CN108736441B - 一种晶体提拉炉保护系统及保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶体提拉炉保护系统及保护方法，包括控制器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块；升降驱动模块与快速电机连接，控制器与升降驱动模块连接，并通过升降驱动模块控制快速电机旋转；快速电机与提拉装置连接，控制器通过升降驱动模块控制快速电机正转，使提拉装置向上移动；控制器通过升降驱动模块控制快速电机反转，使提拉装置向下移动；旋转驱动模块与旋转电机连接，旋转电机与提拉装置连接，控制器通过旋转驱动模块控制旋转电机旋转，进而使提拉装置转动。本发明的优点和有益效果在于：能够对晶体提拉炉出现的断电、温度过高、流量过低或晶体质量过重等情况进行处理，避免晶体和晶体提拉炉损坏，降低了生产成本。

Description

一种晶体提拉炉保护系统及保护方法

技术领域

本发明涉及晶体制造领域，特别涉及一种晶体提拉炉保护系统及保护方法。

背景技术

晶体提拉炉在使用过程中难免碰到雷电、突然断电温度过高、流量过低或晶体质量过重等情况，在这种情况下我们只能人工操作；在大规模生产晶体的过程中，需要同时使用大量的晶体提拉炉，并且晶体提拉炉的温度也非常高，因此采用人工操作来避免晶体提拉炉出现的断电、温度过高、流量过低或晶体质量过重的情况，有着极大的不便利性和安全隐患；并且，如果出现上述情况操作不及时，将会对晶体和晶体提拉炉造成严重的损坏，使得企业将付出极大的维修成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种晶体提拉炉保护系统及保护方法。本技术方案通过利用晶体提拉炉保护系统，采用断电保护模式保证晶体提拉炉正常工作；采用流量保护模式，将已生长的晶体拉出原料液体，以避免晶体和晶体提拉炉受到损坏；采用温度保护模式，将已生长的晶体拉出原料液体，并降低坩埚的温度，以避免晶体和晶体提拉炉受到损坏；采用过载保护模式，将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

因此本技术方案能够及时可靠的对晶体提拉炉出现的断电、温度过高、流量过低或晶体质量过重等情况进行处理，以避免晶体和晶体提拉炉出现损坏的情况，同时，在避免了人工操作所面临的安全隐患的同时，还具备极大操作便利性，极大的降低了企业的生产成本，有利于应用在大规模晶体生产的作业中。

本发明中的一种晶体提拉炉保护系统，晶体提拉炉包括电脑、中频电源、提拉装置、冷却系统、坩埚、加热装置；所述电脑分别与所述中频电源、提拉装置、冷却系统、坩埚和加热装置连接，所述中频电源还与所述坩埚连接，所述中频电源可探测所述坩埚内液体的流量以及所述坩埚的温度；所述坩埚用于盛放原料液体，所述提拉装置用于夹取籽晶，并将籽晶插入到原料液体内以制造晶体；所述加热装置用于对所述坩埚进行加热，所述冷却系统用于对所述坩埚进行冷却；其特征在于，

所述晶体提拉炉保护系统包括控制器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块；所述升降驱动模块与所述快速电机连接，所述控制器与所述升降驱动模块连接，并通过所述升降驱动模块控制所述快速电机旋转；

所述快速电机与提拉装置连接，所述控制器通过所述升降驱动模块控制所述快速电机正转，使所述提拉装置向上移动；所述控制器通过所述升降驱动模块控制所述快速电机反转，使所述提拉装置向下移动；

所述旋转驱动模块与所述旋转电机连接，所述旋转电机与提拉装置连接，所述控制器通过所述旋转驱动模块控制所述旋转电机旋转，进而使所述提拉装置转动。

上述方案中，所述晶体提拉炉保护系统包括称重器，所述称重器分别与所述控制器和提拉装置连接。

上述方案中，所述中频电源分别与控制器、称重器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块连接，用于为控制器、称重器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块提供电能；当中频电源出现断电情况时，中频电源将输出断电信号。

上述方案中，所述中频电源还用于检测坩埚所接受到的水流的流量，并形成水流信号；

所述中频电源具有温度计，所述温度计与坩埚连接，用于感测所述坩埚的温度并形成温度信号。

上述方案中，所述晶体提拉炉保护系统还包括发电机和UPS电源；所述控制器分别与所述发电机、称重器、快速电机、旋转电机和UPS电源连接；所述UPS电源分别与电脑、称重器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块连接；所述发电机分别与电脑、称重器、快速电机、旋转电机、升降驱动模块、旋转驱动模块、冷却系统连接。

一种晶体提拉炉保护方法，包括断电保护模式、流量保护模式、温度保护模式和过载保护模式；

所述断电保护模式通过UPS电源和发电机，使得晶体提拉炉在断电时，保证晶体提拉炉正常工作；

所述流量保护模式用于当晶体提拉炉中的水流流速为0时，电脑中设置的预定流速时通过电脑发出报警，并将已生长的晶体拉出原料液体；

所述流量保护模式还用于当晶体提拉炉中的水流流速小于电脑中设置的预定流速时通过电脑发出提示信息；

所述温度保护模式用于当坩埚内原料液体温度高于电脑中设置的报警温度时，将已生长的晶体拉出原料液体，并降低坩埚的温度；

所述过载保护模式用于当晶体的实际重量高于电脑中晶体的预设重量的2 倍时，将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

上述方案中，所述断电保护模式包括以下步骤：

D1.控制器感测中频电源的断电信号，中频电源内安装有蓄电池，该蓄电池可为中频电源提供15s的供电能力；

D2.当控制器感测到中频电源异常断电时，控制器将控制电脑的主程序，并进入到15s倒计时状态，同时，还通过电脑发出报警；此时，中频电源内的蓄电池将持续对中频电源进行通电15s；

D3.当在15s倒计时状态内无任何操作，在15s倒计时状态结束后，控制器将启动UPS电源，使UPS电源为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块提供电能；控制器将控制将操作快速电机正转，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

D4.当在15s倒计时状态内，有工作人员触摸电脑的触摸屏，控制器将停止 15s倒计时状态，并使UPS电源为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块提供电能，同时，控制器还退出对电脑的控制程序的控制，并停止通过电脑发出报警；工作人员可通过操作电脑对提拉装置进行控制；

避免损坏炉体的机械结构及电子元器件，而且能有效的保护已生长的晶体，使损失进一步减少，并减轻操作员的劳动强度及应急处理时间。

D5.当中频电源的断电时间超过30min时，所述控制器控制发电机使发电机启动，所述发电机为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块、旋转驱动模块、冷却系统进行供电，以保证晶体提拉炉能够持续不间断的工作。

上述方案中，所述流量保护模式哪里包括以下步骤：

L1.控制器感测中频电源的水流信号；

L2.当控制器感测到晶体提拉炉中的水流为0时，控制器将控制电脑的主程序，并进入到警告状态，同时，还通过电脑发出报警；

L3.当在警告状态内无任何操作，控制器在警告状态结束后将控制将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

L4.当在警告状态内，有工作人员触摸电脑的触摸屏，控制器将停止警告状态，并退出对电脑的控制程序的控制，同时，控制器停止通过电脑发出报警；工作人员可通过操作电脑对提拉装置进行控制；

L5.当控制器感测到晶体提拉炉中的水流流速小于电脑中设置的预定流速时，控制器将进入到提示状态，并通过电脑发出提示信息；

L6.电脑的主程序将继续运行，同时，控制器将持续通过电脑发出提示信息，直至当控制器感测到晶体提拉炉中的水流流速达到电脑中设置的预定流速时停止。

上述方案中，所述温度保护模式包括以下步骤：

W1.控制器感测中频电源的温度信号；

W2.当控制器感测到坩埚内原料液体温度高于电脑中设置的报警温度时，控制器将控制电脑的主程序，并通过电脑发出报警；

W3.控制器在控制电脑的主程序后，将控制将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

W4.控制器还控制电脑的主程序，降低加热装置的功率，以降低坩埚的温度；同时，所述控制器通过电脑控制冷却系统启动，使冷却系统工作。

上述方案中，所述过载保护模式包括以下步骤：

G1.控制器通过利用称重器通过提拉装置感测晶体的实际重量；

G2.当控制器感测到的晶体的实际重量高于电脑中晶体的预设重量的2倍时，控制器将控制电脑的主程序，并通过电脑发出报警；

G3.控制器在控制电脑的主程序后，将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向下移动，使提拉装置将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种晶体提拉炉保护系统及保护方法，能够及时可靠的对晶体提拉炉出现的断电、温度过高、流量过低或晶体质量过重等情况进行处理，以避免晶体和晶体提拉炉出现损坏的情况，同时，在避免了人工操作所面临的安全隐患的同时，还具备极大操作便利性，极大的降低了企业的生产成本，有利于应用在大规模晶体生产的作业中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种晶体提拉炉保护系统以及晶体提拉炉的结构示意图。

图中：1、控制器 2、快速电机 3、旋转电机 4、升降驱动模块

5、旋转驱动模块 6、称重器 7、晶体提拉炉 8、UPS电源

9、发电机 71、电脑 72、中频电源 73、提拉装置

74、冷却系统 75、坩埚 76、加热装置 77、温度计

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明是一种晶体提拉炉保护系统，晶体提拉炉7包括电脑 71、中频电源72、提拉装置73、冷却系统74、坩埚75、加热装置76；所述电脑71分别与所述中频电源72、提拉装置73、冷却系统74、坩埚75和加热装置 76连接，所述中频电源72还与所述坩埚75连接，所述中频电源72可探测所述坩埚75内液体的流量以及所述坩埚75的温度；所述坩埚75用于盛放原料液体，所述提拉装置73用于夹取籽晶，并将籽晶插入到原料液体内以制造晶体；所述加热装置76用于对所述坩埚75进行加热，所述冷却系统74用于对所述坩埚75 进行冷却；

所述晶体提拉炉保护系统包括控制器1、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5；所述升降驱动模块4与所述快速电机2连接，所述控制器1与所述升降驱动模块4连接，并通过所述升降驱动模块4控制所述快速电机2旋转；

所述快速电机2与提拉装置73连接，所述控制器1通过所述升降驱动模块 4控制所述快速电机2正转，使所述提拉装置73向上移动；所述控制器1通过所述升降驱动模块4控制所述快速电机2反转，使所述提拉装置73向下移动；

所述旋转驱动模块5与所述旋转电机3连接，所述旋转电机3与提拉装置 73连接，所述控制器1通过所述旋转驱动模块5控制所述旋转电机3旋转，进而使所述提拉装置73转动。

优选的，控制器1为PLC控制器。

优选的，所述晶体提拉炉7保护系统包括称重器6，所述称重器6分别与所述控制器1和提拉装置73连接。

具体的，所述中频电源72分别与控制器1、称重器6、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5连接，用于为控制器1、称重器6、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5提供电能；当中频电源72出现断电情况时，中频电源72将输出断电信号。

具体的，所述中频电源72还用于检测坩埚75所接受到的水流的流量，并形成水流信号；

所述中频电源72具有温度计7，所述温度计7与坩埚75连接，用于感测所述坩埚75的温度并形成温度信号。

具体的，所述晶体提拉炉7保护系统还包括发电机9和UPS电源8；所述控制器1分别与所述发电机9、称重器6、快速电机2、旋转电机3和UPS电源 8连接；所述UPS电源8分别与电脑71、称重器6、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5连接；所述发电机9分别与电脑71、称重器 6、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4、旋转驱动模块5、冷却系统74 连接。

一种晶体提拉炉保护方法，包括断电保护模式、流量保护模式、温度保护模式和过载保护模式；

所述断电保护模式通过UPS电源8和发电机9，使得晶体提拉炉7在断电时，保证晶体提拉炉7正常工作；

所述流量保护模式用于当晶体提拉炉7中的水流流速为0时，电脑71中设置的预定流速时通过电脑71发出报警，并将已生长的晶体拉出原料液体；

所述流量保护模式还用于当晶体提拉炉7中的水流流速小于电脑71中设置的预定流速时通过电脑71发出提示信息；

所述温度保护模式用于当坩埚75内原料液体温度高于电脑71中设置的报警温度时，将已生长的晶体拉出原料液体，并降低坩埚75的温度；

所述过载保护模式用于当晶体的实际重量高于电脑71中晶体的预设重量的 2倍时，将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

具体的，所述断电保护模式包括以下步骤：

D1.控制器1感测中频电源72的断电信号，中频电源72内安装有蓄电池，该蓄电池可为中频电源72提供15s的供电能力；

D2.当控制器1感测到中频电源72异常断电时，控制器1将控制电脑71的主程序，并进入到15s倒计时状态，同时，还通过电脑71发出报警；此时，中频电源72内的蓄电池将持续对中频电源72进行通电15s；

D3.当在15s倒计时状态内无任何操作，在15s倒计时状态结束后，控制器 1将启动UPS电源8，使UPS电源8为电脑71、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5提供电能；控制器1将控制将操作快速电机2 正转，快速电机2将控制提拉装置73向上移动，使提拉装置73将已生长的晶体拉出原料液体；

D4.当在15s倒计时状态内，有工作人员触摸电脑71的触摸屏，控制器1 将停止15s倒计时状态，并使UPS电源8为电脑71、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4和旋转驱动模块5提供电能，同时，控制器1还退出对电脑71 的控制程序的控制，并停止通过电脑71发出报警；工作人员可通过操作电脑71 对提拉装置73进行控制；

避免损坏炉体的机械结构及电子元器件，而且能有效的保护已生长的晶体，使损失进一步减少，并减轻操作员的劳动强度及应急处理时间。

D5.当中频电源72的断电时间超过30min时，所述控制器1控制发电机9 使发电机9启动，所述发电机9为电脑71、快速电机2、旋转电机3、升降驱动模块4、旋转驱动模块5、冷却系统74进行供电，以保证晶体提拉炉7能够持续不间断的工作。

具体的，所述流量保护模式哪里包括以下步骤：

L1.控制器1感测中频电源72的水流信号；

L2.当控制器1感测到晶体提拉炉7中的水流为0时，控制器1将控制电脑 71的主程序，并进入到警告状态，同时，还通过电脑71发出报警；

L3.当在警告状态内无任何操作，控制器1在警告状态结束后将控制将操作快速电机2工作，快速电机2将控制提拉装置73向上移动，使提拉装置73将已生长的晶体拉出原料液体；

L4.当在警告状态内，有工作人员触摸电脑71的触摸屏，控制器1将停止警告状态，并退出对电脑71的控制程序的控制，同时，控制器1停止通过电脑71 发出报警；工作人员可通过操作电脑71对提拉装置73进行控制；

L5.当控制器1感测到晶体提拉炉7中的水流流速小于电脑71中设置的预定流速时，控制器1将进入到提示状态，并通过电脑71发出提示信息；

L6.电脑71的主程序将继续运行，同时，控制器1将持续通过电脑71发出提示信息，直至当控制器1感测到晶体提拉炉7中的水流流速达到电脑71中设置的预定流速时停止。

具体的，所述温度保护模式包括以下步骤：

W1.控制器1感测中频电源72的温度信号；

W2.当控制器1感测到坩埚75内原料液体温度高于电脑71中设置的报警温度时，控制器1将控制电脑71的主程序，并通过电脑71发出报警；

W3.控制器1在控制电脑71的主程序后，将控制将操作快速电机2工作，快速电机2将控制提拉装置73向上移动，使提拉装置73将已生长的晶体拉出原料液体；

W4.控制器1还控制电脑71的主程序，降低加热装置76的功率，以降低坩埚75的温度；同时，所述控制器1通过电脑71控制冷却系统74启动，使冷却系统74工作。

具体的，所述过载保护模式包括以下步骤：

G1.控制器1通过利用称重器6通过提拉装置73感测晶体的实际重量；

G2.当控制器1感测到的晶体的实际重量高于电脑71中晶体的预设重量的2 倍时，控制器1将控制电脑71的主程序，并通过电脑71发出报警；

G3.控制器1在控制电脑71的主程序后，将操作快速电机2工作，快速电机 2将控制提拉装置73向下移动，使提拉装置73将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种晶体提拉炉保护方法，其特征在于，其包括断电保护模式、流量保护模式、温度保护模式和过载保护模式；

所述断电保护模式通过UPS电源和发电机，使得晶体提拉炉在断电时，保证晶体提拉炉正常工作；

所述流量保护模式用于当晶体提拉炉中的水流流速为0时，通过电脑发出报警，并将已生长的晶体拉出原料液体；

所述流量保护模式还用于当晶体提拉炉中的水流流速小于电脑中设置的预定流速时通过电脑发出提示信息；

所述温度保护模式用于当坩埚内原料液体温度高于电脑中设置的报警温度时，将已生长的晶体拉出原料液体，并降低坩埚的温度；

所述过载保护模式用于当晶体的实际重量高于电脑中晶体的预设重量的2倍时，将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全；

所述断电保护模式包括以下步骤：

D1.控制器感测中频电源的断电信号，中频电源内安装有蓄电池，该蓄电池可为中频电源提供15s的供电能力；

D2.当控制器感测到中频电源异常断电时，控制器将控制电脑的主程序，并进入到15s倒计时状态，同时，还通过电脑发出报警；此时，中频电源内的蓄电池将持续对中频电源进行通电15s；

D3.当在15s倒计时状态内无任何操作，在15s倒计时状态结束后，控制器将启动UPS电源，使UPS电源为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块提供电能；控制器将控制将操作快速电机正转，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

D4.当在15s倒计时状态内，有工作人员触摸电脑的触摸屏，控制器将停止15s倒计时状态，并使UPS电源为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块和旋转驱动模块提供电能，同时，控制器还退出对电脑的控制程序的控制，并停止通过电脑发出报警；工作人员可通过操作电脑对提拉装置进行控制；

避免损坏炉体的机械结构及电子元器件，而且能有效的保护已生长的晶体，使损失进一步减少，并减轻操作员的劳动强度及应急处理时间；

D5.当中频电源的断电时间超过30min时，所述控制器控制发电机使发电机启动，所述发电机为电脑、快速电机、旋转电机、升降驱动模块、旋转驱动模块、冷却系统进行供电，以保证晶体提拉炉能够持续不间断的工作；

所述流量保护模式包括以下步骤：

L1.控制器感测中频电源的水流信号；

L2.当控制器感测到晶体提拉炉中的水流为0时，控制器将控制电脑的主程序，并进入到警告状态，同时，还通过电脑发出报警；

L3.当在警告状态内无任何操作，控制器在警告状态结束后将控制将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

L4.当在警告状态内，有工作人员触摸电脑的触摸屏，控制器将停止警告状态，并退出对电脑的控制程序的控制，同时，控制器停止通过电脑发出报警；工作人员可通过操作电脑对提拉装置进行控制；

L5.当控制器感测到晶体提拉炉中的水流流速小于电脑中设置的预定流速时，控制器将进入到提示状态，并通过电脑发出提示信息；

L6.电脑的主程序将继续运行，同时，控制器将持续通过电脑发出提示信息，直至当控制器感测到晶体提拉炉中的水流流速达到电脑中设置的预定流速时停止；

所述温度保护模式包括以下步骤：

W1.控制器感测中频电源的温度信号；

W2.当控制器感测到坩埚内原料液体温度高于电脑中设置的报警温度时，控制器将控制电脑的主程序，并通过电脑发出报警；

W3.控制器在控制电脑的主程序后，将控制将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向上移动，使提拉装置将已生长的晶体拉出原料液体；

W4.控制器还控制电脑的主程序，降低加热装置的功率，以降低坩埚的温度；同时，所述控制器通过电脑控制冷却系统启动，使冷却系统工作；

所述过载保护模式包括以下步骤：

G1.控制器通过利用称重器通过提拉装置感测晶体的实际重量；

G2.当控制器感测到的晶体的实际重量高于电脑中晶体的预设重量的2倍时，控制器将控制电脑的主程序，并通过电脑发出报警；

G3.控制器在控制电脑的主程序后，将操作快速电机工作，快速电机将控制提拉装置向下移动，使提拉装置将已生长的晶体再次伸入原料液体内，以保护提拉装置的安全。

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