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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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年實用新型的從熔體中提拉生長高質(zhì)量單晶的方法。為了實現(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。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實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、抗干擾能力更強等特點。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供: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)置和實時監(jiān)測，所述控制模塊與上位機(jī)在功能上相互獨立，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數(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:
[0021]1、本實用新型的全數(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)置和實時監(jiān)測，所述控制模塊與上位機(jī)在功能上相互獨立，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，實現(xiàn)晶體生長的控制部分和顯示操作部分在功能上相互獨立，穩(wěn)定性更強，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)軟件獨立運行，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數(shù)據(jù)。因為數(shù)字信號具有抗干擾能力強、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點，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。因為數(shù)字信號具有抗干擾能力強、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點，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，因為數(shù)字信號具有抗干擾能力強、準(zhǔn)確性尚的優(yōu)點，可以提尚系統(tǒng)的通?目精度。
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