[发明专利]基于工业总线的晶体生长智能控制系统

摘要

本发明公开了一种基于工业总线的智能化晶体生长控制系统。以计算机为中心，利用工业总线的数据传输实现仪表数据监测和智能控制器的晶体生长流程控制，具有集成度高，抗干扰能力强的优点。计算机通过485总线对晶体生长过程进行监测，图形化实时显示运行参数，具有长时间数据存储、定量分析和过程优化功能；智能控制器通过传输参数实现电机提拉旋转的速度精确控制，高精度功率和温度自动控制，光栅脉冲检测和坐标计算，以及报警信息的获取和指示；系统设置了S型加减速曲线有效减少转速突变对机械系统的冲击，模拟欧陆表精确输出电压控制电源功率，通过数据分析实现生长流程的优化和自动化，降低能耗比，提高晶体的生长质量和效率。

主权项

基于工业总线的晶体生长智能控制系统，包括计算机、显示器、键盘鼠标、RS232/485转换器、多路温度采集仪表、温度传感器、电流电压采集仪表、电压电流传感器、称重仪表、重量传感器、智能控制器、旋转电机手动开关、提拉电机行程开关、光栅尺、伺服电机驱动器、旋转伺服电机、提拉伺服电机和可调功率电源，其特征在于，所述智能控制器由RS232/485转换器、微处理器、状态指示灯、蜂鸣器、光电耦合电路、光栅信号调理电路、旋转控制信号驱动电路、提拉控制信号驱动电路、DA转换和隔离缓冲电路、以及EEPROM组成；所述温度传感器分别安装于生产炉的大盖、整杆、正极、负极、炉体和电源处，并共同连接至多路温度采集仪表，该仪表将温度传感器获取的信号转换成数字信号，再通过RS232/485转换器传送至计算机；   所述电压电流传感器分别安装于可控功率电源输出回路，并共同连接至电流电压采集仪表，该仪表将电压电流传感器获取的电压电流信号转换成数字信号，再通过RS232/485转换器传送至计算机；所述重量传感器安装于籽晶杆上，并连接至称重仪表，所述称重仪表将称重传感器获得的信号转换成数字信号，再通过RS232/485转换器传送至计算机；所述旋转电机手动开关通过光电耦合电路向智能控制器提供外部输入信号，智能控制器查询手动开关的输入信号，并对旋转电机做出相应的控制；所述提拉电机行程开关通过光电耦合电路向智能控制器提供外部输入信号，智能控制器查询行程开关的输入信号，并判断提拉电机是否运动到极限，控制提拉电机的运行；所述光栅尺的滑块与提拉电机带动的提拉杆固定在一起，光栅尺将滑块在移动过程中产生的位移脉冲输入智能控制器，智能控制器将经过光栅信号调理电路调理后的两路脉冲信号输入微处理器，微处理器通过对两路脉冲信号电参量的分析获取运动信息，并对晶体生长提拉的位置进行计算；所述智能控制器输出的电机控制信号分别经旋转控制信号驱动电路和提拉控制信号驱动电路驱动后，通过线驱动输出方式分别与伺服电机驱动器相连，控制提拉交流伺服电机和旋转交流伺服电机的运行，在电机控制中设置S型加减速曲线，有效减少转速突变对机械系统的冲击；所述智能控制器通过改变DA转换和隔离缓冲电路输出控制电压来控制可调功率电源的输出功率，从而实现炉温的控制；所述智能控制器的微处理器通过RS232/485转换器与计算机相连，将外部输入开关量信息、光栅尺位置信息和EEPROM信息传送至计算机的同时，接收计算机的控制，输出相应的交流伺服电机控制信号和功率控制电压；所述智能控制器控制指示电源、提拉脉冲、提拉方向、旋转脉冲、旋转方向、光栅脉冲、串口通信和报警状态的状态指示灯，并控制蜂鸣器进行声音提示；所述晶体生长智能控制系统通过计算机晶体生长智能控制程序实现系统运行控制参数和控制功能的界面显示，完成控制参数的实时运算和系统数据的传输控制，与生产操作者进行人机交互。