[发明专利]用于气体集成输送系统的质量流量控制装置、系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种可以用于气体集成输送系统的质量流量控制装置、控制系统及质量流量控制方法。

背景技术

流量测量和控制是气体集成输送系统中非常重要的一部分。质量流量控制器(MFC，mass flow controller)是工业中常见的设备，可以对气体或者液体进行精确的控制。图1所示为现有技术中MFC的结构框图。如图1所示，MFC1包括传感器11、电磁阀12、微处理器13、传感器驱动电路14、电磁阀驱动电路15、A/D转换器16。其中传感器驱动电路14与传感器11连接，用于接收传感器信号；电磁阀驱动电路15与电磁阀12连接，用于调节电磁阀的流通量；传感器驱动电路14和电磁阀驱动电路都15均与微处理器13连接。传感器11用于测量管式分流器17中的气体或液体的流速、流量等参量，将其转换成电信号并将信号传送至传感器驱动电路14，由传感器驱动电路14处理的信号AS02以及输入的设定信号AS01经A/D转换器16转换成数字信号后送到微处理器13，微处理器13处理这两路数字信号，根据需要生成流量控制信号，并将生成的流量控制信号输送给电磁阀驱动电路15，由电磁阀驱动电路15将其转换为模拟信号后通过控制电磁阀12实现对流量的控制。图2所示为MFC的电路图，通常情况下MFC内部是一个闭环控制系统，用传感器21发出的传感器信号AS02和设定信号AS01的差作为偏差来通过PID控制22进行电磁阀23开度的调节，最终实现对流体24的精确控制。

在大多数情况下MFC会采用模拟电压0-5V的方式输入和输出信号，即MFC输入的设定信号和MFC的流量输出信号都由0-5V来表示。图3所示为现有技术的MFC的使用环境示意图，MFC1与客户终端2之间通过设定信号线31、地线32和流量信号线33这3条信号电缆线连接，但由于很多客户使用环境对于地线处理不正确，因此信号在电缆线往往存在损失，这就导致了设定信号和流量信号的不准确。例如客户期望100％FS的流量，客户终端提供给MFC设定电压5V，但由于地线或者系统的误差，MFC收到的输入设定电压只有4.95V，这样就产生了0.05V的误差，导致MFC控制精度产生误差。同样MFC输出流量信号为5V，由于地线或者系统误差导致客户终端得到的电压为4.95V，这样同样会产生使用偏差。

因此，如何改善MFC使用环境的误差以提高MFC控制精度和使用准确性成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种质量流量控制装置及应用该质量流量控制装置的控制方法。

为达成上述目的，本发明提供一种质量流量控制装置，其包括输入端、输出端、传感器单元、流量控制阀以及控制单元，所述控制单元根据所述输入端接收的实际设定信号及所述传感器单元输出的流量检测信号产生开度控制信号并输出至所述流量控制阀。所述控制单元包括A/D转换器、微处理器和阀控制电路。其中，所述A/D转换器用于将所述实际设定信号转换为第一数字信号，将所述流量检测信号转换为第二数字信号。所述微处理器与所述A/D转换器相连，其包括存储模块、设定信号校准模块和计算模块，其中存储模块用于存储修正参数，所述修正参数表征目标设定信号和所述实际设定信号的固有误差值；设定信号校准模块根据所述修正参数对所述第一数字信号进行修正；计算模块根据修正后的所述第一数字信号以及所述第二数字信号的偏差进行运算以产生控制信号。所述阀控制电路与所述微处理器相连，用于根据所述控制信号产生所述开度控制信号以控制所述流量控制阀。

优选地，所述微处理器还包括误差值读取模块，其与所述A/D转换器和所述存储模块相连，用于在所述目标设定信号为0时依据一触发信号读取所述A/D转换器输出的第一数字信号并存储至所述存储模块中作为所述修正参数。

优选地，所述控制部还包括流量信号校准模块和信号处理单元，所述流量信号校准模块位于所述微处理器中并与所述A/D转换器及所述存储模块相连，用于根据所述修正参数对所述第二数字信号进行修正；所述信号处理单元与所述微处理器相连，用于将修正的所述第二数字信号转换为流量输出信号并通过所述输出端输出至所述质量流量控制装置外部。

优选地，所述信号处理单元为D/A转换器或滤波器。

优选地，所述设定信号校准模块通过将所述第一数字信号加上所述修正参数以对所述第一数字信号进行修正。

优选地，所述流量信号校准模块通过将所述第二数字信号加上所述修正参数以对所述第二数字信号进行修正。

优选地，所述触发信号依据一按键动作或一旋钮动作产生。