区熔硅单晶炉电气控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于生产区熔硅单晶的大型设备，特别涉及一种用于生产气相掺杂区熔硅单晶的区熔硅单晶炉电气控制装置。它包括中心控制部分、电机控制部分、控制面板、及掺杂气体控制部分；所述的中心控制部分包括含有通讯模块与输入输出模块、模拟量输入输出模块及与之相连的可编程逻辑控制器；所述的电机控制部分包括数字运动控制器、互连模块、手动调速编码器、伺服驱动器及伺服电机；所述的掺杂气体控制部分包气体保护部分使用的氩气、氮气的气体质量流量计及掺杂箱部分；所述的控制面板为触摸屏式控制面板。该系统具有操作方便、控制精度及可靠性高等优点，从而满足多元化产品的工艺要求。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于生产区熔硅单晶的大型设备，特别涉及一种用于生产气相掺杂区熔硅单晶的区熔硅单晶炉电气控制装置。技术背景近几年来，由于电子行业的飞速发展，产品需求的多元化，用于生产区熔硅单晶的设备其传统的功能已经不能满足多元化产品的工艺要求，尤其是区熔硅单晶炉的电气控制部分主要采用继电器的控制方法，该控制方法采用的是固定接线方式，一旦生产过程中有所变动，就得重新设计线路连接安装，因此如果在原设备的基础进行改造相当困难，而且它不能随着产品在生产过程中对工艺的改变而改变，它的电机控制部分的控制精度和可靠性差，不能满足工艺要求。此外，为了拉制气相掺杂区熔硅单晶必须添加掺杂气体控制部分，因此，研制满足多元化产品工艺要求的区熔单晶炉的电气控制部分势在必行。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的问题，本技术的目的在于为了满足多元化产品的工艺要求，提高设备的精度和可靠性，以实现自动化控制，特提供一种区熔硅单晶炉电气控制装置。该装置具有操作方便、控制精度及可靠性高等优点，从而满足多元化产品的工艺要求。本技术采取的技术方案是一种区熔硅单晶炉电气控制装置，其特征在于包括中心控制部分、电机控制部分、控制面板及掺杂气体控制部分；所述的中心控制部分包括有通讯模块器且与输入输出模块、模拟量输入输出模块相连的可编程逻辑控制器；所述的电机控制部分包括数字运动控制器、互连模块、手动调速编码器、伺服驱动器及伺服电机；所述的掺杂气体控制部分包括气体保护部分使用的氩气、氮气的气体质量流量计及掺杂箱部分；所述的控制面板为触摸屏式控制面板，其中，触摸屏控制面板与可编程逻辑控制器的通讯模块连接；可编程逻辑控制器通过串口与数字运动控制器连接；可编程逻辑控制器的输入输出模块通过辅助继电器分别与两块互连模块及所述的掺杂控制部分的氩气、氮气的气体质量流量计、掺杂箱部分连接；所述的手动调速编码器与数字运动控制器的X-E轴插口连接；两块互连模块分别与数字运动控制器的X-W轴和E-H轴插口连接，所述的伺服电机包括上转电机、下转电机、上速电机、下速电机及线圈移动电机且分别连接伺服驱动器，并通过伺服驱动器与两块互连模块的上转、下转、上速、下速及线圈插口连接。触摸屏作为这台设备操作控制部分，起到了很关键的作用。其内部功能强大，可以在同一个屏幕下显示多个控制界面，根据事先设计好的程序完成操作者所操作的动作。区熔硅单晶炉的触摸屏分为4个界面1、主画面。包括上下速的控制和显示部分；电压、电流、功率的转化开关及显示；线圈移动的开关和显示部分；液压套筒上下移动开关；定时器的开关和显示等等；2、设置。包括上下速的快速移动；定时器的时间设置；以及线圈的快速移动等等。3、气体真空。包括真空泵开关及真空度的显示；氩气快速和慢速的充气开关及氩气慢速充气流量的设定和显示上下排气阀的开关等等。4、气体掺杂掺杂气流量设定；氩气流量设定；入炉流量设定；掺杂气系统压力设定及各个电磁阀的开启、关闭。而且触摸屏可以和可编程逻辑控制器配合使用，所以大大的省去了因为自锁或者互锁时所需要的继电器以及排线，而且节省了很大的空间。可编程逻辑控制器作为这台设备的中心控制部分，起到了承上启下的作用。当操作者在触摸屏上发出给定信号并传输到可编程逻辑控制器中，可编程逻辑控制器按照已编好的程序控制其外部的辅助继电器，再由辅助继电器将控制信号传输给控制部件完成动作。而且可以根据选用的不同的输入，输出模块接受不同种类的信号源的信号，并且可以通过改变其内部程序而改变输入和输出的比例。可编程控制器最大的优点在于可以和多种元器件配合使用，例如触摸屏、数字运动控制器等。电机控制部分主要是采用了手动调速编码器、数字运动控制器、伺服电机驱动器、以及伺服电机与可编程控制器相结合的控制方法。其中心控制部分就是数字运动控制器，它是现在世界上比较先进的独立控制器之一，它具有强大的功能，可以通过程序同时控制多个轴的行程、速度、加速度、减速度、延时等多种控制。例如在生长气相掺杂区熔硅单晶过程中，对下转正反转改变的控制方面、线圈移动等方面，都可以通过改变其内部程序而完成。再加上与伺服电机驱动器和伺服电机配合使用，使得其准确性和稳定性也得到了保障。掺杂箱部分主要是为了生长气相掺杂单晶而专门设计的，其内部包括气体质量流量计、气体压力控制器及电磁阀，其主要作用就是将掺杂气体与氩气相混合，在适当的时候由操作者通过触摸屏给可编程逻辑控制器一个给定信号打开相应的电磁阀，再通过压力控制器将多余的气体排出后，将所需流量的掺杂气体进入炉室，生长气相掺杂单晶。其控制主要是通过触摸屏设置好每个气体质量流量计的流量后，将每个气体质量流量计的控制信号，通过与可编程逻辑控制器事先设定好的通讯地址在可编程逻辑控制器中转换为质量流量计的输入信号，输入给质量流量计，控制气体流量的大小。再通过质量流量计反馈给可编程逻辑控制器，经过其内部的处理后，输入到触摸屏的数字显示部分，显示其流量。使其在对气相掺杂区熔硅单晶电阻率的控制上达到精准。附图说明图1是本技术的原理框图并作为摘要附图。图2是图1中掺杂箱内部原理框图。具体实施方式参照图1、2，所述的掺杂箱部分包括氩气、掺杂气、入炉使用的气体质量流量计、压力控制器及电磁阀；其中电磁阀分别通过辅助继电器与可编程控制器的输入输出模块连接；氩气、掺杂气、入炉使用的气体质量流量计压力控制与可编程逻辑控制器的输入输出模块连接。所述的可编程逻辑控制器为欧姆龙公司生产的C200HG型可编程逻辑控制器，其输入、输出点为欧姆龙公司生产的ID216型输入模块及OD219型输出模块，采用的模拟量输入模块及模拟量输出模块为欧姆龙公司生产的AD003型模拟量输入模块及DA003型模拟量输出模块。所述的数字运动控制器为GALIL公司生产的DMC2280型数字运动控制器，伺服电机驱动器为日本安川公司生产SGDM08ADA型伺服电机驱动器，其控制上转、下转、上速、下速四个轴的伺服电机均为日本安川公司生产的SGMAH-08AAA41型交流伺服电机，控制线圈移动的伺服电机为日本安川公司生产的SGMAH-08A1A41型交流伺服电机。所述的气体保护部分氮气、氩气使用的气体质量流量计均为BROOKS公司生产的5850型(氮气)、5851型(氩气)气体质量流量计；掺杂箱部分的掺杂气、氩气及入炉使用的气体质量流量计及其压力控制器均为BROOKS公司生产的5850型气体质量流量计(氩气)和5866型压力控制器(氩气)。区熔硅单晶炉电气控制装置流程分为两大部分中心控制部分流程为操作者通过触摸屏发出指令，经过数据线到达通讯模块，再经过通讯模块对信号的改变后发送到可编程逻辑控制器。再由可编程逻辑控制器按照事先所编辑好的程序，在其内部进行运算后分三路输出。第一路作为电机的控制信号输入到数字运动控制器，对电机的运动进行控制。第二路根据各个输入点的输入信号，通过输出点控制辅助继电器来完成单晶炉整体继电器部分的控制。第三路通过模拟量(电压)输出单元输出电压信号，对掺杂箱中的气体质量流量计及掺杂箱外的气体质量流量计的设定值进行控制。气体质量流量计的反馈信号、真空计的反馈信号、电源电压的反馈信号、及电源电流反馈信号通过电流/电压转换模块后的信号等多个反馈信号都是经过模拟量(电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区熔硅单晶炉电气控制装置，其特征在于：包括中心控制部分、电机控制部分、控制面板及掺杂气体控制部分；所述的中心控制部分包括含有通讯模块且与输入输出模块、模拟量输入输出模块相连的可编程逻辑控制器；所述的电机控制部分包括数字运动控制器、互连模块、手动调速编码器、伺服驱动器及伺服电机；所述的掺杂气体控制部分包括气体保护部分使用的氩气、氮气的气体质量流量计及掺杂箱部分；所述的控制面板为触摸屏式控制面板，其中，触摸屏控制面板与可编程逻辑控制器的通讯模块连接；可编程逻辑控制器通过串口与数字运动控制器连接；可编程逻辑控制器的输入输出模块通过辅助继电器分别与两块互连模块及所述的掺杂控制部分的氩气、氮气的气体质量流量计、掺杂箱部分连接；所述的手动调速编码器与数字运动控制器的Ｘ－Ｅ轴插口连接；两块互连模块分别与数字运动控制器的Ｘ－Ｗ轴和Ｅ－Ｈ轴插口连接，所述的伺服电机包括上转电机、下转电机、上速电机、下速电机及线圈移动电机且分别连接伺服驱动器，并通过伺服驱动器与两块互连模块的上转、下转、上速、下速及线圈插口连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈浩平，高树良，刘嘉，刘为钢，
申请(专利权)人：天津市环欧半导体材料技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]