在半導(dǎo)體材料燒結(jié)工藝過程中，溫度控制是一個非常重要的環(huán)節(jié)，對溫度的控制精度將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，對多工位真空燒結(jié)爐的操作，需要操作人員根據(jù)材料燒結(jié)工藝的要求而手動調(diào)節(jié)溫度控制儀表的參數(shù)來實現(xiàn)對爐體溫度的控制。這種操作方法很大程度上依賴于操作人員的經(jīng)驗，存在著工藝溫度調(diào)整過程緩慢、調(diào)整過程復(fù)雜、效率低的缺陷。

 

本文提出的智能溫度控制系統(tǒng)是以具有很強(qiáng)邏輯控制和數(shù)據(jù)處理能力的PLC為核心、以液晶觸摸屏為人機(jī)操作終端進(jìn)行設(shè)計的。系統(tǒng)操作簡單、可靠性好，可大大提高溫度控制精度及工藝過程自動化水平，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

 

 

 

智能溫控系統(tǒng)的控制對象為多工位真空燒結(jié)爐，它是由A、B、C三個燒結(jié)爐爐體和一個加熱爐體組成。工作時，將加熱爐體套在某個燒結(jié)爐體外部，使用電加熱來實現(xiàn)真空燒結(jié)爐工藝需要的溫度控制。由于各個燒結(jié)爐每次裝載的材料數(shù)量不同，及各個真空燒結(jié)爐結(jié)構(gòu)的差異等原因，在對燒結(jié)爐的工藝溫度進(jìn)行控制時，需要配置不同的控制參數(shù)。另外，在某個燒結(jié)爐完成燒結(jié)工藝操作以后，需要自動轉(zhuǎn)至其他工位進(jìn)行其工藝燒結(jié)操作過程。

 

為實現(xiàn)上述燒結(jié)過程的自動控制，智能溫控系統(tǒng)需要檢測加熱爐體以及A、B、C 三個工位真空燒結(jié)爐的溫度參數(shù)、工藝運行參數(shù)和狀態(tài)，并保證每個工位工藝溫控要求的控制輸出。主要有以下幾項：

 

①檢測參數(shù)：加熱爐體及各個工位燒結(jié)爐的三個溫度檢測點的溫度值，燒結(jié)爐內(nèi)壓力值、爐內(nèi)真空度等參數(shù)值；

②檢測狀態(tài)：加熱爐體和三個工位燒結(jié)爐的超溫報警、超壓報警、缺水報警等狀態(tài)；

③溫控輸出：加熱爐體內(nèi)三個溫度控制點的電熱絲導(dǎo)通控制量；

④控制輸出：加熱爐體的前、后、左、右運動，手動、自動狀態(tài)的切換等控制量。

 

各爐體溫度使用熱電偶進(jìn)行采樣，將檢測的爐體溫度與工藝要求的溫度值進(jìn)行比較，計算其偏差；PLC再對偏差按一定的規(guī)律計算控制量控制可控硅在控制周期內(nèi)的過零觸發(fā)脈沖個數(shù)，也就是控制爐體平均功率的大小來達(dá)到控制溫度的目的。

 

 

智能溫控系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，分別對A、B、C 三個工位真空燒結(jié)的溫度數(shù)據(jù)采樣和控制。它以日本三菱FX2N系列PLC為核心，采用彩色液晶觸摸屏作為人機(jī)界面，實現(xiàn)了復(fù)雜工藝過程操作的簡單化。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活、可擴(kuò)展性好、可移植性和抗干擾性強(qiáng)等特點。

 

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系統(tǒng)功能

智能溫控系統(tǒng)按照三個工位自動實現(xiàn)工藝操作的要求進(jìn)行配置和組態(tài)。系統(tǒng)主要功能有：

①實現(xiàn)真空燒結(jié)爐爐溫度控制?？蓪γ總€工位的三個溫度檢測點分別進(jìn)行溫度檢測、顯示、控制；并可分別自動校正三個檢測控制點的PID控制參數(shù)。

②實現(xiàn)爐內(nèi)真空度和壓力的檢測與控制。按照燒結(jié)工藝要求，每個燒結(jié)爐都配有抽真空泵和可控的氮氣閥門，在燒結(jié)過程中反復(fù)不斷地將爐內(nèi)的空氣抽出并充以氮氣，以此產(chǎn)生爐內(nèi)的真空環(huán)境。智能溫控系統(tǒng)要實時檢測燒結(jié)爐內(nèi)的真空度和爐膛內(nèi)氮氣壓力，確保爐膛壓力不超過設(shè)定的上限值，保證生產(chǎn)安全進(jìn)行。

③實現(xiàn)工藝生產(chǎn)過程自動化。通過集中操作，提供完善的操作方式設(shè)置，提供狀態(tài)及運行、報警顯示，有完善的保護(hù)和鎖定功能以防止誤操作。

④提供手動/自動兩種運行方式。系統(tǒng)處在“手動運行”時，爐體的運行及爐內(nèi)抽真空、充氣等操作是由操作員手動實現(xiàn)的。手動方式便于維修人員調(diào)試、維修設(shè)備時操作使用。自動方式時，系統(tǒng)運行流程主要有A、B、C三個工位。

 

 

智能溫控系統(tǒng)軟件包括觸摸屏操作界面和PLC控制程序兩部分。使用觸摸屏的組態(tài)軟件開發(fā)操作界面。主要界面有如下：

①自動運行畫面：實時顯示PLC采集到的爐體以及各個工位的溫度值、爐內(nèi)壓力值、某一時間工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值以及各個執(zhí)行部件的狀態(tài)等諸多信息；

②設(shè)置參數(shù)畫面：此畫面的內(nèi)容最為豐富，可以設(shè)置每個工位的溫度工藝參數(shù)；

③手動運行畫面：可實時顯示爐體以及各個工位的溫度值、爐內(nèi)壓力值、某一時間工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值以及各個可手動操作的執(zhí)行部件的觸摸按鍵；

④報警畫面：記錄報警發(fā)生的時間、類型。觸摸屏與PLC的通信口相連，動態(tài)顯示主畫面及各控制畫面。主畫面作為主菜單，通過主畫面可以選擇其他各畫面，動態(tài)顯示每個工位的運行狀態(tài)及進(jìn)行；不同的控制，自動/手動狀態(tài)切換、在線參數(shù)設(shè)置、故障處理等輔助操作。Anh高溫箱式電阻爐,管式爐,真空退火爐,真空燒結(jié)爐,管式高溫爐-鄭州科佳電爐有限公司
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