4.3 貝加萊溫度控制系統(tǒng)

4.3.1需求

對(duì)于單晶硅拉制、多晶硅鑄錠、擴(kuò)散、PECVD、燒結(jié)等各個(gè)晶硅電池生產(chǎn)過程而言，熱場(chǎng)的控制是為關(guān)鍵，對(duì)于拉單晶和鑄錠而言，其晶體生長需要通過有效的建立整個(gè)工作區(qū)間的溫度梯度空間來實(shí)現(xiàn)，并且溫度控制的精度和響應(yīng)速度會(huì)影響到生產(chǎn)中的質(zhì)量和效率-而對(duì)于擴(kuò)散、燒結(jié)同樣如此。

溫度控制與運(yùn)動(dòng)控制的高速響應(yīng)不同，它屬于大滯后的對(duì)象，而這類控制過程的難點(diǎn)則在于其溫度控制的算法設(shè)計(jì)，但是，僅僅是算法的強(qiáng)大還不足以說明問題。

4.3.2.1軟件工程考量

貝加萊注重自動(dòng)化應(yīng)用軟件在系統(tǒng)開發(fā)中的作用，軟件不僅僅包含其算法設(shè)計(jì)的合理與先進(jìn)，而同時(shí)也包括了項(xiàng)目的工程應(yīng)用的簡(jiǎn)便性：

4.3.2.2軟件模塊的獨(dú)立性

軟件模塊的獨(dú)立性在軟件工程中代表著軟件的“低耦合”特性，即該軟件設(shè)計(jì)的模塊化中各個(gè)獨(dú)立的模塊之間具有極低的耦合度，增加、刪除一個(gè)模塊不會(huì)對(duì)整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)造成大的損失，而B&R的溫控模塊則具有顯著的獨(dú)立特點(diǎn)，其溫區(qū)的增加、減少就像開關(guān)的開斷一樣方便，互相之間不存在較大的影響。

4.3.2.3報(bào)警輸出

完整的報(bào)警輸出是提供給使用者更為緊密的現(xiàn)場(chǎng)控制，溫度控制模塊可以提供自定義的日志記錄，對(duì)各種中斷、超溫狀態(tài)進(jìn)行可定義的報(bào)警輸出，并使得工藝操作人員能夠?qū)Ξ?dāng)時(shí)的工藝狀態(tài)進(jìn)行有效的分析。

4.3.2.4控制輸入與輸出對(duì)象

對(duì)于各種常規(guī)的溫度控制方式提供了不同的對(duì)應(yīng)輸出模式，例如，通過PWM輸出控制可控硅、通過加熱電阻的方式等，而且溫度輸入的話考慮到各種溫度傳感器的輸入方式及對(duì)其進(jìn)行濾波、補(bǔ)償?shù)乃惴?，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。

4.3.2.5軟件連接與其它軟件模塊的連接

確保了與溫度相關(guān)的控制對(duì)象也被集成在內(nèi)，系統(tǒng)更為面向全局而非局部，提高整體性能而非局部性能。

4.3.2.6可視化接口

提供了方便的趨勢(shì)圖、狀態(tài)圖的繪制接口，使用者可以非常方便的在Automation Studio里建立控件與TemConLib之間的數(shù)據(jù)接口，可以使得使用者在非常短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)圖的生成、柱狀圖的顯示、溫區(qū)的下拉列表式選擇與控制、并可實(shí)現(xiàn)模式切換、PID參數(shù)設(shè)置、整定狀態(tài)的顯示。

可以自行定義顯示的曲線顏色、曲線數(shù)量、溫度顯示精度、全屏操作等。

4.3.2.7溫度控制的系統(tǒng)化管理

這包括了對(duì)于系統(tǒng)的配置、配方管理、統(tǒng)計(jì)、服務(wù)狀態(tài)、報(bào)警的多個(gè)方面的應(yīng)用。

對(duì)于單晶硅拉制、鑄錠、擴(kuò)散等均需要維護(hù)各種配方的管理，根據(jù)需要生產(chǎn)不同批次的產(chǎn)品，這里提供了配方的管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警管理以便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工藝參數(shù)的優(yōu)化，由工藝工程師對(duì)整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)及時(shí)的監(jiān)控，基于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的分析達(dá)到對(duì)整個(gè)控制過程的參數(shù)優(yōu)化，提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率。


因此，從軟件開發(fā)的角度來看，并非是一個(gè)簡(jiǎn)單的軟件算法與工藝本身的技術(shù)問題，文檔的完整性，如此功能強(qiáng)大，而易于使用，是B&R溫度控制模塊的設(shè)計(jì)目標(biāo)，經(jīng)過多年在諸如擠出機(jī)、注塑機(jī)、流延膜、冶金、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用，其已經(jīng)達(dá)到非常成熟的狀態(tài)，溫度控制精度高、軟件易于使用。
 

 

5、貝加萊系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

貝加萊系統(tǒng)已經(jīng)在以下一些領(lǐng)域得到應(yīng)用：

單晶硅拉制/帶狀硅拉制

切方/多線切割機(jī)

擴(kuò)散爐

單腔室PECVD設(shè)備

絲網(wǎng)印刷設(shè)備的分布式I/O系統(tǒng)

供稿：宋華振（貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司 ）