專利名稱:化學(xué)混合裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體上涉及用于混合化學(xué)品的裝置、系統(tǒng)和方法。更具體地涉及用于根據(jù)給定的配方以準(zhǔn)確的方式混合各組分的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這部分描述了本發(fā)明所公開(kāi)實(shí)施方式的背景，但并不打算表示或者暗示該部分所討論的背景技術(shù)合法地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
已經(jīng)有各種不同類(lèi)型和種類(lèi)的用于混合多個(gè)組分的裝置、系統(tǒng)和方法。例如，參考如下美國(guó)的專利和專利申請(qǐng)，將每個(gè)所述專利和專利申請(qǐng)整體引入此處作為參考
目前，許多生產(chǎn)方法需要在所述方法的不同步驟期間運(yùn)用化學(xué)組分混合以處理各個(gè)部分。以前，這些混合的組分依賴于投入化學(xué)品的控制裝置來(lái)獲得所想要的混合物，然后在線測(cè)試該混合物以得到可接受的使用量。在有些情況中，使用外部的分析儀器或者化驗(yàn)室來(lái)確認(rèn)所混合的混合物，而在其它的情況中，則使用在線測(cè)試產(chǎn)品。
雖然這些方法對(duì)于有些領(lǐng)域保證方法的品質(zhì)是成功的，但是它們每個(gè)都可能使用不必要的和不希望的延遲。如果測(cè)試失敗，在測(cè)試結(jié)果之后，可能需要排出和再裝填化學(xué)品。對(duì)于某些應(yīng)用領(lǐng)域的生產(chǎn)方法，這可能導(dǎo)致不可接受的延遲、額外的成本和額外的周期。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明如下是附圖的簡(jiǎn)要描述圖1是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所構(gòu)成的化學(xué)混合系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖2是依據(jù)圖1的系統(tǒng)使用分步裝填方法所裝填的槽的前視圖；圖3是分步裝填混合方法的流程圖，所述方法可以應(yīng)用于圖1的系統(tǒng)；圖4和圖5是另一分步裝填混合方法的流程圖，所述方法可以應(yīng)用于圖1的系統(tǒng)；以及圖6是控制器的方塊圖，所述控制器用于圖1的系統(tǒng)。
本發(fā)明某些實(shí)施方式的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，提供一種配制包含至少兩種組分的批料的系統(tǒng)和方法。供給容器各組分，以部分裝填該容器。確定在容器中各組分的量，計(jì)算至少一種組分的目標(biāo)量與所確定的當(dāng)前量的比。通過(guò)將目標(biāo)量乘以所計(jì)算的比以確定其校正量，來(lái)計(jì)算加入混合物中該組分的下一個(gè)量。將校正量的組分加入混合物，并將一些另外組分加入該混合物，以調(diào)整各組分的比例到目標(biāo)配方?？梢灾貜?fù)這些步驟直到完成批料。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，提供一種用于混合各組分的分步裝填混合(fractional fill mixing)裝置、系統(tǒng)和方法。在一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式中，分步裝填裝置、系統(tǒng)和方法包括用于保存各組分的容器、用于測(cè)試放置在容器內(nèi)各組分的濃度或者量的在線分析裝置、以及用于將組分分配至容器中的組分供給控制裝置?？刂破骺刹僮鞯嘏c組分供給控制裝置和分析裝置相連接?？刂破鬟M(jìn)一步運(yùn)用分步裝填運(yùn)算法則，將至少兩組分加入容器，裝填整個(gè)體積的一部分，以得到所想要的批料。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，控制器運(yùn)用分步裝填混合法則，在裝填序列中，裝填容器總體積的最初部分體積。該部分體積再循環(huán)以確保均勻的混合物，在線分析裝置確定混合物的組成部分，并將關(guān)于當(dāng)前混合物的信息傳遞給控制器。實(shí)施分步裝填混合法則的控制器以如下方式來(lái)調(diào)節(jié)組分供給控制裝置，即在混合物總體積的隨后部分中，校正混合物的實(shí)際值與理想值之間的偏差。所得到的混合物即為所想要的混合物，對(duì)于許多領(lǐng)域，不需要額外的測(cè)試。
現(xiàn)參考附圖，更具體地參考圖1，所示的是分步裝填混合裝置或者系統(tǒng)10，它依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成，通常在槽或者容器12中混合兩個(gè)或者多個(gè)組分。分析器或者分析裝置14用于測(cè)試容器12中的每個(gè)組分的量。如16通常所示的組分供給控制裝置可控地將兩個(gè)或者多個(gè)組分分配到槽或者容器12中。組分供給控制裝置16通過(guò)多個(gè)組分供給入口如第一組分供給入口18、第二組分供給入口20和第三組分供給入口22來(lái)分配組分。每個(gè)組分供給入口18、20和22以流體傳遞的方式與多個(gè)組分供給裝置(未顯示)相連接。多支管24接受來(lái)自于組分供給器控制裝置16的多個(gè)組分，然后，各個(gè)組分由多支管24流至容器12。
如圖2所示，根據(jù)分步裝填混合法則，槽或者容器12最初可以包含剩余體積的待混合的多個(gè)組分中的一個(gè)組分，如由volLowLev 200表示。因此，當(dāng)剩余體積的其中一個(gè)組分存在于槽12時(shí)，槽的低位(low level)通常顯示在210。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，然后，通過(guò)兩個(gè)或者多個(gè)分步或者部分裝填序列，槽12依次地被分步裝填。每次裝填部分的體積分別顯示為202、204和208。例如，如圖2所示，分步裝填序列通?？梢园ㄋ膫€(gè)分步裝填序列volFrac1、volFrac2、volFrac3和volFrac4。應(yīng)該指出的是，槽或者容器12可以在高位點(diǎn)212之上具有額外的體積(未顯示)。因此，高位點(diǎn)212表示當(dāng)分步裝填序列完成時(shí)可以達(dá)到的高度，但不必表示槽12的最大容量。
如圖3所示，分步裝填混合方法開(kāi)始于模塊27。為了所想要的批料，分步裝填混合方法將至少兩個(gè)組分加入容器12中，裝填整個(gè)容器12體積的一部分。然后，該方法測(cè)定容器中的每個(gè)組分量，如方塊30通常所示的。在容器12中所測(cè)量的每個(gè)組分的量可以以重量百分比或者體積百分比表示。該方法然后計(jì)算至少一個(gè)組分的所想要的混合物的目標(biāo)量與確定現(xiàn)有量(如方塊30所測(cè)量的)之間的比。該步驟通常如方塊32所示的。如方塊34所示，該方法然后通過(guò)將該組分的目標(biāo)量乘以方塊32中所計(jì)算的比確定其校正量，來(lái)計(jì)算至少一個(gè)組分中的下一個(gè)量。如方塊36所示，該方法然后命令組分供給控制裝置16，使校正量的組分加入容器12的混合物中。該方法(如方塊38所示的)然后加入一些另外組分，調(diào)節(jié)各組分的比例到目標(biāo)配方。重復(fù)如方塊30、32、34、36和38所示的步驟，直到容器裝填所想要量的批料。當(dāng)容器12裝填所想要量的批料時(shí)，該過(guò)程結(jié)束，如方塊44所示。
鑒于剛剛更詳細(xì)描述的方法，參考附圖2，該方法包括確定待操作的分步裝填物的量的所想要的分步裝填序列。例如，圖2所示的是槽12，所述槽將包含混合物，最終包含由該方法所產(chǎn)生的最終所想要的批料。圖2所示的是隨后分步裝填序列的多個(gè)體積水平。在本實(shí)施例中，四個(gè)分步裝填序列有待操作。第一分步裝填序列裝填容器12至約其體積的50％，如由區(qū)域202所示的，該體積表示為volFrac1。在該實(shí)施例中，分步裝填體積等于50％，包括由volLowLev 200所表示的剩余體積。剩余體積是在分步裝填方法開(kāi)始前已經(jīng)存在于槽12中的剩余組分的體積?？梢杂谢蛘邲](méi)有剩余體積，因?yàn)檫@依賴于使用者的要求。在槽12中，剩余體積的組分通常與形成當(dāng)前批料的其中一個(gè)組分相同。第二分步裝填物裝填容器另外25％的體積，如由區(qū)域204所示的，其中，該分步裝填物的體積用volFrac2表示。第三和第四分步裝填物的體積，volFrac3和volFrac4分別由區(qū)域206和208表示，分別裝填容器另外12.5％的體積，直到大約裝滿容器，如箭頭212所示。
剛才所述的分步裝填體積和百分比僅作為實(shí)施例的目的，它們可以修改為所想要的數(shù)值以獲得各種裝填序列，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講是清楚的。例如，不用四個(gè)分步裝填序列，可以使用三個(gè)分步裝填序列，其中，每個(gè)分步裝填體積序列可能包括大約33％或者三分之一的容器體積。僅為了實(shí)施例緣故，分步裝填方法的隨后討論將使用四個(gè)分步裝填序列。第一分步裝填序列volFrac1等于50％的總批料體積，第二分步裝填序列volFrac2包含25％的總批料體積，第三和第四分步裝填序列volFrac 3和volFrac 4每個(gè)包含12.5％的總批料體積，如先前所述。
因此，容器12中的批料總體積用變量totalVol表示，totalVol等于(volLowLev+volFrac1+volFrac2+volFrac3+volFrac4)。totalVol還可以用(chem1TotalVol+chem2TotalVol+diwAddedVol)來(lái)表示。chem1TotalVol表示批料中的第一組分的總體積。chem2TotalVol表示批料中的第二組分的總體積。diwAddedVol表示加入VolLowLev中的第三組分(典型地為去離子水)的體積。應(yīng)該注意的是，diwAddedVol表示第三組分，通常為去離子水，但是它可以是希望成為批料一部分的任何其它組分。為了使隨后的實(shí)施例清楚，容器12中的剩余體積的組分定義為與所想要批料的第三組分diwAddedVol相同的組分，所以當(dāng)diwAddedVol和VolLowLev合并時(shí)，可以得到第三組分的總體積。
分步裝填混合方法然后通過(guò)裝填容器至序列中的第一分步裝填百分比來(lái)開(kāi)始。在我們的實(shí)施例中，第一裝填百分比例為50％，如在圖2中所示、由volFrac1 202所表示。然后計(jì)算滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的實(shí)際體積，該體積由chem1FracVol表示。chem1FracVol等于chem1TotalVol·pourUp1Frac，其中，pourUp1Frac為第一裝填序列的分步裝填百分比，在本實(shí)施例中為50％。chem2FracVol使用類(lèi)似的公式來(lái)計(jì)算。
然后，第一組分的總體積的計(jì)算必須計(jì)算為由chem1TotalVol表示。chem1TotalVol定義為chem1Ratio·x，其中，x為中間變量。x定義為T(mén)otalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio)。chem1Ratio和chem2Ratio分別定義為第一和第二組分所裝填的體積比。diwRatio為第三組分所裝填的體積比。
加入VolLowLev以獲得totalVol的第三組分體積定義為diwAddedVol，它等于(diwRatio·x)-VolLowLev。
分步裝填混合方法下一步包括基于該組分的目標(biāo)體積混合比和組分的供給濃度來(lái)計(jì)算一個(gè)組分的目標(biāo)量。一個(gè)組分的目標(biāo)量表示為concChem1，它定義為(chem1Ratio·bulkChem1)÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio)。其中，chem1Ratio、chem2Ratio和diwRatio分別表示當(dāng)前分步裝填序列的第一、第二和第三組分的裝填體積比。BulkChem1表示第一組分的供給濃度。用類(lèi)似公式計(jì)算其它組分的目標(biāo)量，在該公式中，上述等式的分子用要計(jì)算的各個(gè)組分的散裝組分供給物(bulk ingredient supply)的比例和濃度來(lái)代替?，F(xiàn)在，已經(jīng)計(jì)算chem1FracVol，chem2FracVol和diwFracVol也如剛剛所描述一樣來(lái)計(jì)算。
在根據(jù)本發(fā)明某一實(shí)施方式的分步裝填混合方法中，在這點(diǎn)上，第一部分通過(guò)如下方式傾倒入，即通過(guò)控制器26將信號(hào)傳送給組分供給控制裝置16，準(zhǔn)備并提供由chem1FracVol所表示的體積的組分，然后準(zhǔn)備并提供由chem2FracVol所表示的體積的組分，最后準(zhǔn)備并提供由diwFracVol所表示的體積的化學(xué)品。
現(xiàn)在第一分步裝填物已經(jīng)加入容器12，必須計(jì)算隨后的分步裝填序列，并加入容器12。為了操作剩余的分步裝填序列，可以計(jì)算理想的化學(xué)品部分如idealChem1Frac。對(duì)加入容器12的每個(gè)組分，可以計(jì)算理想的化學(xué)品部分。例如，idealChem1Frac定義為(chem1TotalVol·pourUp2Frac)，其中，chem1TotalVol表示滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的總體積，pourUp2Frac為依次序的隨后分步裝填百分比。例如，因?yàn)檫@是第二校正裝填序列，該實(shí)施例中的pourUp2Frac等于25％。通過(guò)使用類(lèi)似的公式，可以計(jì)算每個(gè)組分的其它理想化學(xué)品部分，在該公式中，chem1TotalVol可以用要估算的其它組分的總體積取代。
下一步，必須計(jì)算滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的每個(gè)組分的實(shí)際體積。通過(guò)舉例的方式，滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的實(shí)際體積用chem1FracVol表示，其定義為(idealChem1Frac·concChem1)÷chem1Val，其中，chem1Val為批料中的第一組分的測(cè)試量或者測(cè)試濃度。類(lèi)似公式可以用來(lái)計(jì)算在該分步裝填序列期間要加入到混合物中的其它組分的實(shí)際體積，其它組分的理論量/濃度、理想化學(xué)品部分以及測(cè)試量/濃度可以在以上公式的合適部分代入。
該方法進(jìn)一步地包括計(jì)算第一組分的理想體積與實(shí)際體積的差。這通過(guò)由idealChem1Frac減去chem1FracVol計(jì)算。用相同公式，用滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的實(shí)際體積和理想化學(xué)品部分，來(lái)計(jì)算第二組分的chem2FracDelta。
滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的的第三組分的實(shí)際體積可以使用不同的公式。diwFracVol等于(diwAddedVol·pourUp2Frac)+chem1FracDelta+chem2FracDelta，其中，diwAddedVol為第三組分在其VolLowLev處的體積，以獲得第三組分總體積。如以上所討論的，這假設(shè)VolLowLev(其表示容器的剩余體積)是與第三組分相同的組分。Chem1FracDelta定義為第一組分的理想體積與實(shí)際體積的差，chem2FracDelta定義為第二組分的理想體積與實(shí)際體積的差。因此，diwFracVol表示對(duì)當(dāng)前分步裝填序列從體積上裝填剩余體積。
如先前所述的，diwAddedVol表示加入VolLowLev以獲得總體積的第三組分的體積。diwAddedVol定義為diwRatio·x-VolLowLev，其中x定義為(TotalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))。如果確定diwFracVol為負(fù)，則diwFracVol通過(guò)將加入混合物的第一組分體積乘以((totalVol-VolLowLev)·pourUp2Frac)÷(chem1FracVol+chem2FracVol)來(lái)減小。第二組分的體積也通過(guò)乘以相同的公式而減小。
應(yīng)該注意的是，以重量百分比表示的某一組分的目標(biāo)量可以修改為批料中的每個(gè)組分的比重的函數(shù)。例如，通過(guò)例子，concChem1可以通過(guò)使用如下的替代公式來(lái)修改為比重的函數(shù)(chem1Ratio·bulkChem1·sGravChem1)÷((chem1Ratio·sGravChem1)+(chem2Ratio·sGravChem2))+(diwRatio·sGravChem3)，其中，concChem1為第一組分的目標(biāo)濃度，chem1Ratio為第一組分的裝填體積比，chem2Ratio為第二組分的裝填體積比，diwRatio為第三組分的裝填體積的比。BulkChem1為第一組分的供給濃度。sGravChem1、sGravChem2、sGravChem3分別表示第一組分、第二組分和第三組分的比重。
應(yīng)該注意的是，以上方法可以使用濃縮的散裝化學(xué)品，其通常具有以重量百分比測(cè)試的濃度。因此，在以上實(shí)施例中，以上所列公式以及用于執(zhí)行分步裝填混合的方法可以使用重量濃度百分比，作為在混合物中或者化學(xué)品供給的預(yù)期組分的測(cè)試量。可以選擇地，在此處未公開(kāi)的本發(fā)明實(shí)施方式的其它預(yù)期實(shí)施例中，體積濃度百分比或者其它濃度測(cè)試值可以用于某些情況，這依賴于所使用的分析裝置14的類(lèi)型。
然后，用先前實(shí)施例所述的相同公式和方法，計(jì)算隨后的分步裝填序列，加入到容器12中的混合物中。
在一個(gè)實(shí)施方式中，分步裝填混合裝置、系統(tǒng)和方法可以用于化學(xué)混合或者混和在生產(chǎn)半導(dǎo)體晶片中所使用的濃的化學(xué)品。因此，在混合物中，待混合的某一組分可以是NH4OH、H2O2或者H2O。
通過(guò)舉例的方式，上述公式可以用來(lái)展示分步裝填混合方法是如何使用的。對(duì)于該實(shí)施例，假設(shè)所想要的是制備包含三種組分的批料。首先兩種組分命名為(“第一組分”)與(“第二組分”)。第三組分是去離子水，簡(jiǎn)寫(xiě)為(“diw”)。例如，假設(shè)每個(gè)組分的比重等于1。還有為了該實(shí)施例的目的，所希望的是組分混合一起，以致獲得體積比1∶1∶100，其中第一組分組成1份，由變量chem1Ratio表示；第二組分組成1份，由變量chem2Ratio表示；diw組成100份的批料，由變量diwRatio表示。
對(duì)于該實(shí)施例，10,000毫升的槽12將用各組分來(lái)完成裝填。在該實(shí)施例中，為了清楚，假設(shè)沒(méi)有剩余體積的去離子水存在于容器中。因此，變量VolLowLev在所有的公式中均等于零。所生成批料的總體積由變量totalVol表示，其等于(chem1TotalVol+chem2TotalVol+diwAddedVol)，其中，chem1TotalVol是批料的第一組分的總體積；chem2TotalVol是滿足批料要求的第二組分的總體積；diwAddedVol是加入VolLowLev以滿足批料要求的去離子水的體積。
因此，計(jì)算chem1TotalVol的公式為chem1TotalVol＝chem1Ratio·(totalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))，代入我們實(shí)施例的數(shù)字，chem1TotalVol＝1·(10,000÷(1+1+100))＝98毫升。使用類(lèi)似的公式，chem2TotalVol＝chem2Ratio·(totalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))，代入本實(shí)施例的數(shù)字，chem2TotalVol＝1·(10,000÷(1+1+100))＝98mL。
diwAddedVol表示加入VoILowLev中的去離子水的體積，它有稍微不同的公式來(lái)計(jì)算在槽12中的剩余體積的去離子水。diwAddedVol＝diwRatio·(totalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))-volLowLev。代入本實(shí)施例的數(shù)字，diwAddedVol＝100·(10,000÷(1+1+100))-0＝9804ml。
因此，批料的體積(等于totalVol)也等于(chem1TotalVol+chem2TotalVol+diwAddedVol)。代入本實(shí)施例的數(shù)字，totalVol＝(98mL+98mL+9804mL)＝10,000。10,000mL也是將完成裝填的容器12的容積大小，證明該計(jì)算是正確的。
然后，確定待操作的分步裝填序列的所希望的次數(shù)和每個(gè)裝填序列的相對(duì)裝填百分比例。分步裝填序列的次數(shù)以及它們相對(duì)裝填百分比是由操作人員選擇。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于有些應(yīng)用領(lǐng)域，該方法以四個(gè)裝填序列工作得很好，其中，第一序列裝填容器12整個(gè)混合物的目標(biāo)體積的50％，該值賦值給pourUp1Frac。第二序列裝填容器12整個(gè)混合物的目標(biāo)體積的25％，該值賦值給pourUp2Frac。第三和第四序列裝填容器12整個(gè)混合物的目標(biāo)體積的12.5％，這些值分別賦值給pourUp3Frac和pourUp4Frac。裝填序列的其它量和它們百分比可以由操作員選擇，并可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)修改，以獲得改進(jìn)的結(jié)果。
在該方法的下一步中，確定每個(gè)組分的散裝供給物的濃度，并加入混合物。對(duì)于該實(shí)施例，假設(shè)第一組分的散裝供給物具有以重量計(jì)29％的濃度；第二組分的散裝供給物具有以重量計(jì)30％的濃度；在該實(shí)施例中，去離子水(純水)假設(shè)100％純度。這些散裝品濃度可以印刷在化學(xué)品或者組分的材料數(shù)據(jù)卡片上。
然后，計(jì)算首先兩個(gè)組分的目標(biāo)濃度。該實(shí)施例的分步裝填方法嘗試配制批料，以獲得第一組分和第二組分的目標(biāo)濃度。這些目標(biāo)濃度由變量concChem1、concChem2來(lái)表示，其中，concChem1表示第一組分的目標(biāo)濃度，concChem2表示第二組分的目標(biāo)濃度。去離子水的目標(biāo)濃度一般不計(jì)算，即當(dāng)首先兩個(gè)組分加入混合物時(shí)，去離子水通常用來(lái)裝填分步裝填物的剩余體積。應(yīng)該注意的是，濃度可以測(cè)試為重量或者體積的量或者百分比表示，其中，任一種表示方法可以用于該公式。
然后，通過(guò)以下公式計(jì)算變量concChem1，即concChem1＝(chem1Ratio·bulkChem1)÷(chem1Ratio+chem2Ratio+chem3Ratio)。然后通過(guò)以下公式計(jì)算變量concChem2，即conceChem2＝(chem2Ratio·bulkChem2)÷(chem1Ratio+chem2Ratio+chem3Ratio)。因此，代入我們實(shí)施例的數(shù)字，concChem1＝(1·29％)÷(1+1+100)＝0.284％，concChem2＝(1·30％)÷(1+1+102)＝0.294％。應(yīng)該注意的是，每個(gè)組分的比重并沒(méi)有成為該等式的因子，假設(shè)每個(gè)組分的比重為1。
在本實(shí)施例中，該方法的下一步是計(jì)算第一分步裝填序列中加入槽12的每個(gè)組分的理論體積，其中，在該步驟，chem1FracVol表示滿足當(dāng)前或者第一分步裝填序列的第一組分的實(shí)際體積；chem2FracVol表示滿足當(dāng)前或者第一分步裝填序列的第二組分的實(shí)際體積；diwFracVol表示滿足當(dāng)前或者第一分步裝填序列的去離子水的實(shí)際體積。
為了計(jì)算chem1FracVol，使用以下的等式chem1FracVol＝chem1TotalVol·pourUp1Frac。代入本實(shí)施例的數(shù)字，chem1FracVol＝98mL·50％＝49ml。chem2FracVol＝chem2TotalVol·pourUp1Frac，代入本實(shí)施例的數(shù)字，chem2FracVol＝98mL·50％＝49ml。最后，diwFracVol＝diwAddedVol·pourUp1Frac。代入本實(shí)施例的數(shù)字，diwFracVol＝9804mL·50％＝4902mL。
該實(shí)施例的方法如圖3中的步驟28很好地示出，對(duì)于第一分步裝填序列，將組分加入容器12以裝填容器整個(gè)體積的一部分。在該實(shí)施例中，容器12裝填49mL的第一組分、49mL的第二組分以及4902mL的去離子水。現(xiàn)在完成第一分步裝填序列。
依賴于使用什么種類(lèi)的組分供給控制裝置，控制器26可以驅(qū)動(dòng)供給控制裝置16，用合適的裝置如泵或者重力供料分配裝置，用作流量控制器或者其它來(lái)分配所要求量的各個(gè)組分。對(duì)于泵，例如，泵的沖程數(shù)可以通常由控制器12來(lái)計(jì)算，對(duì)于重力供料分配裝置，分配時(shí)間可以通常由控制器12來(lái)計(jì)算。
該方法的下一步30要求，測(cè)定混合物中的每個(gè)組分的量/濃度。分析裝置14可以用來(lái)達(dá)到該目的。對(duì)于該實(shí)施例，假設(shè)分析裝置14可以測(cè)試混合物中的每個(gè)組分的量，該量是以重量百分比表示的，這也是為什么每個(gè)組分的目標(biāo)量/濃度是以重量百分比來(lái)計(jì)算。對(duì)于本實(shí)施例，假設(shè)測(cè)得的第一組分的測(cè)試量為以重量計(jì)0.210％，該值賦值給變量chem1Val；第二組分的測(cè)試量測(cè)得為以重量計(jì)0.294％，該值賦值給變量chem2Val。
如在該方法公開(kāi)的實(shí)施例中的圖3步驟32所示，準(zhǔn)備第二和所有隨后的分步裝填序列，在本實(shí)施例中，要求計(jì)算混合物中的每個(gè)組分的目標(biāo)量/濃度與測(cè)試的量/濃度的比。在本實(shí)施例的步驟34中，每個(gè)組分的下一個(gè)量通過(guò)將目標(biāo)量乘以在步驟32中所計(jì)算的各組分的比來(lái)計(jì)算，以確定校正的量。校正量的每個(gè)組分然后加入混合物。
為了完成此計(jì)算，本實(shí)施例的方法涉及計(jì)算一系列變量idealChem1Frac、idealChem2Frac，它們?yōu)橹虚g變量。借此最終可以獲得chem1FracVol、chem2FracVol和diwFracVol，這些量表示組分的校正體積，所述組分應(yīng)該加入混合物，以校正混合物中當(dāng)前分步裝填序列的各組分的量/濃度。因此，變量idealChem1Frac定義為等于chem1TotalVol·pourUp2Frac。使用本實(shí)施例的數(shù)字，idealChem1Frac＝98mL·25％＝24.5mL。變量idealChem2Frac＝chem2TotalVol·pourUp2Frac。使用本實(shí)施例的數(shù)字，idealChem2Frac＝98mL·25％＝24.5mL。
現(xiàn)在，已經(jīng)計(jì)算idealChem1Frac和idealChem2Frac，然后計(jì)算chem1FracVol和chem2FracVol，chem1FracVol等于(idealChem1Frac·concChem1)÷chem1Val。因此，使用本實(shí)施例的數(shù)字，chem1FracVol＝(24.5mL·0.284％)÷0.210％＝33.1mL。chem2FracVol等于(idealChem2Frac·concChem2)÷chem2Val。因此，使用本實(shí)施例的數(shù)字，chem2FracVol＝(24.5mL·0.294％)÷0.294％＝24.5mL。
現(xiàn)在，計(jì)算了chem1FracVol和chem2FracVol，然后計(jì)算chem1FracDelta和chem2FracDelta，chem1FracDelta和chem2FracDelta分別表示第一組分和第二組分的理想體積與實(shí)際體積之間的差。Chem1FracDelta等于idealChem1Frac-chem1FracVol，chem2FracDelta等于idealChem2Frac-chem2FracVol。因此，使用本實(shí)施例的數(shù)字，chem1FracDelta＝24.5mL-33.1mL＝-8.6mL，chem2FracDelta＝24.5mlL-24.5mL＝0mL。
在本實(shí)施例中，現(xiàn)在可以計(jì)算變量diwFracVol，diwFracVol等于(diwAddedVol·pourUp2Frac)+chem1FracDelta+chem2FracDelta。因此，將數(shù)據(jù)代入該公式，diwFracVol＝(9804mL·25％)+-8.6mL+0mL＝2442.4mL。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，根據(jù)本實(shí)施例，已經(jīng)計(jì)算當(dāng)前分步裝填序列的每個(gè)組分的校正的分步裝填體積，依據(jù)圖3所示的步驟36和38，將它們加入混合物中。例如，對(duì)于當(dāng)前的分步裝填序列，33.1mL的第一組分加入混合物，24.5mL的第二組分加入混合物，2442.4mL的去離子水也加入混合物中。
應(yīng)該注意的是，如果diwFracVol小于零，則chem1FracVol和chem2FracVol會(huì)超過(guò)當(dāng)前分步裝填序列的體積。在這種情況中，減小chem1FracVol和chem2FracVol值以提供正確的裝填部分體積。每個(gè)變量通過(guò)使自身乘以以下分?jǐn)?shù)來(lái)減小，((totalVol-volLowLev)·pourUp2Frac)÷(chem1FracVol+chem2FracVol)。
如圖3所示的步驟42確定容器是否填滿所想要量的全部批料。在該實(shí)施例中，當(dāng)所有的分步裝填序列完成時(shí)，填滿所想要量的全部批料將會(huì)發(fā)生。如果不是這樣，則下一步裝填序列從步驟30開(kāi)始。如果所有的分步裝填序列完成，則該方法終止于步驟44。
參考圖4和圖5，所示的是本發(fā)明的另一實(shí)施例，它包括分步裝填方法，并引入自我診斷。該實(shí)施例的方法開(kāi)始于步驟46，如圖4所示。存儲(chǔ)的自定義參數(shù)值由控制器12收集，以在分步裝填方法內(nèi)隨后使用這些參數(shù)。這些自定義參數(shù)值可以包括待操作的分步裝填序列的次數(shù)和相對(duì)裝填體積百分比。自定義的參數(shù)值還可以包括信息如關(guān)于要加入到混合物中的散裝組分的濃度信息。
該方法的下一步，如步驟50所示的，計(jì)算加入混合物的第一分步裝填序列組分的合適體積。然后，這些組分加入混合物。對(duì)于第一分步裝填序列，由分析裝置如分析裝置14的反饋提供存儲(chǔ)在槽12中混合物的每個(gè)組分的量(以重量百分比濃度表示或者以體積百分比濃度表示或者以其它來(lái)表示)。然后決定該方法是在第一分步裝填序列內(nèi)還是第二分步裝填序列。如果這是正確的，則自我診斷開(kāi)始進(jìn)行。
如圖5所示，自我診斷開(kāi)始于步驟58。該實(shí)施例的方法然后評(píng)估第一分步裝填序列是否完成。如果它完成了，則確定第一分步裝填序列增量值是否已經(jīng)儲(chǔ)存。第一分步裝填序列增量值包括應(yīng)該分配加入混合物的組分的理論體積之間的偏差，好比是由于分析裝置14所檢測(cè)到的偏差而可能加入混合物的組分的修訂體積。
如果那些分步裝填增量值沒(méi)有儲(chǔ)存，則控制器26存儲(chǔ)那些分步裝填增量值?？刂破?6所實(shí)施的方法然后在菱形框66作出判斷(如圖5所示)，確定第二分步裝填序列是否完成。如果沒(méi)有完成，則自我診斷方法終止于步驟74，然后該方法返回到圖4所示方法的76。如果第二分步裝填序列已經(jīng)完成，則進(jìn)行步驟68，在此處，獲得第二分步裝填增量值，然后，可以計(jì)算在第一分步裝填增量值與第二分步裝填增量值之間的差。
如菱形框70所示，根據(jù)該實(shí)施方式，如果任何第二分步裝填增量值高于或者等于第一分步裝填增量值，則進(jìn)行步驟72，該步驟停止裝填序列，顯示錯(cuò)誤信息。當(dāng)分步裝填方法不能校正在第一分步裝填序列與第二分步裝填序列之間的組分濃度或者量的任何偏差時(shí)，會(huì)發(fā)生該結(jié)果。換句話說(shuō)，如果在第一分步裝填序列的任何一組分中發(fā)現(xiàn)有偏差或者增量值，則將組分的校正部分裝填物加入第二分步裝填序列中。假設(shè)發(fā)現(xiàn)，任一組分的偏差或者增量值在第一分步裝填序列與第二分步裝填序列之間沒(méi)有減小，如果是那樣的話，分步裝填方法注定不能完成制備所想要的批料。
回到附圖5中的判斷框70，如果任何第二分步裝填增量值不大于或者等于第一分步裝填增量值，則自我診斷方法終止于步驟74，返回如圖4所示的分步裝填方法中的76。
參考附圖4，判斷框78評(píng)估混合的組分是否準(zhǔn)確。換句話說(shuō)，分析裝置14根據(jù)混合物中的樣品，分析化學(xué)組分的量、重量百分比濃度、體積百分比濃度或者其它。如果它們不準(zhǔn)確，則計(jì)算隨后分步裝填序列(如先前描述的)的誤差校正，該計(jì)算是在步驟80和82中進(jìn)行的。如果混合的組分是準(zhǔn)確的，則該方法立即轉(zhuǎn)到步驟82，在該步驟中，然后計(jì)算隨后的分步裝填序列的每個(gè)組分的體積，而不應(yīng)用任何誤差校正。
本實(shí)施方式的方法(如圖4所示)然后進(jìn)行到判斷框84，確定第四分步是否完成。應(yīng)該了解的是，如果在步驟48中所儲(chǔ)存的自定義參數(shù)值要求小于或者大于四個(gè)分步裝填序列，則判斷框84評(píng)估所有想要的分步裝填序列是否已經(jīng)完成。
如果第四個(gè)或者最后的分步裝填已經(jīng)完成，則本實(shí)施方式的方法終止于步驟86，在該步驟中，槽12中的混合物的封閉循環(huán)控制可以開(kāi)始。
關(guān)于附圖1所更加詳細(xì)公開(kāi)的實(shí)施方式的分步裝填混合裝置，氣動(dòng)運(yùn)行泵88可以用來(lái)使槽12中的組分再流通，以獲得混合物的均一。泵88通過(guò)電磁閥與高壓空氣源可操作地連接。運(yùn)行泵88可以是氣動(dòng)操作的，使由于可燃性化合物和組分流過(guò)泵88而產(chǎn)生的任何爆炸或者失火的風(fēng)險(xiǎn)最小化。運(yùn)行泵88與槽12通過(guò)導(dǎo)管90以流體傳遞的方式連接。維修排放閥92可以是手動(dòng)閥的形式，用于手動(dòng)操作由導(dǎo)管90排放。
在分步裝填混合裝置10的再循環(huán)管線內(nèi)，過(guò)濾器96與泵88管線連接，導(dǎo)管98將泵88與過(guò)濾器96相連。氣動(dòng)三通閥102通過(guò)導(dǎo)管98連接到泵88與過(guò)濾器96之間的再循環(huán)管線內(nèi)，允許去離子水由高壓去離子水源進(jìn)入導(dǎo)管98，其目的是徹底洗凈分步裝填混合裝置10。
三通閥100與閥102管線連接，以在批料之間排空。閥104與閥102也是管線連接，允許高壓氮?dú)膺M(jìn)入分步裝填混合裝置10。三通閥106與過(guò)濾器96的流體傳遞下游連接，選擇性地允許存儲(chǔ)在槽12中的組分通過(guò)導(dǎo)管124傳送至利用該批料的工藝室(未顯示)。
導(dǎo)管108將過(guò)濾器96與閥106和分析泵112以流體傳遞的方式連接，閥110可以是電磁閥，它允許高壓空氣驅(qū)動(dòng)分析泵112。導(dǎo)管114以流體傳遞的方式連接導(dǎo)管108與泵112之間，以再循環(huán)槽12中的混合物。
分析器或者分析裝置14通過(guò)導(dǎo)管116以流體傳遞的形式與泵112的輸出端相連接。分析器14可以是高精度的化學(xué)品濃度監(jiān)視器。這種裝置的例子有由HORIBA生產(chǎn)的SC-1監(jiān)視器(市場(chǎng)型號(hào)No.CS-131)。分析裝置或者分析器14通過(guò)導(dǎo)管118與旁路再循環(huán)導(dǎo)管120以流體傳遞的方式連接，并連接至閥106，所以混合物再循環(huán)經(jīng)過(guò)分析器14和旁路導(dǎo)管120，直到導(dǎo)出閥106通過(guò)導(dǎo)管124開(kāi)始傳送出批料，混合物再循環(huán)至多支管24。
多支管24通過(guò)三個(gè)導(dǎo)管132、134和136以流體傳遞方式連接到組分供給控制裝置，通常標(biāo)明為16。組分供給控制裝置16包括三個(gè)獨(dú)立的組分控制裝置126、128和130。每個(gè)控制裝置能夠準(zhǔn)確地將散裝供給物(未顯示)的組分分配到多支管24。組分控制裝置126、128和130每個(gè)分別由組分供給管18、20和22獨(dú)立地進(jìn)料。多支管24通過(guò)導(dǎo)管122以流體傳遞的方式與槽12連接。
組分控制裝置126、128、130可以是任何數(shù)量的控制裝置，該控制裝置如泵、重力自流進(jìn)料系統(tǒng)、流量控制器或者其它。
加熱器150加熱在槽12內(nèi)的組分。槽溫度控制器170調(diào)節(jié)加熱器150，控制槽12中的混合物溫度。槽溫度控制器170通過(guò)溫度探測(cè)器146來(lái)測(cè)試槽12中的混合物的溫度。
組分供給控制裝置16以及其各個(gè)組分控制裝置126、128和130通過(guò)電纜188由控制器26的數(shù)字輸出來(lái)控制，當(dāng)希望用分布式網(wǎng)絡(luò)時(shí)，控制器26可以設(shè)置為通過(guò)電纜186與主機(jī)168通信連接，或者直接通過(guò)主控制器(未顯示)連接。
在操作中，參考附圖1，控制器26接受來(lái)自于主機(jī)的一系列配方參數(shù)，這些參數(shù)描述在槽12中混合一起的所想要量的每個(gè)組分?？刂破?6然后進(jìn)行第一分步裝填序列，如先前所描述的?？刂破?6將指令傳遞給組分供給控制裝置16，以分配合適量的第一分步裝填物的組分。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，組分控制裝置126、128和130分別通過(guò)導(dǎo)管18、20和22開(kāi)始準(zhǔn)確地分配來(lái)自于它們各個(gè)散裝組分供給裝置(未顯示)的組分。每個(gè)組分然后通過(guò)導(dǎo)管132、134和136分配加入到多支管24中。各組分在多支管24中部分混合，然后通過(guò)導(dǎo)管122供應(yīng)到槽12。在第一分步裝填序列完成以后，分析器14能夠測(cè)試儲(chǔ)存在槽12中的混合物中的每個(gè)化學(xué)組分的量/濃度。
為了完成這，泵88通過(guò)空氣閥94驅(qū)動(dòng)再循環(huán)來(lái)自于槽12的混合物，所其使儲(chǔ)存在槽12中的混合物流經(jīng)導(dǎo)管90和98、經(jīng)過(guò)過(guò)濾器96以及經(jīng)過(guò)導(dǎo)管108。在此操作期間，關(guān)閉維修排放閥92以及排放閥100、閥102、閥104，閥106也關(guān)閉。然后，槽12中的混合物繼續(xù)流經(jīng)旁路導(dǎo)管120、多支管24，流回到槽12中。混合物的再循環(huán)流通常由彎曲箭頭144來(lái)表示。在這點(diǎn)上，在分析裝置14測(cè)試其濃度以前，儲(chǔ)存在槽12中的混合物再循環(huán)經(jīng)過(guò)各種導(dǎo)管，混合該混合物以生成更均勻的混合物。然后，分析泵112通過(guò)空氣閥110來(lái)激活，它將部分混合物由導(dǎo)管108泵到流過(guò)導(dǎo)管114、泵112、分析裝置14，在分析裝置14中，可以測(cè)試混合物的濃度。然后，混合物通過(guò)導(dǎo)管118流出分析裝置14，流經(jīng)多支管24，通過(guò)導(dǎo)管122進(jìn)入槽12。
對(duì)于隨后的分步裝填序列，再進(jìn)行相同的通用方法(如剛剛所述的)。在本實(shí)施例中，在隨后的分步裝填序列進(jìn)行之前，運(yùn)行泵88和分析泵112通過(guò)它們各自的閥94和閥110都處于停止?fàn)顟B(tài)，盡管對(duì)于其它的應(yīng)用領(lǐng)域，它們可能不是停止的。在完成所有的分步裝填序列之后或者在其它時(shí)候，槽溫度控制器170可以使加熱器150加熱混合物至預(yù)定溫度。對(duì)于某些混合物，為了隨后在生產(chǎn)過(guò)程中或者其它的過(guò)程或者目的應(yīng)用，可能要求這點(diǎn)。
在所有分步裝填序列完成以后，對(duì)于某些應(yīng)用領(lǐng)域，可能希望的是，將儲(chǔ)存在槽12中的混合物轉(zhuǎn)移到工藝室(未顯示)。這可以通過(guò)首先確保關(guān)閉維修排放閥92來(lái)完成。排放管100是關(guān)閉的，DI沖洗閥102是關(guān)閉的，氮?dú)忾y104也是關(guān)閉的。然而，在該步驟中，閥106現(xiàn)在是開(kāi)的。然后，運(yùn)行泵88通過(guò)閥94運(yùn)行，它將槽12中的混合物泵到經(jīng)過(guò)導(dǎo)管90、泵88、導(dǎo)管98、過(guò)濾器96，到達(dá)導(dǎo)管108。由于閥106現(xiàn)在是開(kāi)的，則混合物流經(jīng)閥106、導(dǎo)管124，在導(dǎo)管124處，它可以被傳遞到工藝室或者其它的目的地。
回收排放三通閥140設(shè)置在導(dǎo)管138和142之間，所以當(dāng)回收排放閥140是打開(kāi)時(shí)，通過(guò)導(dǎo)管138和142并經(jīng)過(guò)閥140，再循環(huán)的混合物可以回收到槽12中。應(yīng)該注意的是，在所有其它的操作分步裝填混合系統(tǒng)10中，回收排放閥140通常是關(guān)閉的。
在操作過(guò)程中，控制器26通過(guò)一系列的通信線160與槽溫度控制器170在RS-485通信協(xié)議下進(jìn)行通信。同樣地，控制器26還可以通過(guò)數(shù)字串行線或者通過(guò)模擬信號(hào)源(如果希望使用)與組分供給控制裝置16以及其各個(gè)組分控制裝置126、128和130進(jìn)行通信。控制器26可以通過(guò)另一串行連接186與主機(jī)168進(jìn)行通信。
參考附圖6來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明控制器26，控制器164包括控制器包180，它包括多個(gè)數(shù)字輸入端、數(shù)字輸出端、串行端口、A/D信道以及可編程序邏輯控制器總線(PLC BUS)。這種控制器的一個(gè)例子有型號(hào)為PK 2600的Z-World控制器。這種Z-World控制器包含BL 1700控制器183、OP 7100顯示器和觸摸屏182。控制器包180有一第一串行端口182，它提供在控制器180與分析裝置如分析裝置14之間進(jìn)行RS 232通信。第二串行端口186提供在控制器180與主機(jī)168或者主控制器(未顯示)之間進(jìn)行通信。第三串行端口158也設(shè)置在控制器包180上，與槽溫度控制器170(如圖1所示)之間提供RS-485通信?？刂破靼?80還包括16位數(shù)字輸出端，通常表示為電纜188，它們可操作地連接到分步裝填混合裝置和系統(tǒng)10的各種泵和閥，包括組分供給控制裝置16?？刂破靼?80還包含16位數(shù)字輸入端，通常表示為190，它們將各種液位傳感器、檢漏器以及其它的數(shù)字信號(hào)輸入給控制器包180。這樣的液位傳感器如圖1所示的傳感器154，它通過(guò)數(shù)字輸入線156與控制器170連接。
PLC總線也包括在控制器包180上，通常表示為192。PLC總線由控制器包180以帶狀電纜接出，連接多個(gè)延伸裝置如擴(kuò)展IO裝置194、輔助串行輸出裝置208、D/A信道裝置199。PLC總線為這些控制器包180上的附屬裝置提供數(shù)字輸入和輸出控制。
擴(kuò)展IO裝置194提供另外的輸出端，它可以用來(lái)控制分步裝填混合系統(tǒng)10中的另外部分。
輔助串行輸出附件208也連接到PLC總線192，并設(shè)置另外的RS 232通信端口，用于數(shù)據(jù)存入和交互，主要用于監(jiān)視和軟件開(kāi)發(fā)。該RS 232通信端口通常表示為210，它也可以連接記錄器212，以紀(jì)錄和監(jiān)視在控制器包180上的操作。通過(guò)該RS 232通信端口210，也可以裝載用于控制器包180的軟件(如果希望)。
D/A附件199另外連接到PLC總線192，提供模擬輸出信號(hào)以控制在分步裝填混合裝置或者系統(tǒng)10(如圖1所示)上的各個(gè)部件?？梢杂蒁/A附件199所控制的該部件可以是組分供給控制裝置126、128或者130，也可以是泵88和114?？梢赃x擇地是，TAKVTOI附件可以操作性地與D/A附件相連，將來(lái)自于附件199的模擬電壓輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)電流信號(hào)。由TAKVTOI附件201所產(chǎn)生的這些電流信號(hào)，可以用于驅(qū)動(dòng)作為分步裝填混合裝置和系統(tǒng)10的一部分的各種計(jì)量泵。
控制器包180還包括八個(gè)12位A/D信道，以監(jiān)視來(lái)自于分步裝填混合系統(tǒng)10的各種信息。例如，熱電偶如熱電偶146(圖1)可以連接到一個(gè)A/D信道204上，所以控制器包180可以監(jiān)視混合物的溫度。另外，A/D信道還可以監(jiān)視各種流量控制器或者計(jì)量泵，它們可以是一般分步裝填混合系統(tǒng)10的一部分。
分步裝填物法則或者方法可以以軟件的形式裝載到控制器包180，通過(guò)合適的儲(chǔ)存媒介如光盤(pán)206，其中，它包含分步裝填法則或者方法，或者通過(guò)RS 232通信端口210來(lái)裝載。
當(dāng)此處所公開(kāi)的本發(fā)明實(shí)施方式已經(jīng)具體地展示，并且參考其具體實(shí)施方式
來(lái)描述時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解到，在沒(méi)有偏離本發(fā)明的真正精神和范圍的情況下，可以作出各種形式上和細(xì)節(jié)上地變化。
權(quán)利要求
1.一種配制批料的方法，其包括步驟A為了所想要的批料，將至少兩種組分加入給定大小的容器，到整個(gè)容器體積的一部分；步驟B確定容器中的每個(gè)組分的量；步驟C計(jì)算至少一種組分的目標(biāo)量與所測(cè)定的當(dāng)前量的比步驟D通過(guò)將該組分的目標(biāo)量乘以所述比，以確定校正量，計(jì)算至少一種組分的下一個(gè)量；步驟E將校正量的組分加入容器的混合物中；步驟F加入一些另外組分，調(diào)整各組分的比例到目標(biāo)配方；以及步驟G重復(fù)步驟B到步驟F，直到容器裝填所想要量的批料。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括確定待操作的一些分步裝填物的所想要的分步裝填序列。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其中，步驟A進(jìn)一步地包括裝填容器至序列中的第一分步裝填百分比，從步驟B到步驟G的每個(gè)重復(fù)循環(huán)進(jìn)一步地包括裝填容器至序列中的隨后的分步裝填百分比。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中，裝填容器至序列中的第一分步裝填百分比包括totalVol，其包括(chem1TotalVol+chem2TotalVol+diwAddedVol)，其中chem1TotalVol為第一組分的總體積；chem2TotalVol為第二組分的總體積；VolLowLev為容器中的剩余體積；totalVol為該批料的總體積；以及diwAddedVol為加入VolLowLev以獲得TotalVol的第三組分的體積。
5.如權(quán)利要求
4所述的方法，其中，chem1FracVol包括(chem1TotalVol·pourUp1Frac)，其中，chem1FracVol為滿足當(dāng)前分步裝填序列的第一組分的實(shí)際體積；以及pourUp1Frac為第一裝填序列的分步裝填百分比。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中，chem1TotalVol包括(chem1Ratio·x)，其中，x包括(totalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))，并且其中diwAddedVol包括(diwRatio·x)-VolLowLev，其中chem1Ratio為當(dāng)前分步裝填序列的第一組分的裝填體積比；chem2Ratio為當(dāng)前分步裝填序列的第二組分的裝填體積比；diwRatio為當(dāng)前分步裝填序列的第三組分的裝填體積比；diwAddedVol為加入VolLowLev以獲得TotalVol體積的第三組分的體積；以及x為中間變量。
7.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括確定容器中的每個(gè)組分的、在步驟B中以重量百分比測(cè)試的量。
8.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括確定要加入容器的組分的目標(biāo)體積混合比。
9.如權(quán)利要求
8所述的方法，其中，加入容器的每個(gè)組分具有已知的供給濃度。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括基于該組分的目標(biāo)體積混合比與組分的供給濃度來(lái)計(jì)算某一組分的目標(biāo)量。
11.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中，所述計(jì)算包括concChem1，它包括(chem1Ratio·bulkChem1)÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio)，其中chem1Ratio為當(dāng)前分步裝填序列的第一組分的裝填體積比；chem2Ratio為當(dāng)前分步裝填序列的第二組分的裝填體積比；diwRatio為當(dāng)前分步裝填序列的第三組分的裝填體積比；以及bulkChem1為以重量百分比表示的第一組分供給濃度；以及concChem1為第一組分的目標(biāo)量。
12.如權(quán)利要求
10所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括將某一組分的目標(biāo)量修改為批料中的每個(gè)組分的比重的函數(shù)。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述計(jì)算包括concChem1，它包括(chem1Ratio·bulkChem1·sGravChem1)÷((chem1Ratio·sGravChem1)+(chem2Ratio·sGravChem2))+(diwRatio·sGravChem3)，其中concChem1為第一組分的目標(biāo)濃度；chem1Ratio為第一組分的裝填體積比；chem2Ratio為第二組分的裝填體積比diwRatio為第三組分的裝填體積比；bulkChem1為第一組分的供給濃度；sGravChem1為第一組分的比重；sGravChem2為第二組分的比重；以及sGravChem3為第三組分的比重。
14.如權(quán)利要求
3所述的方法，其中，裝填容器至序列中的隨后的分步裝填百分比包括計(jì)算idealChem1Frac，它包括(chem1TotalVol·pourUp2Frac)，其中idealChem1Frac為滿足分步裝填要求的第一組分的理想體積；chem1TotalVol為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的總體積；pourUp2Frac為序列中的隨后分步裝填百分比。
15.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述裝填進(jìn)一步地包括計(jì)算chem1FracVol，它包括(idealChem1Frac·concChem1)÷chem1Val，其中chem1Val為批料中的第一組分的測(cè)試量；chem1FracVol為滿足當(dāng)前分步裝填系列要求的第一組分的實(shí)際體積；以及concChem1為第一組分的目標(biāo)濃度。
16.如權(quán)利要求
15所述的方法，其中，所述裝填進(jìn)一步地包括計(jì)算Chem1FracDelta，它包括(idealChem1Frac-chem1FracVol)，其中chem1FracDelta為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的理想體積與實(shí)際體積的差。
17.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中，所述裝填進(jìn)一步地包括計(jì)算diwFracVol，它包括(diwAddedVol·pourUp2Frac)+chem1FracDelta+chem2FracDelta，其中diwFracVol為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第三組分的實(shí)際體積；VolLowLev為容器中的剩余體積；diwAddedVol為加入VolLowLev以獲得總體積的第三組分的體積；chem1FracDelta為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的理想體積與實(shí)際體積的差；chem2FracDelta為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第二組分的理想體積與實(shí)際體積的差。
18.如權(quán)利要求
17所述的方法，其中，所述裝填進(jìn)一步地包括計(jì)算diwAddedVol，它包括(diwRatio·x)-VolLowLev，其中，x為(totalVol÷(chem1Ratio+chem2Ratio+diwRatio))，其中chem1Ratio為第一組分的裝填體積比；chem2Ratio為第二組分的裝填體積比；diwRatio為第三組分的裝填體積比；volLowLev為容器中的第三組分的剩余體積；totalVol為批料的總體積；以及X為中間變量。
19.如權(quán)利要求
17所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括確定diwFracVol是否為負(fù)，如果diwFracVol為負(fù)的，則通過(guò)將當(dāng)前分步裝填序列加入的第一組分體積乘以((totalVol-VolLowLev)·pourUp2Frac)÷(chem1FracVol+chem2FracVol)，使第一組分的體積減小，其中totalVol為批料的總體積；pourUp2Frac為當(dāng)前分步裝填序列的分步裝填百分比；chem1FracVol為滿足當(dāng)前分步裝填序列要求的第一組分的實(shí)際體積；以及chem2FracVol為滿足當(dāng)前分步裝填系列要求的第二組分的實(shí)際體積。
20.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述方法進(jìn)一步地包括比較至少一種組分的目標(biāo)量與所確定量的當(dāng)前比和先前測(cè)量比，其中，如果當(dāng)前比高于先前的比，則發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
21.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，每個(gè)組分的量由吸收光譜測(cè)定來(lái)確定。
22.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，其中一個(gè)組分為NH4OH。
23.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，其中一個(gè)組分為H2O2。
24.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，其中一個(gè)組分為H2O。
25.一種計(jì)算機(jī)可讀的媒介，其上存儲(chǔ)有用于執(zhí)行以下方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述方法包括步驟A為了所想要的批料，將至少兩種組分加入給定大小的容器，到整個(gè)容器體積的一部分；步驟B確定容器中的每個(gè)組分的量；步驟C計(jì)算至少一種組分的目標(biāo)量與所確定的當(dāng)前量的比步驟D通過(guò)將該組分的目標(biāo)量乘以所述比，以確定校正量，計(jì)算至少一種組分的下一個(gè)量；步驟E將校正量的組分加入容器中的混合物中；步驟F加入一些另外組分，調(diào)整各組分的比例到目標(biāo)配方；以及步驟G重復(fù)步驟B到步驟F，直到容器裝填所想要量的批料。
26.一種用于制備批料的裝置，其包括槽；至少兩個(gè)化學(xué)品分配裝置，每個(gè)化學(xué)品分配裝置都有地進(jìn)口和出口，每個(gè)進(jìn)口與化學(xué)品供給連接，每個(gè)出口與所述槽連接；分析裝置，用于測(cè)試一種或者多種組分的量，所述分析裝置與所述槽連接；控制器，與所述化學(xué)品分配裝置和分析裝置相連接、執(zhí)行以下步驟的步驟A為了所想要的批料，控制器使化學(xué)品分配裝置將至少兩種組分加入給定大小的容器，到整個(gè)容器體積的一部分；步驟B控制器用于確定容器中的每個(gè)組分的量；步驟C控制器用于計(jì)算至少一種組分的目標(biāo)量與所確定的當(dāng)前量的比步驟D控制器通過(guò)將該組分的目標(biāo)量乘以所述比，以確定校正量，計(jì)算至少一種組分的下一個(gè)量；步驟E控制器用于將該校正量的組分加入容器中的混合物中；步驟F控制器用于將一些另外組分加入，以調(diào)整各個(gè)組分的比例到目標(biāo)配方；以及步驟G控制器用于重復(fù)步驟B到步驟F，直到容器裝填所想要量的批料。
27.一種用于配制批料的系統(tǒng)，其包括步驟A為了所想要的批料，將至少兩種組分加入給定大小容器，到整個(gè)容器體積的一部分的單元；步驟B用于確定容器中的每個(gè)組分的量的單元；步驟C用于計(jì)算至少一種組分的目標(biāo)量與所確定的當(dāng)前量的比的單元步驟D通過(guò)將該組分的目標(biāo)量乘以所述比，以確定校正量，計(jì)算至少一種組分的下一個(gè)量的單元；步驟E將該校正量的組分加入容器中的混合物中的單元；步驟F將一些另外組分加入以調(diào)整各個(gè)組分的比例到目標(biāo)配方的單元；以及步驟G重復(fù)步驟B到步驟F直到容器裝填所想要量的批料的單元。
28.一種方法，使用化學(xué)品控制裝置和一系列的分步裝填序列，在容器中配制所想要量組分的批料，所述方法包括步驟A讀取所儲(chǔ)存的、多個(gè)分步裝填百分比的自定義參數(shù)值；步驟B使用在步驟A中所讀取的定義參數(shù)值，計(jì)算第一分步裝填的、加入容器中的混合物的每個(gè)組分的要求量；步驟C將在步驟B中計(jì)算的要求量的每個(gè)組分加入容器的混合物中；步驟D讀取分析儀器的反饋值，用于確定混合物中的每個(gè)組分的量；步驟E確定當(dāng)前分步裝填序列是否是第一或者第二分步裝填序列；如果它是第一或者第二分步裝填序列，轉(zhuǎn)到步驟F；如果它不是第一或者第二分步裝填序列，轉(zhuǎn)到步驟L；步驟F確定第一分步裝填序列是否完成；如果第一分步裝填序列完成，轉(zhuǎn)到步驟G；如果第一分步裝填序列沒(méi)有完成，轉(zhuǎn)到步驟I；步驟G確定第一分步裝填增量值是否已經(jīng)儲(chǔ)存；如果第一分步裝填增量值已經(jīng)儲(chǔ)存，則轉(zhuǎn)到步驟I；如果第一分步裝填增量值沒(méi)有儲(chǔ)存，則轉(zhuǎn)到步驟H；步驟H存儲(chǔ)第一分步裝填增量值；轉(zhuǎn)到步驟I；步驟I確定第二分步裝填是否完成；如果第二分步裝填沒(méi)有完成，則轉(zhuǎn)到步驟L；如果第二分步裝填完成，則轉(zhuǎn)到步驟J；步驟J獲得第二分步裝填增量值；計(jì)算在第一分步裝填增量值與第二分步裝填增量值之間的增量值；確定任一第二分步增量值是否高于或者等于第一分步增量值；如果任一第二分步增量值高于或者等于第一分步增量值，則轉(zhuǎn)到步驟K；如果任一第二分步增量值不高于或者不等于第一分步增量值，則轉(zhuǎn)到步驟L；步驟K停止分步裝填序列；傳送錯(cuò)誤信息；步驟L比較分析儀器的反饋與組分所想要的量；如果分析儀器的反饋與組分所想要的量不相等，計(jì)算化學(xué)控制裝置的誤差校正；使用所計(jì)算的誤差校正，計(jì)算加入容器的混合物中的、下一分步裝填的每個(gè)組分的要求量；確定最后的分步裝填序列是否完成；如果最后的分步裝填序列沒(méi)有完成，則轉(zhuǎn)到步驟E。
29.一種計(jì)算機(jī)可讀的媒介，它存儲(chǔ)有用于操作以下方法的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述方法用化學(xué)控制裝置和一系列的分步裝填序列在容器中來(lái)配制所想要量組分的批料，其包括步驟A讀取所儲(chǔ)存的、多個(gè)分步裝填百分比的自定義參數(shù)值；步驟B使用在步驟A中所讀取的定義參數(shù)值，計(jì)算第一分步裝填的、加入容器的混合物中的每個(gè)組分的要求量；步驟C將在步驟B中計(jì)算的要求量的每個(gè)組分加入容器的混合物中；步驟D讀取分析儀器的反饋值，用于確定混合物中的每個(gè)組分的量；步驟E確定當(dāng)前分步裝填序列是第一或者第二分步裝填序列；如果它是第一或者第二分步裝填序列，轉(zhuǎn)到步驟F；如果它不是第一或者第二分步裝填序列，轉(zhuǎn)到步驟L；步驟F確定第一分步裝填序列是否完成；如果第一分步裝填序列完成，轉(zhuǎn)到步驟G；如果第一分步裝填序列沒(méi)有完成，轉(zhuǎn)到步驟I；步驟G確定第一分步裝填增量值是否已經(jīng)儲(chǔ)存；如果第一分步裝填增量值已經(jīng)儲(chǔ)存，則轉(zhuǎn)到步驟I；如果第一分步裝填增量值沒(méi)有儲(chǔ)存，則轉(zhuǎn)到步驟H；步驟H存儲(chǔ)第一分步裝填增量值；轉(zhuǎn)到步驟I；步驟I確定第二分步裝填是否完成；如果第二分步裝填沒(méi)有完成，則轉(zhuǎn)到步驟L；如果第二分步裝填完成，則轉(zhuǎn)到步驟J；步驟J獲得第二分步裝填增量值；計(jì)算在第一分步裝填增量值與第二分步裝填增量值之間的增量值；確定任一第二分步增量值是否高于或者等于第一分步增量值；如果任一第二分步增量值高于或者等于第一分步增量值，則轉(zhuǎn)到步驟K；如果任一第二分步增量值不高于或者不等于第一分步增量值，則轉(zhuǎn)到步驟L；步驟K停止分步裝填序列；傳送錯(cuò)誤信息；步驟L比較分析儀器的反饋與組分所想要的量；如果分析儀器的反饋與組分所想要的量不相等，計(jì)算化學(xué)控制裝置的誤差校正；使用所計(jì)算的誤差校正，計(jì)算加入容器中的混合物的、下一分步裝填的每個(gè)組分的要求量；確定最后的分步裝填序列是否完成；如果最后的分步裝填序列沒(méi)有完成，則轉(zhuǎn)到步驟E。
專利摘要
配備包括至少兩種組分的批料的系統(tǒng)和方法。將各組分加入容器，部分裝填容器(28)。確定在容器中各組分的量(30)，并計(jì)算至少一個(gè)組分的目標(biāo)量與所確定的當(dāng)前量的比(32)。待加入混合物組分的下一個(gè)量通過(guò)將目標(biāo)量乘以所計(jì)算的比以確定其校正量(34)來(lái)計(jì)算。將校正量的組分加入混合物(36)，并將一些另外組分加入該混合物，以調(diào)整各組分的比例到目標(biāo)配方(38)?？梢灾貜?fù)這些步驟直到完成批料。
文檔編號(hào)B01F15/02GK1997949SQ200480043760
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年12月9日
發(fā)明者邁克爾·B.·辛普森, 喬治·V.·伍德利, 加里·R.·安德森 申請(qǐng)人:特雷斯－阿爾克公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan