国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

坩堝下降法晶體生長自動化控制

2017-05-30 12:38:04韓樹軍
工業(yè)設(shè)計 2017年7期
關(guān)鍵詞:高溫區(qū)晶體生長坩堝

韓樹軍

摘 要:隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展,自動化程度的提高,各行各業(yè)都在向著機器人時代發(fā)展,而人工晶體生長工藝繁瑣、設(shè)備復(fù)雜,想實現(xiàn)機器人替代人工需要一些時間。經(jīng)過不斷探索與試驗,在坩堝下降法晶體生長過程中初步實現(xiàn)自動化控制。利用組態(tài)監(jiān)控軟件,構(gòu)建出晶體生長過程的人機互換界面,通過組態(tài)與簡單的程序編寫實現(xiàn)人工晶體生長的自動化控制。本文通過使用MCGS組態(tài)軟件與PMC、溫控儀進行通訊、數(shù)據(jù)采集與發(fā)送指令,實現(xiàn)自動控制??商岣呱a(chǎn)效率,降低人工成本,為企業(yè)創(chuàng)造更多利潤。

關(guān)鍵詞:自動化;晶體生長

中圖分類號:TB476 文獻標(biāo)識碼:A

文章編碼:1672-7053(2017)07-0175-02

Abstract:With the development of industry and the improvement in automation,all industries are developing towards the age of robots. The artificial crystal growth process is cumbersome and complex, so it will take some time for robot to replace labor. By continuous exploration and test, automatic control can be achieved in the process of crystal growth by vertical Bridgman technique. By using Supervisory Control and Date Acquisition (SCADA), the man-machine interface is constructed in the process of crystal growth. We can also achieve the automatic control of artificial crystal growth by configuration and programming. This paper using MCGS, PMC, and temperature controller to communication, data collection, sending instructions, we will achieve automatic control. It can increase production efficiency, reduce the labor cost and create more profit for enterprise.

Key Words:automation; crystal growth

1晶體與晶體生長技術(shù)

晶體(crystal)是有明確衍射圖案的固體,其原子或分子在空間按一定規(guī)律周期重復(fù)地排列。晶體中原子或分子的排列具有三維空間的周期性,隔一定的距離重復(fù)出現(xiàn),這種周期性規(guī)律是晶體結(jié)構(gòu)中最基本的特征。

人工晶體生長技術(shù)是人工合成或培育的具有一定結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀和性能的晶體的技術(shù)。它主要是用來區(qū)別自然界中天然形成的各種礦物晶體的。

圖1、圖2可以看出人工生長的水晶,由于其原料和工藝以及生長條件的區(qū)別,其形狀與天然水晶也有一定的區(qū)別。

由于晶體可以從氣相、液相和固相中生長,而不同的晶體材料又有不同的生長條件,加上應(yīng)用對晶體的要求有時十分苛刻,這樣就造成了晶體生長方法的多樣性以及生長設(shè)備和技術(shù)的復(fù)雜性,本文主要針對熔體生長方法中坩堝下降法結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中實際需求,通過自動化控制提高工業(yè)生產(chǎn)中晶體毛坯合格率、生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。

2坩堝下降法

坩堝下降法是由Bridgman于1925年提出的。該方法是將晶體生長的原料裝在坩堝中,在具有單向溫度梯度的晶體生長爐內(nèi)進行生長。晶體生長爐通常采用管式結(jié)構(gòu),爐體結(jié)構(gòu)由上向下并分為三個區(qū)域,即高溫區(qū)、過渡區(qū)和低溫區(qū)。高溫區(qū)的溫度高于晶體的熔點,低溫區(qū)的溫度低于晶體的熔點,過渡區(qū)的溫度逐漸由高溫區(qū)溫度過渡到低溫區(qū)溫度,形成一維的溫度梯度。進行晶體生長時,首先將坩堝置于高溫區(qū)使原料熔化,并在此區(qū)域保持恒溫一段時間,以便獲得均勻的過熱熔體;然后通過坩堝的向下移動使坩堝由高溫區(qū)穿過過渡區(qū)向低溫區(qū)運動。坩堝進入過渡區(qū)后熔體發(fā)生定向冷卻,達到低于熔點溫度的部分發(fā)生結(jié)晶,并且隨著坩堝向下運動而冷卻,結(jié)晶界面沿著與其運動相反的方向定向生長,實現(xiàn)晶體生長過程的連續(xù)運行。

如圖,坩堝軸線與水平線垂直,坩堝自上向下運動,實現(xiàn)晶體生長。

坩堝下降法是利用電機驅(qū)動絲杠控制坩堝向下運動,最初行業(yè)內(nèi)大都根據(jù)生長晶體速度需要,選擇固定轉(zhuǎn)數(shù)的減速電機,經(jīng)過計算,配以相應(yīng)齒輪組,通過蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)得到需要的升降速度。這種傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)運行穩(wěn)定,齒輪、渦輪、蝸桿保養(yǎng)到位可以使用數(shù)年;電機故障會立即停止下降動作,不會出現(xiàn)滑落現(xiàn)象(對于晶體生長這種現(xiàn)象是致命的損失);缺點就是速度可調(diào)范圍小,只能以固定速度自動進行單方向下降,升降機構(gòu)上升需要手工搖動,費時費力,在晶體生長過程中需要人為參與的頻率高。本文重點介紹一種適合部分閃爍晶體生長使用的自動化控制方案,可實現(xiàn)一鍵裝爐,根據(jù)需要自動啟動升降機構(gòu)上升、下降,運動超過限位設(shè)定值會自動停止運行并報警,集成溫度控制單元于一體,實現(xiàn)斷電報警及電路恢復(fù)后的自動溫度恢復(fù)與自動生長。

3設(shè)計原理

自動化控制系統(tǒng)總體原理是利用電腦組態(tài)軟件(MCGS)控制并讀取生長爐上PMC(步進電機控制器)及溫控儀的信息,而每臺PMC及溫控儀單獨控制生長爐運行狀態(tài)并進行聯(lián)動操作,從而實現(xiàn)自動化控制的要求。并通過增加觸摸屏工控機、可通訊溫度控制器、以及PMC運動控制器完成控制系統(tǒng)的搭建。

溫度控制部分電腦組態(tài)軟件與溫控儀通過硬件通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)生長狀態(tài)信息的讀取,利用電腦程序讀取溫控儀表中的溫度程序、當(dāng)前運行段數(shù)、溫度、時間以及實測爐溫,同時可以進行溫控程序的寫入,如寫入改后的溫控程序(包括溫度,時間)、調(diào)整當(dāng)前段狀態(tài)(包括保持、跳步)等。溫控儀通過可控硅控制電路器件來調(diào)節(jié)溫度升降。升降控制方面電腦組態(tài)軟件通過通信協(xié)議與PMC進行數(shù)據(jù)通信,讀取當(dāng)前位置信息并發(fā)送升降及速率指令。而PMC通過發(fā)送指令給步進電機驅(qū)動器來實現(xiàn)電機及絲杠的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)升降。設(shè)計為手動和自動兩檔,手動狀態(tài)下可通過實際按鈕實現(xiàn)快速上升或下降,速度最快可以達到200mm/min;自動狀態(tài)下可實時讀取升降機構(gòu)的位置信息,自動下降且速度可調(diào),下降速度范圍0.5-5mm/h。同時設(shè)定上下軟硬件限位。

控制系統(tǒng)主機與各生長爐觸摸屏工控機通過局域網(wǎng)連接通訊,實現(xiàn)了生長數(shù)據(jù)的集中顯示、監(jiān)控和智能存儲記錄功能;同時結(jié)合internet、UPS電源及短信貓,實現(xiàn)了多用戶遠程訪問監(jiān)控、集中顯示,器件故障和斷電短信報警功能以及智能自動恢復(fù)功能。系統(tǒng)可以完成一鍵裝爐、自動升溫、自動生長、自動降溫、自動出爐等晶體生長的全部動作和過程。

4自動化控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能

4.1集中控制

由于夏季晶體生長車間內(nèi)溫度較高,且每臺生長爐附近都配備單獨的溫度控制及下降控制電子元件,長期高溫條件下會造成元件老化損壞,所以需要將電子控制元件集中于控制室,避免高溫且便于操作。

4.2自動化控制

我們知道晶體生長是一個非常復(fù)雜的過程,部分晶體需要接種才能生長,坩堝下降法接種過程需要下降機構(gòu)下移;部分晶體在由于晶體生長后期需要將下降平臺上升進行晶體熱處理操作,但目前還沒有設(shè)備可以實現(xiàn)自動化,只能人工手動操作且需24小時值班處理,自動化控制系統(tǒng)增加控制器件實現(xiàn)了升降機構(gòu)自動升降。

4.3信息可視化

在工業(yè)生產(chǎn)中同一型號的生長爐有幾十臺,生長爐運行狀態(tài)信息只能從每臺設(shè)備中逐一讀取并匯總,不便于下一步工作安排與調(diào)整,自動化控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸,可在大顯示屏上顯示每一臺生長爐的當(dāng)前運行狀態(tài)以及距離出爐的時間。

4.4聯(lián)動控制

當(dāng)溫度程序運行到第N步時,通過數(shù)據(jù)通信,控制升降機構(gòu)執(zhí)行自動上升或下降動作。

4.5異常報警

當(dāng)電網(wǎng)停電或設(shè)備故障(包括加熱元件、溫控、下降機構(gòu)異常)時,UPS啟動運行,通過數(shù)據(jù)通信進行手機短信與聲光報警。

5結(jié)語

坩堝下降法晶體生長實現(xiàn)自動化控制,減少人員操作與人為思想的干預(yù),有利于獲得高質(zhì)量、高合格率、高一致性的晶體毛坯,為企業(yè)降低生產(chǎn)成本,獲得較高利潤奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]介萬奇.晶體生長原理與技術(shù).科學(xué)出版社出版,2016年9月第一版.

[2]李江全.組態(tài)控制技術(shù)實訓(xùn)教程(MCGS).機械工業(yè)出版社出版,2016年9月第一版.

猜你喜歡
高溫區(qū)晶體生長坩堝
雙溫區(qū)脈管制冷機的制冷量主動調(diào)控策略
基于GIS和RS的南京市地表溫度動態(tài)變化研究
WNS型燃?xì)忮仩t高溫區(qū)煙管管端裂紋成因及預(yù)防措施
列車制動盤表面溫度分布演變的研究
機械(2021年8期)2021-09-04 07:24:42
粉末預(yù)處理對鎢坩堝應(yīng)用性能的影響
分子動力學(xué)模擬三乙烯二胺準(zhǔn)晶體的可控晶體生長
《晶體生長微觀機理及晶體生長邊界層模型》書評
群策群力謀發(fā)展 繼往開來展宏圖——功能晶體材料與晶體生長分論壇側(cè)記
中國獲得第21屆國際晶體生長和外延大會(ICCGE-21)舉辦權(quán)
鑄造文明 坩堝煉鐵 發(fā)明地
炎黃地理(2017年10期)2018-01-31 02:15:19
静安区| 敦煌市| 茂名市| 九龙坡区| 五莲县| 连城县| 通榆县| 临沧市| 东山县| 林周县| 仙游县| 喀什市| 青浦区| 营山县| 二手房| 手游| 鸡泽县| 运城市| 庄河市| 昌平区| 文水县| 潞西市| 安阳县| 大名县| 洛扎县| 兰考县| 中超| 雷波县| 靖江市| 曲沃县| 公安县| 香港 | 左贡县| 柯坪县| 桃江县| 凤翔县| 土默特左旗| 乌兰县| 两当县| 西昌市| 辰溪县|