]6、所述控制模塊主要基于該可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語(yǔ)言和ST語(yǔ)言進(jìn)行編程完成對(duì)整個(gè)晶體生長(zhǎng)過(guò)程的自動(dòng)控制。本技術(shù)方案中可編程控制器采用較為成熟和穩(wěn)定的PLC產(chǎn)品，開(kāi)關(guān)量邏輯控制相關(guān)的程序，比如說(shuō)高速脈沖的輸出、快速提拉的設(shè)置、上下限位開(kāi)關(guān)信號(hào)的讀取、遙控提拉和下降信號(hào)的讀取、串口的設(shè)置等等都使用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程；涉及到復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程的程序，比如說(shuō)晶體的理論重量計(jì)算、PID控制算法的實(shí)現(xiàn)等等，這些算法涉及到大量浮點(diǎn)數(shù)的乘除和三角函數(shù)運(yùn)算，采用ST語(yǔ)言進(jìn)行編程。
[0027]7、所述晶體提拉模塊包括第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和與第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)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。本技術(shù)方案通過(guò)采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制，可以獲得高精度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0028]8、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(dòng)器采用雙脈沖工作方式。本技術(shù)方案通過(guò)采用雙脈沖工作方式，同時(shí)配合減速電機(jī)，可以達(dá)到均勻而緩慢的提拉速度，且可以獲得很小而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。
[0029]9、所述提拉電機(jī)米用五相步進(jìn)電機(jī)。五相步進(jìn)電機(jī)具有尚穩(wěn)定性、尚效率的特點(diǎn)。
[0030]10、所述晶體旋轉(zhuǎn)模塊包括第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和與第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)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。本技術(shù)方案通過(guò)采用控制模塊的高速脈沖輸出進(jìn)行控制，可以獲得高精度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0031]11、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(dòng)器采用雙脈沖工作方式。本技術(shù)方案通過(guò)采用雙脈沖工作方式，同時(shí)配合減速電機(jī)，可以達(dá)到均勻而緩慢的提拉速度，且可以獲得很小而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。
[0032]12、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用五相步進(jìn)電機(jī)。五相步進(jìn)電機(jī)具有高穩(wěn)定性、高效率的特點(diǎn)。
[0033]13、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(guò)上位機(jī)顯示其監(jiān)控到的異常情況，上位機(jī)對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄。本技術(shù)方案通過(guò)設(shè)置安全監(jiān)控模塊，可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)的異常，以便及時(shí)的采取措施。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本實(shí)用新型揭示的用一臺(tái)上位機(jī)電腦控制多臺(tái)下位機(jī)控制模塊和相應(yīng)的閃爍晶體提拉爐的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其具有自動(dòng)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(qiáng)等特點(diǎn)。這種集散型控制系統(tǒng)，是以可編程控制器為基礎(chǔ)，具有控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。
[0036]如圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)的全數(shù)字化集散型閃爍晶體提拉爐控制系統(tǒng)，其包括上位機(jī)、控制模塊及執(zhí)行模塊，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。所述執(zhí)行模塊包括控制生長(zhǎng)爐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(duì)生長(zhǎng)爐內(nèi)晶體重量進(jìn)行測(cè)量的稱重模塊。所述控制模塊控制晶體生長(zhǎng)及各模塊運(yùn)轉(zhuǎn)，所述控制模塊包括可編程控制器。閃爍晶體提拉爐包括生長(zhǎng)爐及所述的執(zhí)行模塊，所述的執(zhí)行模塊與生長(zhǎng)爐連接以進(jìn)行晶體的生長(zhǎng)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(jì)，實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)的控制部分和顯示操作部分在功能上相互獨(dú)立，穩(wěn)定性更強(qiáng)，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(gè)可編程控制器，使得晶體的放肩、等徑、收尾步驟等生長(zhǎng)控制都由控制模塊進(jìn)行控制，可以脫離上位機(jī)軟件獨(dú)立運(yùn)行，避免了電腦死機(jī)和軟件崩潰導(dǎo)致的生長(zhǎng)過(guò)程中斷，可編程控制器與上位機(jī)軟件通過(guò)以太網(wǎng)相連，上位機(jī)只負(fù)責(zé)對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)顯示晶體生長(zhǎng)的過(guò)程狀態(tài)。
[0037]從圖1可以看出，通過(guò)本實(shí)用新型技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)上位機(jī)電腦與多個(gè)下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，即用一臺(tái)上位機(jī)電腦控制多臺(tái)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(duì)晶體生長(zhǎng)的操作和監(jiān)視更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
[0038]本實(shí)用新型所述控制模塊通過(guò)RS485接口與上稱重模塊通信，獲取稱重信號(hào)；所述可編程控制器通過(guò)RS232接口與中頻設(shè)備進(jìn)行通信，設(shè)置功率值和讀取中頻參數(shù)，控制模塊將功率信號(hào)按照中頻加熱模塊提供通信協(xié)議的要求封裝成幀，然后傳輸給中頻設(shè)備來(lái)控制中頻的功率；所述控制模塊根據(jù)晶體和坩禍的幾何參數(shù)模型實(shí)時(shí)計(jì)算晶體生長(zhǎng)的理論重量；所述可編程控制器通過(guò)比例積分微分(Proport1n Integrat1n Differentiat1n，全文均簡(jiǎn)稱PID)控制方法，控制中頻加熱模塊的功率，使得稱重模塊的稱重重量跟隨理論重量，達(dá)到預(yù)定直徑生長(zhǎng)的目的；上位機(jī)電腦用于集中顯示晶體的生長(zhǎng)狀態(tài)和進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。所述的所有通信均采用數(shù)字化方式，大大提高了系統(tǒng)的控制精度。
[0039]本實(shí)用新型上位機(jī)可以設(shè)置晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，包括籽晶半徑，放肩角，等徑半徑，等徑長(zhǎng)度，晶體密度，熔液密度，坩禍直徑，PID參數(shù)等等。這些參數(shù)通過(guò)以太網(wǎng)接口傳輸給控制模塊；同時(shí)控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)接口和上位機(jī)電腦進(jìn)行通信，上傳各個(gè)模塊的信息和晶體生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)總線上可以連接多個(gè)控制模塊設(shè)備，可以對(duì)晶體生長(zhǎng)控制進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)和管理。如此設(shè)置，通過(guò)一臺(tái)上位機(jī)電腦與多個(gè)下位機(jī)控制模塊聯(lián)接，使得對(duì)晶體生長(zhǎng)的監(jiān)控更為集中，大大減低設(shè)備和人力成本。
[0040]本實(shí)用新型控制模塊通過(guò)這些生長(zhǎng)參數(shù)，實(shí)時(shí)的計(jì)算出晶體生長(zhǎng)的理論重量，通過(guò)與實(shí)際的稱重信號(hào)進(jìn)行比較，使用PID的控制方法，控制中頻的輸出功率，以達(dá)到預(yù)定直徑生長(zhǎng)的目的，可以實(shí)現(xiàn)放肩、等徑、收尾等生長(zhǎng)步驟的自動(dòng)控制。
[0041]本實(shí)用新型還可以通過(guò)無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)配合控制模塊，實(shí)現(xiàn)了提拉電機(jī)的提拉、下降動(dòng)作的遙控控制。具有快速和慢速兩種速率，大大方便了接種步驟的操作。
[0042]本實(shí)用新型上位機(jī)對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，顯示的參數(shù)包括:晶體重量、重量差、中頻功率、晶體半徑、晶體長(zhǎng)度等等，同時(shí)對(duì)這些監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，方便以后查看和分析。
[0043]本實(shí)用新型所述控制模塊采用不間斷電源供電，使得系統(tǒng)發(fā)生意外斷電的時(shí)候，保證可編程控制器還能進(jìn)行異常處理。當(dāng)斷電等異常情況發(fā)生時(shí)，上位機(jī)會(huì)提醒異常發(fā)生，如果長(zhǎng)時(shí)間異常沒(méi)有得到處理，控制器會(huì)自動(dòng)提拉出晶體，結(jié)束生長(zhǎng)過(guò)程。
[0044]本實(shí)用新型所述控制模塊控制過(guò)程中以數(shù)字信號(hào)的方式傳輸稱重模塊獲取的稱重?cái)?shù)據(jù)。采用PID控制方式對(duì)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(hào)的方式傳輸中頻加熱模塊的功率控制信號(hào)，所述控制模塊以數(shù)字信號(hào)的方式與上位機(jī)電腦通信。系統(tǒng)的通信均采用數(shù)字信號(hào)通訊的方式，數(shù)字信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性高，可以提高系統(tǒng)的控制精度，避免了中頻帶來(lái)的干擾，對(duì)于中頻加熱模塊的功率控制來(lái)說(shuō)，還可以避免量化誤差，而且可以達(dá)到Iw的高精度功率控制。
[0045]本實(shí)用新型所述控制模塊采用較為成熟和穩(wěn)定的可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，全文均簡(jiǎn)稱PLC)產(chǎn)品，所述控制模塊主要基于所述的可編程控制器，運(yùn)用梯形圖語(yǔ)言