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JYT100IRCON晶体生长控制系统（PLC控制型）操作应用手册北京京运通科技股份有限公司二0一0年五月2第一章概述JYT100IRCON晶体生长控制系统（PLC控制型）应用IRCON红外测温仪作为晶体生长直径控制测量部件，通过对晶体生长时的光环信号进行测量，间接测量出晶体生长的直径变化，并根据其变化对晶体生长进行生长的速度控制，从而实现晶体的等径自动控制。本系统是单片机控制器的升级换代产品，具有使用可靠，应用方便，控制直观，抗干扰能力强，控制精度高的特点。系统采用研祥PIV工业控制机，配置了PLC控制单元，与晶体生长设备相联接，利用液晶触摸屏作为人机交互手段，在WindowsXP操作系统平台上，提供了一个基于图形的多任务、多窗口的实时控制操作环境，用户通过对控制对象的操作，可以方便的在生产过程中进行修改参数和实时监控。系统提供了多条可编程工艺曲线，可自动控制晶体的生长段的程序控制；方便的速度设置控制系统和系统警报系统；简便的收尾控制；因此，JYT100IRCON控制系统是一种性能先进、运行可靠的新一代晶体生长控制系统，适用于直拉式硅单晶生长设备。JYT-100IRCON晶体生长控制系统主要功能：1．直径控制器通过IRCON红外测温仪对晶体生长时的直径进行测量，直接测量晶体的直径变化，并根据直径数值的变化对晶体的提拉速度进行准确控制，实现晶体直径的等径自动生长。2．温校控制器通过对晶升速度的测量，将晶升速度与生长过程的拉速设定曲线进行比较，对晶体的生长温度进行控制，使晶体提拉速度按工艺设定曲线进行变化。3．肩控制器根据放肩控制曲线控制晶体放肩过程。4．收尾控制器根据收尾控制曲线控制晶体收尾过程。5．速度控制系统可以控制晶转，埚转和埚升等电机。6．报警系统可以对系统的报警信息进行声光控制报警。7．多条工艺控制曲线控制系统有PID控制参数和拉速，温校，埚升，随动比，埚转，晶转和限幅控制曲线，方便晶体生长控制需要。8．其他功能系统有计长、算重、埚位显示和均值计算，实时记录曲线和历史记录曲线的显示和打印功能等。JYT100IRCON晶体生长控制系统硬件环境：一．硬件设施：1．IRCON红外测温仪，应用于直径DI信号测量；2．PLC主机及数字扩展模块，数字量输入，开关量输出，应用于报警信号的输入和晶转，埚转，埚升的开关和报警声光输出及高速脉冲记数，应用于计长，埚位，埚转，晶转信号的输入及备用；3．AD控制模块，4路AD输入，应用于晶升和埚升信号的输入；34．DA控制模块，5路DA输出，应用于晶升，温效，晶转，埚转，埚升信号的输出；二．信号范围：（一）输出控制信号1、温校控制输出（0mV----+32mV------初始OP=1200，对应为3.6mV）2、晶升速度控制输出（0mm/min---+2mm/min）3、埚升速度控制输出（0mm/min---+1mm/min）4、晶转速度控制输出（0rpm----+30rpm）5、埚转速度控制输出（0rpm----+30rpm）6、晶转开关信号7、埚升开关信号8、埚转开关信号9、报警开关信号(二)输入测量信号：1、直径信号测量2、晶升速度测量（0mm/min---+2mm/min）3、埚升速度测量（0rpm----+1mm/min）4、晶转速度测量（0rpm----+30rpm）5、埚转速度测量（0rpm----+30rpm）6、晶升计长信号（记数信号，一个脉冲表示1MM）7、埚位计长信号（记数信号，一个脉冲表示0.2MM）8、报警信号检测三．计算机应用条件JYT100IRCON晶体生长控制系统硬件环境：CPU：PIV2.8，RAM:256M，HD:40GJYT100IRCON晶体生长控制系统软件环境：操作系统为WINDOWSXP-SP2，以及图形支持环境运行系统，显示设置为：1024X768四．系统显示操作（一）可修改显示值1．计长显示：一个计长脉冲对应1mm长度变化。点击计长可以修改计长值，输入的数值=修改后的计长值。注意：自动控制时不要修改，以免造成控制错误，一般在拉二段时修改此值以获得相应的曲线控制。2．计长清零：只能在生长控制的人工状态计长清零按扭将计长清零。计长清零的同时，平均计长，平均拉速清零。3．埚位显示：一个埚位计长脉冲对应0.2mm长度变化，点击埚位可以修改埚位值。输入的数值=修改后的埚位值。4．埚位清零：只能在生长控制的人工状态埚位清零按扭将埚位清零。埚位清零的同时，平均埚位清零。45．直径SP：用于修改直径设定值。6．直径OP：拉速输出值。7．温校SP：用于修改温校投入时的拉速设定值。8．温校OP：温校调整输出值。9．温校TR：修改TR温效速率值。10．晶转：设置和显示晶转值。11．晶转开关键：第一次为开，第二次为关12．埚转：设置和显示埚转值。13．埚转开关键：第一次为开，第二次为关14．埚升：设置和显示埚升输出值。15．埚升开关键：第一次为开，第二次为关16．随动比：设置和显示随动比值。（二）不可修改显示信息：（1）状态：分为人工控制，放肩控制，等径控制和收尾控制。通过操作系统的不同控制按扭，来切换系统运行控制过程状态。（2）工作时间：相应控制操作状态的累计工作时间。（3）ST-DI：直径测量参与运算的直径标准值（4）△E：直径偏差指示，即晶体直径设定值与晶体直径控制测量标准值之间的差值。（5）SP：当前曲线拉速设定值（6）SL：晶升速度测量值。（7）平均生长速度：平均计长值（8）平均拉速，平均埚位：相应的平均值（9）通讯状态5第二章系统进入与退出操作本系统在开机前，应确认系统保护锁在机器上，一只是编码锁，另一只是通用锁，只有两种锁在机器上，系统才能正常工作。1．正常进入：双击桌面快捷方式JYTCON出现系统进入状态界面（见图1），图1选择确定，出现LOGO画面之后如有口令，则出现系统进入口令画面（见图2），否则直接进入系统主界面（见图3）图2利用键盘可以输入系统进入口令，也可以利用触摸屏输入系统进入口令。利用触摸屏输入系统进入口令方法是：输入用户名的方法：点击用户名栏下拉键，选择相应的用户名即可，也可以双击用户名，出现输入屏幕软键盘，利用屏幕软键盘输入用户名即可。双击口令的位置，出现输入屏幕软键盘，利用屏幕软键盘输入口令后点击确定后回到LOGO画面，点击确定键后，系统进入控制系统主画面。（见图3）6图3注意：开机可以不设置口令，具体设置方法参见系统口令设置一节。2．正常退出：只有系统处于人工控制状态，系统才可以退出，否则系统不响应退出命令。点击退出系统键，系统出现提示画面，（见图4）图4如果点击确定键则系统退出，出现系统退出选择界面（见图5）,如果点击取消键则系统依然保持在控制系统状态。当选择确定键退出系统时，系统出现PLC状态处理选择画面，选择确定系统将自动关闭速度系统，退回到操作系统。见图5图573.非正常进入（1）双击桌面快捷方式JYTCON出现系统进入状态界面（见图6），图6表明系统通讯连接有问题，需退出后，检查连接正确后，再进入系统。（2）系统运行中系统有不正常时需要系统重新运行时，在出现图1时，进行相应选择，进入系统继续进行拉晶操作，避免中断工作过程。如系统重新进入，在退出系统时没有清PLC工作状态，则选择不初始化PLC进入系统，进入系统后进行恢复PLC状态工作，则可以保持重新进入系统前的PLC状态，以便继续拉晶工作。4．非正常退出当系统有不正常状况时需要系统重新运行时，退出系统出现图5，选择取消，系统不对PLC进行关清操作，以便再进入系统时恢复PLC状态，继续拉晶工作。8第三章分段自动控制系统包括放肩，等径和收尾3个状态，可以进行分别控制操作。1．放肩控制(1)点击放肩键，系统出现提示信息，选择确定后，系统显示放肩提示信息，见图7图7（2）将计长清零，见图8；图8（3）选择相应方式后，点击退出键进入放肩自动控制状态。见图9图992．等径控制操作（1）直径控制原理：ST-DI数值变大----》晶体直径变粗----》拉速输出OP增加，晶升速度增加-----》晶体直径下降；ST-DI数值变小----》晶体直径变细----》拉速输出OP减少，晶升速度减少-----》晶体直径上升；（2）温校控制器原理拉速SL信号变大时：SL数值变大----》晶体直径变粗----》温校输出OP增加，温度增加-----》晶体直径下降；拉速SL信号变小时：SL数值变小----》晶体直径变细----》温校输出OP减少，温度减少-----》晶体直径上升；（3）等径控制过程当转肩完成后，系统可以进入等径状态。在进入等径控制之前，系统显示的ST-DI的数值变化正常，才可以进入等径控制。操作步骤如下：（一）分步进行A．温校控制：（1）当晶体转肩完成后，使系统处于人工控制状态，将晶升调理盒的拉速调到等径控制的设定拉速，然后在速度系统中打开埚升，设置好随动，点击计长清零键，将计长清零，然后，点击埚位清零键，将埚位清零。（2）点击温度控制器中的自动键，系统出现提示信息，选择确定后，系统进入等径控制的温校自动控制状态。B．直径控制系统：当晶体转肩完成后，晶体的光圈稳定，晶升调理盒的拉速调到等径控制的设定拉速，即可投入直径控制。点击直径控制系统中的自动键，系统出现提示信息，选择确定后，系统进入等径控制的直径自动控制状态。（二）联动进行点击等径控制键，出现系统提示信息，选择确定后，系统进入等径自动控制状态。见图10-12图1010图11图123．收尾控制当等径控制达到要求的长度时，可以进入收尾控制状态。（1）首先，将系统退出等径控制状态，点击人工控制键，出现系统提示信息，选择确定后，系统进入人工状态；（也可以分别从温度控制器和直径控制器中分别退出）（2）点击收尾键，系统出现提示信息；见图13图13选择确定后系统出现收尾控制提示信息，（见图14）11图14点击提示键，系统退出键有效，点击退出键，系统进入收尾状态（见图15）。图154．人工控制人工控制键的作用是将系统进行中的自动控制状态全部退出，如在等径自动控制中，选择人工控制键操作，系统将从直径控制器和温度控制器中全部退出。因此，如果只是想从直径控制器或温度控制器之一中退出，就不要选择人工控制键，而是选择对应控制器中的人工控制操作键。12第四章系统基本参数设置操作（1）PID曲线设置1．PID参数定义参数定义与单片机控制器中参数定义一致。PN：比例增益，IN：积分增益，DN：微分增益，DK：微分斜率；MD：控径参数，K+，K-：正负偏差，MP：超调增益，TI：调节周期（一）直径控制PID参数有：a)比例增益PN：PN=控制输出变化量/直径信号偏差b)积分增益IN：在控制周期内对直径偏差值进行累加，当累加值大于标定值时，控制输出定义的变化量。IN越大，积分作用越小，反之亦然。c)微分增益DN：DN=控制输出最大变化量/控制周期内直径信号变化量d)微分斜率DKDK指微分作用的衰减率，即当直径信号不在变化时，下次的微分为这次作用的DK%。e)控径参数MD：对直径变化进行拐点控制。f)调节周期TI：直径控制器每隔一个调节周期时间，对控制输出值进行一次调整。（二）温度控制PID参数有：a)比例增益PN：PN=温校变化量/拉速信号偏差b)积分增益IN：在控制周期内对拉速偏差值进行累加，当累加值大于标定值时，控制输出定义的变化量。IN越大，积分作用越大，反之亦然。c)正偏差K+：K+：为正偏差控制阀值。d)负偏差K-：K-：为负偏差控制阀值。e)超前增益MP：类同MD。f)调节周期TI：直径控制器每隔一个调节周期时间，对控制输出值进行一次调整。2．PID参数设置本系统PID可以一段或多段进行控制，以方便用户实际控制需要。如一段PID控制，需在第二段输入与第一段相同的PID设置值，但长度应到等径结束以后的长度值；同样，多段PID控制的最后一段设置完成后，多设置一段相同的PID设置值，但长度应到等径结束以后的长度值。13A．点击参数与设置键，系统出现设置画面，点击工艺参数设置，出现工艺参数设置画面，选择PID设置后系统进入PID设置子系统；（见图16-