80C,196KC 單晶電爐控制系統
新聞分類: 技術資訊 瀏覽:2301 日期:2011/11/26
而等徑控制是單晶爐自動控制的核心。單晶直徑在生長過程中可受到溫度、提拉速度與轉速、坩堝跟蹤速度與轉速、保護氣體的流速與溫度等因素的影響。初始化主要完成熱控制系統各部件的初始化和自檢。
在忽略一些干擾因素影響情況下,單晶等徑生長主要受溫度和拉速影響。 80C196KC:片內集成的眾多系統級功能單元為控制系統的開發提供了很大的便利。存儲模塊由三部門組成:RAM,為程序運行時中間變量和局部變量存儲使用;ROM,為固化的程序和數據存儲使用;帶看門狗的串行EEPORM為芯片X5043,一方面存儲重要的工藝曲線數據和PID控制算法參數,另一方面為防止程序死機,X5043具有看門狗功能,并且當程序死機重啟時,X5043還保留有實時的工藝過程狀態數據。 上位機監控程序基于VB6.O環境開發。 2個PWM(脈寬調制)輸出;一個外設事務服務器PTS,大大降低了間斷服務的開銷;2個定時器可以由外部提供時鐘;可對所有HSO引腳同時尋址;10位的A/D轉換器。增量式PID算法的輸出量為 △Un=Kp[(en-en-1)+(T/Ti)en+(Td/T)(en-2en-1+en-2)]式中:en、en-1、en-2分別為第n次、n-1次和n-2次的偏差值,Kp、Ti、Td分別為比例系數、積分系數和微分系數,T為采樣周期。用戶可通過上位機程序完成工藝參數設定工藝數據保留和工藝過程監控等功能。箱式電爐鍵盤掃描和控制算法等子程序利用80C196KC豐碩的間斷資源,在外部間斷和定時器溢出間斷子程序中完成上述工作。每個單元都包括各自獨立的數據采集、PID控制模塊、參數設置、工藝曲線設置、電路控制輸出、與上位機串行通訊等模塊。
系統采用基于增量式PID算法的控制方法,即拉速控徑單元的拉速控制量和溫度控徑單元的升溫速率量由增量式PID算法求得。單片機等徑控制程序流程如圖3所示。使用微軟公司提供的MsComm控件有效地避免了直接調用Win32API造成的編程啰嗦等弊端,以較少代碼量實現本系統要求的全雙工步通訊。 LCD模塊為液晶驅動芯片sed13350驅動320*240的:DMF5008l的LCD。當熔體溫度升高時,晶體直徑變小,反之當熔體溫度下降時,晶體直徑變大,因此,晶體直徑的自動控制就是通過控制晶升速度和加熱器溫度而實現。 溫度校正主要是用來補償因單晶長度改變而引起固液接壤面熱穩態發生變化的,管式電爐在溫度校正控制單元中,輸入偏差信號是由晶升測速機測得的拉速與溫校曲線的設定拉速比擬較產生的,再由PID算法得到溫度校正升溫速率輸出值,改變爐溫達到控徑的目的,同時也限制了拉速的大范圍波動與變化。本文從硬件和軟件設計方面先容了以80CI96單片機作為核心部件的單晶爐等徑生長控制系統,此系統有效地實現了單晶爐的等徑控制。
單片機每隔固定時間T將現場采集信號與用戶設定目標溫度的差值帶入增量式PID算法公式,由公式輸出量決定拉速控徑單元的拉速控制量和溫度控徑單元的升溫速率量,后續放大電路根據這兩數值決定電機轉速和加熱功率。 DA模塊采用四路的DAC7615,以便控制系統功能擴充。
直拉式單晶電爐是以直拉法從熔化的多晶硅熔液中生長硅單晶的電子專用設備。
系統程序由初始化程序、AD采樣子程序、鍵盤掃描子程序、PID控制子程序和間斷子程序等部門組成。在拉速控徑單元中,直徑丈量模塊以模擬電壓形式將現場直徑量傳至單片機;單片機通過自身集成的A/D轉換器將模擬電壓轉化為控制系統可用的數字量;單片機結合現場采集的直徑與用戶設定的目標直徑,按照已經編程固化的增量式PID控制算法計算出實時控制量;以此控制量通過DA電路和功放電路改變輸出驅動直流電機,調節拉速與堝升速度,使直徑逐步不亂于用戶設定的目標值。 上一篇: 業爐和冷加工設備的主要區別有哪些 下一篇: 專家詳細解說鋼材的種類類型
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