到达第二类型的低温装置的通信处于不同于第一种低温装置通信协议的第二低温装置通信协议中，其中处理器将由第一类型的低温装置发送的通信从第一低温装置通信协议转换为第二低温装置通信协议，并将由第二类型的低温装置发送的通信从第二低温装置通信协议转换为第一低温装置通信协议，从而使得第一类型的低温装置和第二类型的低温装置能够彼此通信。

附图说明

参考以下附图可以理解本发明的实施例。

图1a是在过程工具上典型的单个制造商(a)采购的低温装置的高层概图的示意图，示出了当过程工具不具有将低温泵i/o集成到过程工具控制系统的控制系统或网络时的设施电源和主要部件之间的连接。

图1b是在过程工具上安装了多个制造商(a和b)的低温泵时的典型低温装置的高层概图的示意图，示出了设施电源和连接，其中不同制造商的低温泵具有兼容的电动机相位和电压，(通过许可、专用标签或副本)，以及过程工具不具有将低温泵i/o集成到过程工具控制系统的控制系统或网络。

图1c是在过程工具上安装了多个制造商的低温泵(a和b)时典型的低温装置的高层概图的示意图，示出了不同制造商的低温泵具有兼容的电动机相位和电压的设施电源和连接，以及第三家制造商的低温泵(c)集成有不同的相位和电压，其中制造商a或b的配备电源元件(pse)的低温压缩机可以驱动制造商a、b和c的低温泵，并且过程工具不具有将低温泵i/o集成到工具控制系统的控制系统或网络。

图1d是在过程工具上安装了多个制造商的低温泵(a、b和c)时典型的低温装置的高层概图的示意图，示出了不同制造商的低温泵(a和b)具有兼容的电动机相位和电压的设施电源和连接，以及第三家制造商的低温泵(c)集成有不同的相位和电压，其中制造商c的配备电源元件(pse)的低温压缩机可以驱动制造商a、b和c的低温泵，并且过程工具不具有将低温泵i/o集成到工具控制系统的控制系统。

图1e是典型的单个制造商提供的低温安装的高层概图的示意图，示出了当过程工具需要将低温泵i/o集成到过程工具控制系统的控制系统时的设施电源和所有主要部件之间的连接。

图1f是使用多家制造商的低温泵和低温压缩机的低温装置的高层概图的示意图，其中相位和电压是兼容的，过程工具需要控制系统经由协议转换器与低温泵的i/o集成到过程工具的控制系统，因为供应商b的协议与供应商a的协议不兼容。

图1g是使用多家制造商的低温泵和低温压缩机的低温装置的高层概图的示意图，其中相位和电压是不兼容的，过程工具需要控制系统与低温泵的i/o集成到工具的控制系统，但是供应商a和供应商b的设备之间的通信协议是不兼容的。

图1h是使用电源元件(pse)和协议转换器元件(pte)集成来自多个供应商的低温泵的低温装置的高层概图的示意图，其中相位和电压是不兼容的，并且过程工具需要控制系统与低温泵的i/o集成到过程工具的控制系统。

图1i是集成到供应商b的低温泵控制器中的协议转换器的示意图，因此可以与供应商a的网络终端和过程工具控制器进行通信。

图2a是具有低温气体压缩和低温泵操作所需的通用控制器电源元件(pse)的低温气体压缩机框图的示意图。

图2b是低温气体压缩机框图的示意图，示出了208/240vac的三相输入电压选择和低温泵电动机电源，其使用通用控制器电源元件(pse)，为两相低温泵电动机发电提供相移网络。

图2c是低温气体压缩机框图的示意图，具有208/240vac的三相输入电压选择和低温泵电动机电源，其使用通用控制器电源元件(pse)，为两相低温泵电动机发电提供变压器布置。

图2d是低温气体压缩机框图的示意图，示出了208/240vac的三相输入电压选择和低温泵电动机电源，其经由通用控制器电源元件(pse)使用ac至ac，为两相低温泵电动机发电提供内部dc电压和相移变流器。

图3是具有通用控制器电源元件的主机低温压缩机的示意图，该控制器电源元件同时向多个供应商的低温泵提供压缩低温气体和电力。每个供应商的低温泵电源需求(电压、电流和相位)都是独特的，每个供应商都需要单独的加热器、电动机和电子设备电源。

图4a是使用通用控制器电源元件(pse)的主机低温气体压缩机的示意图，其提供了三路输出开关/逆变器电源，能够独立地向低温泵提供正确的电压、电流和相位。该布置接收额外的设施电源，包括范围从208到480伏的单相和三相电源。

图4b是通用控制器电源元件(pse)配置中的主机压缩机和降低成本步骤的示意图，该配置用独立的ac输出电源模块代替通用控制器电源元件(pse)设计中的三个独立电源。

图4c是具有通用控制器电源元件(pse)配置的主机压缩机的示意图，该配置提供多个电源模块，每个供应商的低温泵一个电源模块。

图5是基于通用控制器电源元件(pse)变压器的设计的实施例的简化示意图。

图6是具有无伪变压器的三重ac输出电源模块的通用控制器电源元件(pse)的实施例的示意图。

图7是主机压缩机和顶部集成的通用控制器电源元件(pse)外壳的实施例的前视图，示出了主机压缩机的电源和i/o连接以及pse外壳上的电气和i/o连接，其配置为驱动由与主机压缩机不同的制造商制造的低温泵。

图8a是示出供应商a的低温泵和加载互锁低温泵的框图，该低温泵在氢的承载能力和冷却时间方面不足以用于该过程，该加载互锁低温泵的性能是足够的。

图8b是示出了图8a所示的供应商a的低温泵的性能的表。

图8c是显示以更高性能的供应商b的低温泵、将驱动供应商b的低温泵的供应商b的主机压缩机和将驱动其余供应商a的加载互锁低温泵的通用控制器电源元件(pse)替代供应商a的过程低温泵的框图。

图8d是示出了图8c所示的供应商b的低温泵的性能的表。

图8e和8f是框图，示出了将通用控制器的实施例添加到供应商b的低温压缩机，以及由通用控制器启用的由两(2)台供应商b的低温压缩机来代替三(3)台供应商a的低温压缩机。

图9是示出通用控制器协议转换器元件(pte)的实施例的操作的流程图。

图10是示出了通用控制器协议转换器元件(pte)的实施例的硬件和软件组成的框图。

具体实施方式

实施例涉及通用控制器，该通用控制器包括两(2)个部件，协议转换器元件和高度可配置的电源元件，当它们集成到低温系统中时，它们联合地或单独地提供以下一项或多项功能：

·电源元件(pse)同时为一个或多个低温装置(例如低温泵、膨胀机、冷却器、压缩机和其它低温装置)供电，其中每个装置可能具有相同或不同的电气输入要求。

·协议转换器元件(pte)使得在低温泵和系统网络控制器之间或直接到过程工具控制器之间能够进行通信协议转换，其中低温泵和网络或工具控制器基于不同的通信协议。(i/o)

·pse和pte通过为网络控制器和/或过程工具控制器提供协议转换，共同为需要控制不同电压、相位和通信协议的多个低温泵提供动力和控制，以将它们集成到过程工具低温系统中。

·具体地，实施例涉及用于氦压缩机的高度可配置的电源元件，其可以将电力输入到：一个或多个用于冷却低温泵、mri磁体和其它低温装置的低温膨胀机；和i/o协议转换器，其使得低温泵和低温装置能够进行通信，其中每个都可以使用不同的i/o协议，因此它们可以通过通用网络控制器集成到单个操作平台上，也可以直接集成到处理工具控制器。

通用控制器的电源元件(pse)的实施例，包括提供给主机低温压缩机(优选地以氦运行)的电气和通信组件，使得主机低温压缩机可以单个地或同时地操作多个低温泵制造商的低温泵，按单个制造商组或者在同一应用中同时组合多个制造商的低温泵。

有利地，pse允许从低温制冷系统中移除另一制造商的低温气体压缩机，并且允许安装结合了pse的优选的主低温气体压缩机。其中，优选的替代主机低温气体压缩机可带来以下优势：效率更高、更容易维护、更可靠或尺寸更大，从而使多个低温泵由压缩机驱动，即使这些低温泵来自具有不同控制系统的不同制造商，这些不同的控制系统需要不同的电压、相位和i/o。

在下面的示例中将说明本发明的优点。主要的低温系统制造商主要支持半导体制造，而次一级的低温系统制造商主要支持研究实验室和小型涂层公司。由于控制和i/o需求不同，两家制造商的设备不可互换。但是，pse可以实现这两种制造商的产品的互换性，并且还可以添加其产品主要支持磁共振成像的第三家主要制造商的产品。也就是，本发明允许用户操作不同的低温泵，每个低温泵具有需要不同电压、相位和i/o的不同控制系统。

通用控制器pse提供必要的电气硬件，以修改驱动多个不同低温泵制造商的多种不同电气设计要求所需的电压、相位和电流。本发明可以在同一应用上同时驱动所有相同制造商的低温泵或不同制造商的低温泵的组合。pse的功能还可以移除制造商的可能会报废、过时、效率低下的低温气体压缩机，还可以将本发明安装在新的pse主机低温气体压缩机上，以驱动所有其它制造商的低温泵，因此为用户提供了替代的低温气体压缩机源。这种使用pse的新型主机压缩机可以驱动同一制造商设计的低温泵，也可以驱动多个制造商设计的组合。其它压缩机不能驱动多个制造商的多个低温泵，这些低温泵需要不同的低温泵电动机电压、相位和i/o。

通用控制器的协议转换器(pte)的实施例，包括以下所述的电气部件、软件、硬件和其它部件。pte使具有与现有已安装的低温装置组的通信协议不兼容的通信协议的低温泵能够直接安装，并且开始直接与现有已安装的低温装置组的协议进行通信和接口，因此支持系统网络集成以及现有供应商网络、过程工具和直接泵之间的过程工具通信。

第二供应商的低温泵和控制器的这种直接使用，以及与第二供应商无关的第一供应商的现有低温泵设备，将设备的可用性扩展到了过程工具用户。直接使用意味着第二供应商的设备在功能上是可用的，而无需调整和/或改变第一供应商的设备的控制系统或安装第一供应商的设备的设施的控制系统。

例如，协议转换器与第一供应商的网络控制器接口，以便用于离子注入的注入机满意于来自第二供应商的低温泵的相同信息，因为这是第一供应商所满意的。参见例如图1h和图1i。

另外，通过在主机压缩机上经由pse提供不同供应商的选择，终端用户现在可以获得的低温装置可以与该应用最合适地配对。例如，需要长时间进行低温冷却的设备可以选择比当前安装的设备维护间隔更长的低温泵。例如，这发生在用于cvd气相沉积的设备中。此外，通过协议转换器允许多个供应商的装置实现网络互操作性，从而可以利用最适合过程应用需要的低温设备经济高效地更新设施。

如本文所用的，“控制系统”至少意味着与低温泵和/或低温气体压缩机相关联的电气供应系统、通信系统和/或低温气体供应系统中的一个或多个与输入/输出(i/o)控制、反馈和供应能力相关联。

动词形式“驱动”表示：(a)接收和/或发送一个或多个数据和/或电信号，这些数据和/或电信号指示和/或与一个或多个低温泵和/或低温气体压缩机的控制系统接口；和(b)接收和/或发送一个或多个数据和/或电信号，以指示和/或以输入/输出(i/o)控制、反馈和供电能力联合与一个或多个与低温泵和/或低温气体压缩机相关的供电系统、通信系统和/或低温气体供应系统接口。

“计算装置”或可互换地“硬件”在本公开中旨在出于所有目的被广义地解释，并且被定义为对于本公开中的所有用途、所有装置和/或所有系统和/或系统而言是包括以下内容的装置：至少一个中央处理单元、用于与数据网络接口的通信装置、暂时性计算机可读存储器和/或非暂时性计算机可读存储器和/或介质。中央处理单元通过执行算法、逻辑和输入/输出操作来执行存储在非暂时性计算机可读存储器和/或介质中的一个或多个计算机程序的指令，以全部或部分地完成本文所述的任何方法的一个或多个步骤。

计算装置可被一个或多个用户、其它计算装置直接和/或间接、主动和/或被动地用于本文的一个或多个合适的功能。该计算装置可以实施为计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、内置设备、装置中的部件和/或任何其它合适的装置，并且还可以是网络计算装置、服务器或类似装置。在有利的情况下，计算装置优选地包括一个或多个人工输入装置，例如计算机鼠标和/或键盘，以及一个或多个人工接口，例如一个或多个监视器。计算装置可以指的是与向一个或多个用户提供虚拟现实体验相关联的任何输入、输出和/或计算装置。

尽管可以示出和/或描述一个计算装置，但是可以使用多个计算装置。相反，在示出和/或描述多个计算装置的情况下，可以使用单个计算装置。

“计算机程序”或可互换地“软件”是指存储在非暂时性计算机可读存储器或非暂时性计算机可读介质中的任何指令集，用于执行一个或多个合适的功能和/或用于执行在本公开中的一个或多个方法。即使没有明确提及，在本公开中，计算装置包括具有存储在非暂时性计算机可读存储器或非暂时性计算机可读介质中的任何指令集的软件，用于执行一个或多个合适的功能和/或用于执行本公开中的一个或多个方法。

动词形式“指示”表示在一个或多个低温泵和/或低温气体压缩机中引起一种或多种预定动作的一种或多种数据表示、电信号和/或机械信号。

动词形式“接口”表示指示一种或多种低温泵和/或低温气体压缩机的一种或多种功能状态的一种或多种数据表示、电信号和/或机械信号。

“非暂时性计算机可读存储器”或可互换地“非暂时性计算机可读介质”可以是用于存储一个或多个计算机程序的硬盘驱动器、固态驱动器、光盘驱动器、dvd驱动器和/或类似物。

用于低温气体压缩机的通用控制器pse，优选但不一定同时驱动具有各种电气输入需求的低温膨胀机。例如，通用控制器pse用于氦压缩机，该氦压缩机可以向一个或多个用于冷却低温泵、mri磁体和其它低温装置的低温膨胀机输入电力。通用控制器pse及其直接或间接控制的装置和/或其驱动器可以与主机低温压缩机结合而独立运行(例如参见图1c)，也可以集成为网络系统的一部分，其中pse支持低温泵操作，并且通用控制器协议转换器执行控制装置并集成到现有通信网络的方法。(参见例如图1h)。

可以根据需要使用oem的低温压缩机来驱动该oem生产的任何低温泵，或者通过许可、私有标签或oem电源和控件的副本来驱动符合该oem的低温泵电压和相位需求的任何其它制造的低温泵。(参见例如图1b)。

配备了通用控制器pse的oem低温气体压缩机(主机低温气体压缩机)将保持主机压缩机的oem所提供的标准电源和低压控制。但是，通用控制器pse可以将电源和低压连接到任何其它制造商的低温泵，该低温泵与oem的低温泵的电压和相位不兼容，并且已经为其配置了通用控制器pse。这可以是一个或多个其它制造商(例如参见图1c和1d)。主机压缩机的低温气体供应和返回回路将分别连接到其它制造商的低温泵，或通过低温气体供应和低温气体返回的歧管组合连接。

通用控制器的pse功能使用户可以组合多个制造商的低温泵，并使用主机低温气体压缩机在同一低温泵过程中同时单独或组合地驱动它们，该主机低温气体压缩机现在可以产生多个电压和相位输出(通过通用控制器pse)，以控制各种不同的低温泵以及一套设计成用于驱动主机压缩机oem制造商定义的单个特定电气设计需求的电气输出。

当主机低温气体压缩机启动时，它会提供所需的压缩低温气体流，以流至单个或多个的各种低温泵，通用控制器pse提供各种电压和相位来为低温泵的电动机供电，并且为配置了通用控制器pse的每个低温泵的控制电路提供低压电源。

通用控制器pse接收单个设备的电压和相位，例如208vac、3p、60hz，并产生多个不同的但特定的输出电压和相位，以为来自不同制造商的低温泵供电。每个制造商对其低温泵都有限定的电压和相位需求，每个制造商都有低温气体压缩机，其电气输出设计成提供驱动其低温泵所需的特定电压和相位。

当低温泵的电源需求不同时，一个制造商的低温气体压缩机无法为另一制造商的低温泵供电，因为低温气体压缩机的电压和相位输出不同。

通用控制器pse用于操作一个或多个低温泵。这些低温泵通常使用“同步电动机”进行操作。该电动机需要具有90度相位角的2相电源，以实现平稳操作。同步电动机的使用不仅限于低温泵。围绕同步电动机设计了不同行业中的许多产品。通过使用通用控制器pse，这些行业可以使用通用控制器的pse优质电源来减少机械振动、轴承磨损和声音噪声。同样，通用控制器pse可以用于驱动多个同步电动机，每个电动机具有不同的电压和相位需求。通用控制器pse还可以为具有三相膨胀机电动机的其它装置提供三相电源。

低温泵的目标应用需要三种具有不同电压、电流和相位需求的电源。由于精确创建了具有90度相位角的两相电压，因此该目标应用可在较低的机械振动下操作。其它低成本方法使用的是价格较便宜的电阻器-电容器相移电路，该电路会导致较高的振动，从而导致声音噪声和轴承磨损增加。通用控制器的pse实施是一种出色的方法。

另外，为了在网络系统上扩展应用，向低温泵提供低压电源，这使低温泵能够通过协议转换器将其状态传达给网络，从而将低温泵的操作状态传达给过程工具。(参见例如图1h)。

构造：通用控制器pse

通用控制器pse的构造需要外壳来容纳电路并保护用户免受高压侵害。该外壳具有必要的切口和特征结构，以安装前面板指示器、用户可访问的断路器或熔断器、外部连接器和用于穿过外部/内部边界的电缆的电缆密封套。接线、端接和组装程序均遵循国家电气法规、nec，并使用安全额定部件。外壳的大小足以容纳这些部件，并需要进行空气分离，以进行充分的装置冷却和维护，从而进行现场诊断和维修。

指示与通信

通用控制器pse采用前面板系统操作指示系统，要求用户从正面查看物理装置。通用控制器pse是为连接网络的监视解决方案而设计的，它消除了查看位置的需求，并使用户能够远程监视通用控制器的操作状态。参见例如图7。该远程网络连接的监视解决方案还将具有历史性能记录。这加快了事后诊断分析和问题缓解的速度。

未来的部署包括但不限于使用不同电源需求的新型低温泵和膨胀机设计，以及仍具有不同电源需求的非低温应用。可以将附加电源或对现有电源的修改添加到通用控制器pse中，而无需花费大量的开发工作或成本。这种轻松添加额外电源的能力允许进行多供应商设备部署，从而消除了单源场景，并为终端用户提供了更多低成本竞争解决方案。可添加到本发明的电源数量没有物理限制。

某些领域应用并不需要所有当前的目标低温泵电源。通用控制器的pse电源不是耦合的；因此，可以在不影响其余电源操作的情况下移除任何输出电源。移除电源可降低物料清单成本，从而为客户带来成本更低的产品。

用例：通用控制器pse和pte

以下是两(2)个应用，这是由于通用控制器pse和pte及其与不同平台接口的能力所致。在每种情况下，通用控制器都使终端用户能够从不同的供应商处采购和使用与目前安装的低温泵和/或低温压缩机相比性能更高的低温泵和/或低温压缩机、以及/或者解决生产问题的低温压缩机；同时不需要针对所有低温泵和/或低温压缩机而仅针对所关注的低温泵和/或低温压缩机转换为不同的技术平台，从而最大限度地减少了资本支出。

示例1：通用控制器pse

在某些应用中，尤其是200mm半导体工具上的离子注入，供应商“a”的低温泵在需要再生之前最多可携带17-20升低温氢气。氢含量的这种限制是由于对氢的吸收面积有限，并且是由于供应商“a”更喜欢限制氢的承载能力，因为低温泵具有内部加热器，在加热器严重故障的情况下，该内部加热器可能在再生期间充当点火源。因此，即使在发生点火事件的情况下，用低温泵中的少量氢气而不是低温泵中的大量氢气进行再生更为安全。注入过程通常为三周，供应商“a”的低温泵的再生间隔通常为每两周一次。

尽管出于上述安全目的需要使低温泵再生，但离子注入过程的运行周期尚未完成，并且在供应商a的低温泵再生并恢复正常低温操作的同时该过程暂停。另一个复杂因素是，供应商a的低温泵的冷却时间过长，这是因为系统中的氦流量较低，这进一步延迟了该过程的启动。低温泵恢复操作后，中断的离子注入过程将继续。但是，过程的中断使过程面临制造缺陷产品的风险和潜在可能性；在完成几个后续制造步骤之前，无法测量这些缺陷。因此，由于过早需要再生供应商a的低温泵，离子注入过程(如果继续进行)有可能加工成千上万个有缺陷的产品单元的风险。参见例如图8a-8b。

等效物理尺寸的供应商b的低温泵可以携带30至50升氢气，而不会引起着火事件。这是因为与供应商a相比，供应商b的低温泵具有足够的氢吸收面积，并且还使用了低温泵容器外部的外部加热器，而没有内部加热器。由于供应商b的低温泵内部没有点火源，并且由于供应商b的低温泵可以携带更多的氢气，因此不必中断注入过程即可支持低温泵的再生。结果是，低温泵可以支持整个注入过程的周期(通常为3周)，并且消除了低温泵再生后产品质量的巨大不确定性。另一个好处是供应商b的低温泵的冷却时间大大加快，因此在3周的工具处理时间结束时对其进行再生的情况下，工具的恢复速度更快，并且可以更快地投入生产。但是，供应商b的低温泵所需的控制平台、相位和电压与供应商a的低温泵完全不同，因此无法由供应商a的低温气体压缩机驱动。

上面的应用要求在注入机处理室上安装供应商b的低温泵，但是，在注入机上也有加载互锁室，其安装了供应商a的低温泵。供应商a的低温压缩机同时驱动过程室低温泵和加载互锁低温泵。无需更换供应商a的加载互锁低温泵，因为它运转良好，仅处理空气，并且没有点燃危险气体的风险。为了解决这些问题，选择了供应商b的低温压缩机作为通用控制器pse的主机，从而在处理室中驱动供应商b的低温泵，并在加载互锁上驱动供应商a的低温泵。(参见例如图8c-8d)。

但是，此外，供应商b的低温泵使用与供应商a不同的通信协议，因此无法通过供应商a的网络进行通信。因此，还安装了通用控制器协议转换器(pte)，以使供应商b的低温泵能够通过供应商a的网络与离子注入控制器通信。(参见例如图8c-8d)。

通用控制器的两个元件(pse和pte)的安装使终端用户能够移除效率低下的供应商a的处理室低温泵，在处理室中安装性能卓越的供应商b的低温泵，消除产品风险，并最大程度地减少资本支出，因为终端用户不必更换供应商a的加载互锁低温泵。配备有通用控制器pse的供应商b的主机低温压缩机将驱动注入机处理室上的供应商b的低温泵，以及加载互锁室上的供应商a的低温泵。此外，通用控制器协议转换器将使供应商b的低温泵状态可以通过供应商a的网络传达给离子注入机控制器。

或者，可以将通用控制器pse安装在供应商a的压缩机上，从而使其能够驱动供应商b的处理室低温泵，而供应商a的压缩机继续驱动供应商a的加载互锁低温泵。但是，由于供应商a的低温压缩机提供的氦气比供应商b的低温压缩机略少，因此可以减少供应商b的处理室低温泵的冷却时间。同样，通用控制器pte也需要集成到供应商b的过程泵中，以使其能够通过供应商a的网络进行通信。

示例2：通用控制器pse和pte

制造商具有多室(五(5)个室)的处理工具，每个处理室上均具有供应商a的低温泵。由于缺乏氦气压缩能力，供应商a的低温压缩机只能驱动两(2)个低温泵。因此，这样的系统需要三(3)台压缩机来支持过程工具的五(5)个低温泵。此外，供应商a的低温压缩机已经老化，需要更换。供应商b的低温压缩机效率更高，能够提供额外的氦气冷却能力，因此能够驱动三(3)个供应商a的低温泵。但是，供应商b的低温压缩机没有驱动供应商a的低温泵所需的控制平台、相位和电压。将通用控制器pse添加到供应商b的低温压缩机后，可以驱动三(3)个供应商a的低温泵，因此仅需购买两(2)个供应商b的低温压缩机，而不是三(3)个供应商a的压缩机，来完全支持五(5)个低温泵。此外，终端用户现在可以选择将供应商b的低温泵集成到多室过程工具中，从而在供应商a的泵需要维护或报废时表现出出色的性能。(参见例如图8e和8f)。

最后，如果过程工具需要更新低温泵的操作状态，则添加pte可使供应商b的泵通过供应商a的网络控制器进行通信。

特定实施方式

通用控制器电源元件：基于变压器

图2c示出了通用控制器框图，其包含用于电压和相移转换的多个基于变压器的电源。图5示出了该特定实施方式的简略示意图，特别是基于变压器的设计简略示意图。

主要电源元件(pse)部件如图5的示意图所示。输入的两相电源和设施接地连接终止于四(4)个接线盒1。然后将设备接地连接到pse机箱。三相电源线通过各自的接线盒1到达第一保护部件，断路器2。断路器2可以是可接近的操作员前面板。这些现在由断路器保护的电源线随后连接到另外三(3)个扩展接线盒3，为协议转换器元件(pte)的四(4)个方面供电：低温泵加热器电源、相位检测/电压电平继电器、低压电源、低温泵电动机电源。

两条单相线穿过另外两个断路器4，最终终止于三(3)个多针后装式连接器15。该子电路为低温泵的再生加热器线圈供电。

所有三相从接线盒3继续到多功能继电器8。功能是相位取向正确性和电压电平阈值。这些功能驱动两个内部继电器，即内部继电器8a和内部继电器8b，每个继电器都具有裸露的触点。同步低温泵电动机的自旋旋转需要相位取向正确性。向后操作低温泵电动机会导致损坏、维修和系统停机。需要使下部继电器8b通电的两个条件是：正确的相位取向和所有三个输入电压都超过了可调的最小阈值水平。下继电器8b的触点完成两个电路之一。当不满足条件时，前面板指示器11a点亮，指示操作员“相位错误”。当满足条件时，继电器8b通电，其常开触点闭合，使另一个继电器10b通电。该继电器的操作说明如下。多功能继电器8还实现了可调节的过电压阈值功能。当输入电压电平低于过电压阈值时，另一个内部继电器8a通电。当输入电压电平高于过电压阈值时，另一个内部继电器8a使内部继电器8a断电。当处于过压状态时，该内部继电器8a的常闭触点将电源连接到三(3)个附加电路继电器：电路继电器9、电路继电器10a和电路继电器10b。其功能如下所述。

该电路包含变压器6，该变压器利用中心抽头为低温泵提供范围为24-28vac单相的低压电源。该变压器具有单个初级线圈和两(2)组输出抽头，提供两(2)个输出电压电平。针对两(2)个特定的输入电压范围选择该变压器的匝数比。例如，在美国，常见的三相工业电源电压是208和240vac。在208vac上工作时，一对次级绕组可提供而在240vac上工作时，另一对次级绕组可提供低压选择继电器9选择这些对中的哪对通过继续贯穿电路的继电器进行连接。低压选择继电器9经由另一个电路继电器8的触点通电/断电，其操作已在上面说明。

低温泵通常提供两(2)种电动机类型：两相或三相ac选项。两相电动机需要超前/滞后九十(90)度，而三相电动机则需要相之间的相位角为120度。相位角选择开关5将两(2)个变压器7的初级绕组连接改变为输入功率。在一个位置中，该3pdt开关5以scott-t配置连接这两(2)个变压器7，产生两相九十(90)度的相位角输出电源。在另一个开关5的位置，这两(2)个变压器7的初级绕组连接成三相输出120相位角。相位选择开关5和这两(2)个变压器7的组合可以提供两相或三相输出，但不能同时提供。这些变压器7还具有两(2)对输出绕组，类似于低压变压器6。高压选择继电器10a在输出绕组对之间进行选择。多功能继电器8的内部过压继电器8a的触点使高压选择继电器10a通电，以进行次级绕组选择。再次使用208和240vac的美国通用工业电压，多功能继电器8、高压选择继电器10a、两(2)个变压器7和相位选择开关5的组合在任一两相或三相配置中均为低温泵电动机提供电压选择是自动的，而手动相位选择是基于低温泵的电源需求。

在适当的电压电平和相位的情况下，低温泵电动机电源将高压选择继电器10a移到高于低压阈值继电器10b的输入电压上。仅在输入的设备电源具有正确的相位取向并且高于低压阈值的情况下，上述多功能继电器8才使该继电器10b通电。当通电时，该低温泵电源继续传递到压缩机许可继电器10c。

低温泵操作需要压缩的低温气体冷却剂。一些低温气体压缩机提供继电器触点闭合装置17，以向设备或过程工具发出功能操作信号。当闭合(压缩机正常运行)时，这些触点为压缩机许可继电器10c供电，从而允许适当的低温泵电动机电压继续通过电路。如果低温气体压缩机未运行或运行有误，则压缩机许可继电器10c不会通电，从而断开低温泵电动机的电源。

当满足以下条件：输入电压高于最小阈值，输入相位角正确且低温气体压缩机正常工作和操作时，适当的低温泵电动机电压到达三个接线盒12。然后，该泵电源通过两个断路器14，然后连到后面板低温泵电源连接器15上。简单的低温泵只需要电动机电源即可；它们连接到三(3)个下部连接器15。所谓的“智能低温泵”需要电动机电源、低压电源和再生加热器电源。这些智能低温泵连接到上部组的后面板连接器15。

pse包含一项附加功能，即前面板返回低温气体压力指示器。此处使用的指示器是模拟面板仪表，能够连续显示返回压力峰值和谷值。操作员可以轻松查看此返回压力，以检查其低温泵的操作。模拟仪表、仪表驱动器电路和返回压力传感器16如图5所示。

低温气体压缩机18通常容纳两(2)个电路部件，压缩机许可继电器触点闭合装置17和返回压力传感器16。如果供应商的低温气体压缩机设计不包含或不提供对这些组件的访问，则可以使用其它方法来提供此功能。所示的变压器pse的实施例可以在大多数标准的全球工业电压下运行，包括标准200、208、220、230、240、346、347、380、400、415和480vac。

通用控制器电源元件：基于ac-ac变流器

上一节中基于变压器的pse虽然功能正常，但仍存在一些局限性：变压器体积大、笨重且价格昂贵，输出电压电平易受线电压波动的影响，具有更复杂的自动抽头选择电路以在需要时保持设计自动化以接受较宽的电压范围输入的额外的初级或次级抽头，无法同时为两相和三相泵供电，以及无法以单相输入电源运转。

用ac至ac变流器代替这些电压和相位转化变压器可以克服这些限制。图6示出了该变流器21的伪电路示意图。这种设计接受更宽范围的输入电压和频率(50或60hz)，200vac至480vac的单相和三相电源。所示的pse实施例用现代的高频开关电路代替了笨重且昂贵的变压器。输出电压电平与输入电压电平无关。

图6示出了无伪变压器的三重ac输出电源模块。输入的单相或三相设备电源22在电源模块输入级23处终止。输入级包含两个三相全波整流器，每个整流器都有滤波器网络27。这些整流器和滤波器网络产生第一中间双极(正负)dc电压(特定电压电平无关紧要)。dc/dc降压-升压级24将第一中间dc电压转化为次级dc电压电平25。该次级中间dc电压为三(3)个ac逆变器输出级、ac逆变器输出级26、ac逆变器输出级37和ac逆变器输出级39供电。

各个输出级根据每个输出(输出31、输出38和输出40)的需求将次级中间dc电压25转化为一组唯一的电压、频率和相位。例如，低温泵加热器需要单相208v，而其电动机则需要160v两相，中心抽头为九十度相移。输出级26示出了更多细节。输出级17和输出级19是输出级26的副本。

输出级接受双极次级dc电压，并包含三(3)个半桥晶体管阵列，阵列32、阵列33和阵列34，此处显示为绝缘栅双极晶体管igbt。实际使用的类型bjt、nmos或igbt对于此讨论并不重要。三(3)个半桥阵列由输出控制器35驱动。该专用微处理器产生一组同步的高频开关信号。具有半桥阵列(阵列32、阵列33和阵列34)的这些开关信号使用称为脉宽调制pwm的技术来创建ac输出。使用pwm，耦合到半桥的输出控制器可以在直至第二中间dc电压电平25的任何电压电平上产生具有任何波形和任何相位的3个输出ac波形。对于低温泵操作，输出级需要产生具有特定相移的特定频率的ac正弦波。

如图6所示，输出控制器接受两种形式的反馈：电压电平反馈29和电流电平反馈30。输出控制器回路需要此反馈来优化半桥控制，从而提高效率。该反馈还允许进行广泛的负载表征。表征的示例包括：电动机轴承退化导致电流消耗增加，通过电压电平或相移变化避免自然共振，通过反电动势分析来检测故障状态并检测低温泵操作异常。操作条件、优化参数、故障检测和异常分析数据被传递到电源模块控制器36，该电源模块控制器将来自三个输出级的该信息进行聚合，并向图4b所示的通用低温气体压缩机控制器发出报告。

通用控制器pse的dc到ac输出级、输出级26、输出级37和输出级39包含附加功能，即接地。每个ac输出均包含三(3)个接地参考电压，即电压31、电压38和电压40，它们之间具有相位关系，并且具有其电压电平输出。这意味着各个ac电压都具有相对于地的正电压偏移和负电压偏移。该特征允许单相电动机、三相电动机、具有共同点的三线两相电动机、需要带有中心抽头的单相ac的设备等灵活操作。

如上所述，输出级37和输出级39及其半桥开关网络和输出控制器产生一组独特的输出ac波形，每个波形具有不同的电压和相位，以匹配负载需求。电源模块控制器36收集、聚合并向通用控制器发布包含运行时间统计信息、分析和参数的报告。

ac-ac的pse虽然更为复杂，但在上述基于变压器的设计上提供了增强的功能。此外，它将更小更轻，从而允许更多的互操作性选项，例如在相同的物理体积中增加输出模块的数量。它的灵活性和分析能力将通用控制器的pse和pte应用扩展到了低温气体压缩行业之外。通用控制器pse和pte可以部署到需要单相、两相或三相电源的任何行业。ac-ac的pse的实施例可以在所有或基本上所有的全球标准电压下运行，包括标准100、110、120、127、200、208、220、230、240、346、347、380、400、415和480vac。

pse的实施例，包括上面关于图5和图6描述的实施例，可以提供电源输出，该电源输出支持来自各个制造商的一系列低温装置。制造商提供的低温装置(包括低温泵)可能具有不同的电源需求。下表列出了各种制造商的低温泵的示例电源需求。这些电源需求在本文中仅作为pse实施例可支持的各种电源需求的示例列出，而不是pse支持的电源需求或低温装置的确定列表。

通用控制器协议转换器：

协议转换器可以实施为如图1i所示的控制器内的软件。在此，将运行第二供应商设备的协议称为“目标协议”，将第二供应商设备称为“目标设备”，将运行第一供应商设备的协议称为“原始协议”，将第一供应商设备称为“原始设备”。

例如，目标协议可以是ieee-1118(也称为bitbus)或iec61158(也称为fieldbus)。两种格式都是20多年前开发的，并且已经进行了迭代。某些较旧的低温泵和/或低温气体压缩机使用在ic芯片上闪存的较旧版本。由于bitbus集成电路芯片不再容易获得，因此本领域技术人员将不得不找到编译器和合适的(通常是老式的)计算机来重新编译bitbus。此外，目标协议和原始协议可以使用不同的通信速度。

但是，协议转换器使用称为bit-banging串行驱动程序的驱动程序来模拟目标协议，例如bitbus。协议转换器接收并发送目标协议数据包(例如bitbus数据包)，并转换通信速度差异。可以通过将重复的空头和/或帧从协议转换器发送到目标设备和/或原始设备来解决通信速度差异。其中，bitbus流的软件解码是高性能的cpu任务。纯软件bitbus的运行速度为375kps，需要快速处理器及时处理中断，例如以72mhz运行的armcortex处理器或以168mhz运行的arm处理器，具有改进的中断性能。

协议转换器可以被实施为硬件。具体地，协议转换器可以是现场可编程门阵列(fpga)或其它可随时配置的集成电路。fpga通过硬件(例如，具有sdlc功能的d85c30-通用异步收发器(uart)内核)或预先存在的sdlc硬件收发器(例如zilogz85c30)来实施同步数据链路控制(sdlc)计算机通信协议。与20多年前目标设备中使用的特定英特尔芯片组相比，这些硬件解决方案更容易获得。

使用fgpa/收发器硬件解决方案执行sdlc协议信令任务，可以通过bitbus发送目标协议命令。fpga不限于单个协议，例如此处提到的bitbus。fpga的可编程性质使它可以同时为特定的应用或多个应用实现其它协议实施方式。不同物理层上的诸如can、devicenet、hart、modbus(modbusascii、modbusrtu、modbus、tcp)、profibus、controlnet、udp、tcp、http、snmp、json、websockets、mqtt、coap、spp、gap、gatt等的协议、rs-232、rs-422/485、以太网、wifi、蓝牙(蓝牙经典、蓝牙智能)、usb等可以部署在通用控制器pte中。

简化的协议转换流程图如图9所示。处理开始101并且进行到初始化102。在初始化102期间，内部过程变量被初始化，硬件寄存器被配置和启用。然后，流程前进到等待循环103，在该等待循环中，过程等待主机协议中输入的主机数据包的到达。如果未收到数据包，则该步骤继续等待。当数据包确实到达时，该数据包将流到下一步，即转换104。转换104提取相关数据，然后使用规则集将该主机数据转化为目标协议中的目标请求。规则由命令、格式、单位等组成。转换104类似于人类语言翻译。例如，将短语英语翻译为法语可能涉及不同的名词、动词、单位转化和/或日期转化以及格式更改。工业协议转化类似于自然语言转化。转换104创建转换后的目标数据包，并将其传递到下一步，将转换后的数据包发送到目标105。然后，该过程继续到目标回复等待循环106上。目标回复等待循环106包含回复超时检查107。目标可能没有答复，原因有以下几种：协议转换错误、目标忙、目标不可用、系统配置问题等。当/如果超时检查107到期，则过程继续到向主机109发送超时消息。但是，如果目标在此超时检查107到期之前回复，则将目标回复包传递到另一个流步骤，目标是主机转换108。目标到主机转换108反向地应用上述规则，其中目标包数据被转换回主机协议。然后，此反向转换的目标数据包将传递到最后一步，发送已转换的回复110。当传输完成时，整个过程通过等待主机协议包到达103再次开始。此处概述的转换过程在请求-回复协议中起作用，其中单个实体(主机)通过发送请求并等待其回复而进行通信。主机协议期望在特定时间窗口内进行目标回复的情况会出现。前向数据包转换、转换后的数据包传输、目标处理、回复传输、后向转换、主机协议数据包传输所需的时间可能会超出主机协议时间窗口。在这种情况下，可能存在几种修复选项：通过主机配置来增加主机协议回复时间窗口、提高目标通信速度、或者在转换过程中实施高速缓存机制，在该转换过程中，主机请求回复将从高速缓存中拉出而不是通过目标通信。缓存方法需要另一个过程来维护此缓存。

现在参考图10，示出了示出具有主要硬件部件的协议转换器元件(pte)的实施例的框图。还示出了主机过程控制器201、主机协议202、目标低温泵209、目标协议208和操作员诊断程序。总体设计包括各种通信介质驱动程序，包括介质驱动程序204、介质驱动程序207、介质驱动程序210和介质驱动程序213、fpga205、无线通信选项211和cpu212。多媒体驱动程序实现了各种常见的工业物理层。光纤介质是一个选项，但此处未显示。fpga通过其通用门阵列结构实现多个收发器206。这些独立的收发器以并行方式同时运行。fpga和pte的cpu212之间存在高速互连。配置和数据包转换是cpu的责任。操作者执行外部配置/诊断程序214以改变pte配置或运行诊断。

本文描述的本发明的实施例可以包括本文描述的元件的多种变型和组合。例如，电源元件(pse)可以提供“n”个电源输出，其中n仅受pse和包含pse的外壳的物理尺寸、每个电源输出的硬件以及用于pse的壳体的物理空间的限制。例如，实施例可以包括三(3)、四(4)、五(5)或更多个电源输出。输出的相位角可以具有任何相位角，包括九十(90)、一百二十(120)或任意角度的相位角。另外，尽管电源输出可以提供不同电压、频率、相位和相位角的不同输出，但是多个电源输出可以提供相同的输出或具有共同的电压、频率、相位和/或相位角的输出。同样，虽然由pse驱动的低温装置可能具有不同的电源需求，但此类低温装置可以使用相同或不同的通信协议进行通信。如果使用相同的通信协议进行通信，则此类低温装置不需要pte。同样，由pse驱动的低温装置可能具有相同的电源需求，但使用相同或不同的通信协议进行通信。通用控制器、pse和pte的实施例可被配置用于这些变型及其不同组合中的任何一种。而且，pse可以是或可以包括可编程的电源输出，该可编程的电源输出可配置为提供电压、相位和相位角度的多个组合的电源输出。此外，如上所述，pse和/或pte可以集成到通用控制器中，也可以是单独的独立单元。pse可以位于附接到低温压缩机或其它低温系统元件的单独的独立外壳中，并且pte可以嵌入单独的控制器中。因此，pse和/或pte可能拥有自己的独立电源。根据本文描述的实施例，可以支持并且可以提供这些和其它变型。

概述

尽管低温气体压缩机是可靠的，但其使用寿命长会对设施管理造成操作风险。压缩机的使用寿命越长，维护成本就越高，并且由于机型被认为是旧产品并且已逐步淘汰生产和支持，因此直接oem替代产品的可用性下降的可能性更大。没有替代可用性的无法使用的压缩机可能产生互操作性约束，不仅需要购买新的替代压缩机，而且还需要购买相关的低温泵设备和附件，因为新的oem设备通常不与旧设备向后兼容。在没有资本预算或利润率较低的情况下，这种互操作性约束迫使老化的设备寻求第三方选择，包括翻新旧设备的购买，这些设备通常很少或根本没有保修。这些购买本身涉及风险和接近将来的停机时间。

由电源元件和其协议转换器组成的通用控制器通过为老化的设备提供新的直接替代的低温燃气压缩机购买选项和替代的低温泵直接替代选项，解决了互操作性约束。从备用制造商那里访问这些设备资源的能力降低了客户停机时间的风险。新型高效压缩机技术在与老旧产品相同的物理足迹下提供了更高的压缩性能，并降低了运营成本。通用控制器单独部署电源组件、单独部署其协议转换器或并行部署pse和pte，从而为终端用户提供了完全的灵活性，使终端用户可以单独选择直接替换压缩机，或单独选择直接低温泵，或选择压缩器和低温泵同时也集成到现有的通信网络中。

尽管已经以实践中假定的某些实施例或修改的各种方式描述、公开、图示和示出了本发明，但是本发明的范围并不旨在被限制，也不应该被认为是由特别地保留的如本文的教导所建议的其它修改或实施例来限制，因为它们落在本文所附权利要求的广度和范围之内。