1、產(chǎn)品的市場背景
單晶爐是一種在惰性氣體(氮?dú)?、氦氣為?環(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生長無錯(cuò)位單晶的設(shè)備。單晶爐需要控制的內(nèi)容包含晶體的直徑、溫度(功率)、原料(硅料)、泄漏率和氬氣質(zhì)量等，其中溫度控制好壞直接影響到是否成為晶體的關(guān)鍵因素。昌暉儀表制造有限公司引進(jìn)2自由度PID控制方式和Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法的YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器在單晶爐的溫度控制中發(fā)揮著重要的作用。
2、多段限可編程幅溫控器的主要技術(shù)原理
①YR-RJDP系列多段限幅溫控器軟件采用Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法，通過上電自動(dòng)跟蹤測量值變化，根據(jù)時(shí)間和所設(shè)定控制值的函數(shù)關(guān)系分段實(shí)現(xiàn)溫度的升溫、保溫和降溫的溫度調(diào)節(jié)。
②根據(jù)編程的生產(chǎn)工藝曲線，可實(shí)現(xiàn)曲線的步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、停止、清零等功能。
③產(chǎn)品在整個(gè)單晶路溫度調(diào)節(jié)中主要負(fù)責(zé)溫度的精準(zhǔn)控制。
④2自由度PID控制
⑤獨(dú)立分段限幅功能
每個(gè)廠家溫控器都有輸出限幅功能(所有程序段設(shè)置同一限幅值)，昌暉多段可編程溫控器是獨(dú)立分段限幅(即每段程序都具備輸出限幅功能；特別適合控溫精度要求高)，這種方式對保護(hù)加熱功率元件、滿足工藝控制要求和控制溫度過沖很實(shí)用，特別適合控溫精度要求高的行業(yè)。
⑥平臺(tái)運(yùn)行功能
平臺(tái)運(yùn)行功能為昌暉多段限幅溫控器技術(shù)亮點(diǎn)！每個(gè)廠家的多段可編程溫控器都可以通過儀表面板按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)“啟動(dòng)”、“停止”、“清零”、“步進(jìn)”等功能，昌暉儀表在此基礎(chǔ)上推出更可靠和智能的多段可編程溫控器平臺(tái)運(yùn)行功能：
A、PV等待功能
a、多段限幅溫控器每個(gè)程序段的運(yùn)行時(shí)間是由用戶自己根據(jù)實(shí)際工藝需要設(shè)定的，儀表按照設(shè)定的程序時(shí)間運(yùn)行。假如過程控制中出現(xiàn)異常導(dǎo)致實(shí)際溫度并未達(dá)到該段程序所要求的目標(biāo)溫度值但該段程序運(yùn)行時(shí)間已達(dá)到，其他廠家的儀表則自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一段程序開始運(yùn)行，解決這個(gè)問題必須通過人工合理設(shè)置該段程序運(yùn)行時(shí)間，讓溫度達(dá)到工藝要求后才運(yùn)行下一段程序，否則將導(dǎo)致控溫要求不滿足工藝要求?！癙V等待功能”很好的解決該問題：對于升溫段可以選擇傳統(tǒng)的以時(shí)間為準(zhǔn)，也可以選擇以PV為準(zhǔn)運(yùn)行程序；對于升溫段，“PV等待功能”自動(dòng)處理因程序段時(shí)間設(shè)置不合理的問題，儀表會(huì)自動(dòng)增加時(shí)間或扣掉多余時(shí)間，直到PV達(dá)到目標(biāo)溫度，儀表才會(huì)運(yùn)行下一段程序。
b、對升溫段和降溫段而言程序段時(shí)間用戶只要隨便設(shè)置大于零的數(shù)值即可，不用再糾結(jié)程序時(shí)間的夠不夠用；
c、對于保溫段嚴(yán)格按照設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行。
B、任意段測量值啟動(dòng)功能
昌暉多段可編程溫控器在任意程序段掉電后儀表可以自動(dòng)從掉電時(shí)的PV值啟動(dòng)(此時(shí)下窗口的SV=PV)，省去用戶人工跳過已經(jīng)執(zhí)行過的程序段的過程，且該段的運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)扣除此段已運(yùn)行的時(shí)間。
C、儀表會(huì)自動(dòng)識(shí)別升溫或降溫過程
a、在整個(gè)程序段中儀表會(huì)自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)處于升溫或降溫階段，只要PV達(dá)到下一程序目標(biāo)溫度，即使程序運(yùn)行時(shí)間尚未走完，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一段程序運(yùn)行。這便于有效提高控制系統(tǒng)的工作效率。
b、昌暉多段可編程溫控器可以自動(dòng)識(shí)別控制過程處于保溫段還是升溫段，對于保溫段昌暉多段可編程溫控器嚴(yán)格按照設(shè)定的時(shí)間運(yùn)行。
⑦開放的儀表參數(shù)存儲(chǔ)功能
已調(diào)試好的昌暉多段限幅溫控器參數(shù)(非出廠設(shè)置參數(shù))備份和恢復(fù)對于設(shè)備制造商而言備份現(xiàn)場已調(diào)試好的參數(shù)可以減少售后服務(wù)的工作量。
a、備份的具體操作：按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，將LOC參數(shù)設(shè)置為0，退出菜單顯示狀態(tài)；再次按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，這時(shí)只有出現(xiàn)幾個(gè)現(xiàn)場參數(shù)，將LOC設(shè)為202；屏幕會(huì)出現(xiàn)1-2秒的閃爍，這代表完成了參數(shù)的備份；
b、恢復(fù)已備份的參數(shù)：按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，將LOC參數(shù)設(shè)置為0，退出菜單顯示狀態(tài)；再次按按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，這時(shí)只有出現(xiàn)幾個(gè)現(xiàn)場參數(shù)，將LOC設(shè)為303；屏幕會(huì)出現(xiàn)1-2秒的閃爍，這時(shí)完成了已備份參數(shù)的恢復(fù)。
⑧具備恢復(fù)出廠設(shè)置功能
實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)參數(shù)被設(shè)置亂的情況，這時(shí)可以將控制參數(shù)恢復(fù)到出廠設(shè)置狀態(tài)，首先按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，將LOC參數(shù)設(shè)置為0，退出菜單顯示狀態(tài)；再次按SET鍵兩秒進(jìn)入菜單，這時(shí)只有出現(xiàn)幾個(gè)現(xiàn)場參數(shù)，將LOC設(shè)為404，此時(shí)屏幕會(huì)出現(xiàn)1-2秒的閃爍，這代表參數(shù)已恢復(fù)到出廠設(shè)置。
3、多段限幅溫控器的應(yīng)用
昌暉YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器在單晶路溫度控制原理圖見下圖：
電路說明：交流電源經(jīng)變壓器降壓后使用，輸出電壓25V/輸出電流28A；MJYD-JL-75為晶閘管智能模塊，內(nèi)含晶閘管和移相控制電路，輸出最大電壓450V，最大電流75A；L1為過流保護(hù)熔斷器；RSV為過壓保護(hù)阻容元件；RW為電爐絲；YR-RJDP能多段限幅溫控器輸出為0-10mA電流，經(jīng)過1K電阻后，輸出變?yōu)?-10V直流電壓，滿足晶閘管模塊的輸入電壓要求。
◆主要控制設(shè)備：昌暉YR-RJDP溫控器
◆輔助設(shè)備：熱電偶、可控硅、固態(tài)繼電器、過壓保護(hù)阻容器件等
根據(jù)單晶爐溫度控制的特點(diǎn)，昌暉YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器設(shè)定工藝曲線如下：
曲線序號(hào) 設(shè)定值℃ 時(shí)間 限幅值 備注
第1段 C01=25 t01=60 r=100 從室溫25.0℃開始升溫，升溫時(shí)間為30分鐘，功率輸出設(shè)定100%
第2段 C02=255.0 t02=120 r=100 升溫，升溫時(shí)間為30分鐘，功率輸出設(shè)定100%
第3段 C03=255.0 t03=120 r=30
第4段 C04=455.0 t04=90 r=30
第5段 C05=455.0 t05=300 r=30
第6段 C06=825.0 t06=8640 r=30
第7段 C07=825.0 t07=8640 r=30
第8段 C08=825.0 t08=8640 r=30
第9段 C09=825.0 t09=8640 r=30
第10段 C010=825.0 t010=4320 r=30
第11段 C011=825.0 t011=360 r=30
第12段 C012=355.0 t012=600 r=30
第13段 C013=25.0 t013=-121 r=30
按照上述的設(shè)定參數(shù)試驗(yàn)控制效果極佳，控制精度可達(dá)±0.5℃。
采用昌暉YR-RJDP系列多段限幅溫控器作為主核心控制系統(tǒng)以來，碲鎘汞單晶爐的控制運(yùn)行狀況良好，至今仍無故障出現(xiàn)，完全可以替代進(jìn)口的控制儀表。無論從運(yùn)行實(shí)際狀況來看，還是從性價(jià)比來看，選擇YR-RJDP多段限幅溫控器確實(shí)能夠完全滿足要求。
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