[发明专利]用于将需要不同的控制机制的低温装置集成到单个操作平台上的通用控制器

说明书

本发明涉及通用控制器，其用于将需要不同控制机制的低温装置集成到单个操作平台上。通用控制器可以包括：电源元件，其被配置为同时驱动具有不同电源需求的多个低温装置；以及协议转换器元件，其被配置为使得能够在使用不同的、不兼容的通信协议的多个低温装置之间进行通信，其中协议转换器元件将由第一类型的低温装置发送的通信从第一低温装置通信协议转换为第二低温装置通信协议，并将由第二类型的低温装置发送的通信从第二低温装置通信协议转换为第一低温装置通信协议，使第一类型的低温装置和第二类型的低温装置能够彼此通信。

相关申请

本申请要求2017年10月29日提交的名称为“Universal Controller for aCryogas Compressor for Simultaneously Driving Different Types of CyrogenicPumps(用于同时驱动不同类型的低温泵的低温气体压缩机的通用控制器)”的美国临时申请号US62/578,498和2018年3月5日提交的名称为“Protocol Translator for Compressorfor Simultaneous Use in Multiple Different Types of Cryogenic Pumps(在多种不同类型的低温泵中同时使用的压缩机的协议转换器)”的美国临时申请号US62/638,672的优先权，两者均通过引用整体并入本文。

背景

1.技术领域

本发明整体上涉及低温系统，并且更具体地涉及包括控制器、低温泵和低温装置的低温系统。

2.背景技术

“低温泵”是一种用于低温制冷系统中的泵，用于达到或保持低温，通常可接受的温度为-150℃(123.15K；-238.00°F)或更低。“低温气体压缩机”为低温泵提供动力，以泵送一种或多种“低温气体”，即用于低温用途的气体(例如氦气)，以将低温制冷系统的其它部件置于或维持在低温下。

最常见的低温制冷系统用于商业应用，输入功率高达10kW，并以GM(Gifford-McMahon)循环运行。GM制冷系统的特征在于具有压缩机，该压缩机：1)与膨胀机分开；2)在压缩机和膨胀机之间具有供应气体管线和返回气体管线；3)在压缩机和膨胀机之间具有一个或多个电气管线以在压缩机和膨胀机之间提供电力和通信。

此外，当低温泵安装在具有中央控制器的过程工具上时，低温泵可能具有连接到网络控制器或直接连接到过程工具控制器的附加通信管线，从而可以将低温泵的状态传达到过程工具。

低温气体压缩机从外部来源接收电力，并且通常具有电气外壳，该电气外壳的部件向压缩机电动机、膨胀机电动机、传感器、螺线管、加热器等供电。

最常见的低温泵具有在低于20K和80K的温度下冷却低温面板的两级膨胀机。在这些温度下，空气和其它气体的成分被冻结或吸附，从而创造出非常“清洁”的高真空环境，该环境被广泛用于半导体制造、涂层应用和研发。

通常，每个低温泵和/或低温气体压缩机制造商都在使用；(1)其系统专有的电源和/或控制器方案，以便为低温泵供电；以及在需要时，(2)专有通信协议(I/O)，以使低温泵能够直接地或通过网络控制器与过程工具控制器通信。

不存在机载的通用平台(即“控制系统”)，也没有与特定制造商的低温泵或低温气体压缩机结合使用的通用平台，其使得能够：(1)操作使用不同控制系统的不同制造商的低温泵的电动机，其也不：(2)存在通用通信协议(I/O)，该协议使得使用不同通信协议的不同制造商的低温泵能够直接或通过给定制造商的网络控制器与过程工具控制器进行通信。在这种应用中，“控制系统”和通信协议至少意味着与低温泵和/或低温气体压缩机以及相关的过程工具控制器和网络相关联的电气供应系统、通信系统和/或低温气体供应系统中的一个或多个与输入/输出(I/O)控制、反馈和供应能力相关联。