CN110531655A - 一种气体分阀箱及其控制单元和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体分阀箱及其控制单元和控制系统，所述控制单元包括输入隔离模块、输入缓存器、主控CPU、辅助CPU、决策CPU、输出缓存器和输出隔离模块，输入隔离模块的信号输出端与输入缓存器的信号输入端相连，输入缓存器分别与主控CPU、辅助CPU相连，主控CPU和辅助CPU均与输出缓存器相连，输出缓存器与输出隔离模块相连。本发明通过在控制单元内设计三台CPU，正常工作时由主控CPU控制，当主控CPU产生故障时，由决策CPU判断并启用辅助CPU，由辅助CPU来接管控制，从而保证了气体分阀箱的正常工作，避免输出信号的中断以及数据的丢失，同时大大降低了企业的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体行业气体输送系统的常用设备，尤其涉及一种气体分阀箱及其控制单元和控制系统。
背景技术
现代工业及高新科技的发展中，几乎所有的智能器件都离不开半导体，而半导体的加工包括像金属、介电和半导体材料的化学气相沉积这样的沉积处理，表面层的蚀刻，光刻胶掩膜层的抛光等等。在半导体的这些加工过程中，需要用到大量气体进行反应，需要引入多种气体，这些气体各自通过气体分阀箱来进行输送。
目前市场上的气体分阀箱基本都是采用PLC进行控制，然而PLC成本很高，增加了企业的加工生产成本，且PLC一旦出现故障，整个设备便无法正常运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种气体分阀箱及其控制单元和控制系统，用以解决上述背景技术中存在的问题。
一种气体分阀箱的控制单元，包括输入隔离模块、输入缓存器、主控CPU、辅助CPU、决策CPU、输出缓存器和输出隔离模块，
所述输入隔离模块用于隔离输入信号，输入隔离模块的信号输出端与输入缓存器的信号输入端相连，输入缓存器的第一数据端口与主控CPU相连、第二数据端口与辅助CPU相连，主控CPU与辅助CPU相连，且主控CPU与输出缓存器的第三数据端口相连，辅助CPU与输出缓存器的第四数据端口相连，输出缓存器与输出隔离模块相连，
所述决策CPU分别与主控CPU、辅助CPU、输入缓存器和输出缓存器相连，决策CPU用于根据主控CPU的时钟频率来判断主控CPU的工作状态，以向输入缓存器发送决策指令，将隔离后的输入信号通过第一数据端口传输给主控CPU或通过第二数据端口传输给辅助CPU。
优选地，所述控制单元还包括运算放大器，所述运算放大器的信号输出端与主控CPU的信号输入端相连。
优选地，所述控制单元还包括输出反馈模块，所述输出反馈模块用于检测输出隔离模块的输出端口电压并将检测结果传输给主控CPU以判断输出是否断路。
优选地，所述控制单元还包括网卡，所述网卡与主控CPU相连。
优选地，所述输入隔离模块和输出隔离模块均为光电隔离模块。
优选地，所述输入信号包括气体分阀箱上开关元件的开关信号、阀门的通断信号、压力传感器检测的管路压力信号、以及触摸屏的控制信号。
优选地，所述开关元件包括EM0按钮、CAD压力开关、排风开关、门控开关。
一种气体分阀箱的控制系统，包括供电电源、阀门、开关元件、压力传感器、电磁阀、报警装置、触摸屏以及控制单元，所述供电电源与控制单元的电源端相连，阀门、开关元件、触摸屏的信号输出端均与控制单元的输入隔离模块相连，所述电磁阀、报警装置、触摸屏的信号输入端均与控制单元的输出隔离模块相连。
一种气体分阀箱，包括控制系统。
本发明的有益效果是：
本发明的控制单元采用单片机设计，通过在控制单元内设计三台CPU，正常工作时由主控CPU控制，当主控CPU产生故障时，由决策CPU判断并启用辅助CPU，由辅助CPU来接管控制，从而保证了气体分阀箱的正常工作，避免输出信号的中断以及数据的丢失，提高了的生产效率，保证了生产质量，同时大大降低了企业的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明控制系统的电路原理框图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明给出一种气体分阀箱及其控制单元和控制系统，所述控制单元采用单片机设计，通过在控制单元内设计三台CPU，正常工作时由主控CPU控制，当主控CPU产生故障时，由决策CPU判断并启用辅助CPU，由辅助CPU来接管控制，从而保证了气体分阀箱的正常工作，避免输出信号的中断以及数据的丢失。
实施例一，本实施例中的控制单元包括输入隔离模块、输入缓存器、主控CPU、辅助CPU、决策CPU、输出缓存器和输出隔离模块。
所述输入隔离模块用于接收、隔离输入信号，避免输入信号受到外界电信号的干扰。输入信号包括气体分阀箱上开关元件的开关信号、阀门的通断信号、压力传感器检测的管路压力信号、触摸屏的控制信号等，气体分阀箱上的开关元件包括EM0按钮、CAD压力开关、排风开关、门控开关等。
输入隔离模块的信号输出端与输入缓存器的信号输入端相连。所述输入缓存器用于暂时存放接收到的数据，输入缓存器的第一数据端口与主控CPU相连、第二数据端口与辅助CPU相连。
主控CPU与辅助CPU相连，且主控CPU与输出缓存器的第三数据端口相连，辅助CPU与输出缓存器的第四数据端口相连，输出缓存器与输出隔离模块相连。
所述决策CPU分别与主控CPU、辅助CPU、输入缓存器和输出缓存器相连，决策CPU用于根据主控CPU的时钟频率来判断主控CPU的工作状态，以向输入缓存器发送决策指令，将隔离后的输入信号通过第一数据端口传输给主控CPU或通过第二数据端口传输给辅助CPU。
主控CPU和辅助CPU均可对输入信号进行处理，并根据处理结果输出相应的控制指令。但正常工作时，由主控CPU进行控制，即主控CPU从输入缓存器中提取隔离后的输入信号，对提取到的信号进行处理，并根据处理结果，向输出缓存器发送控制指令，控制指令经输出隔离模块光电隔离后传输至外部。
主控CPU运行过程中，会将其接收到的输入信号同步传递给辅助CPU，同时主控CPU与决策CPU之间、主控CPU与辅助CPU之间、辅助CPU与决策CPU之间会相互通讯，检测对方的时钟频率以监听对方心跳，从而判断对方是否正常运行，当决策CPU检测到主控CPU产生故障时，决策CPU向输入缓存器发送决策指令，将当前处理器由主控CPU切换为辅助CPU，使输入缓存器内暂时存放的输入信号从第二数据端口传输给辅助CPU，辅助CPU对接收到的信号进行处理并发送控制指令，控制指令从第四数据端口输入输出缓存器，然后经输出隔离模块光电隔离后传输至外部。
本实施例中，所述输入隔离模块和输出隔离模块均为光电隔离模块。
优选地，控制单元内还可设置运算放大器，所述运算放大器的信号输出端与主控CPU的信号输入端相连，运算放大器用于对压力传感器检测的管路压力信号进行放大。
所述气体分阀箱的控制系统，包括供电电源、阀门、开关元件、压力传感器、电磁阀、报警装置、触摸屏以及上述控制单元，所述供电电源与控制单元的电源端相连，阀门、开关元件、触摸屏的信号输出端均与控制单元的输入隔离模块相连，压力传感器与运算放大器相连，所述电磁阀、报警装置、触摸屏的信号输入端均与控制单元的输出隔离模块相连。
本实施例中，所述报警装置可以为报警灯和/蜂鸣器；触摸屏可显示气体分阀箱的运行状态和报警信息，同时触摸屏可操控阀门和设置参数，触摸屏通过RJ45网线与控制单元相连。
采用上述控制系统的气体分阀箱能够保证设备稳定、有效地运行，当主控CPU产生故障时，由辅助CPU来接管控制，能够保证输出信号不中断，避免数据丢失，影响企业正常生产，同时也能够降低企业的生产成本。
实施例二，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述控制单元内还可设置输出反馈模块，所述输出反馈模块用于检测输出隔离模块的输出端口电压并将检测结果传输给主控CPU，主控CPU判断输出端口电压是否小于设定电压以判断输出是否断路，若输出信号断路（电磁阀故障或断线等均会造成输出信号断路），主控CPU向报警装置发送控制指令，进行报警提醒。其他具体实施方式与实施例一基本相同，在此不再具体赘述。
实施例三，本实施例与实施例二的不同之处在于，所述控制单元内还可设置网卡，所述网卡与主控CPU相连。其他具体实施方式与实施例二基本相同，在此不再具体赘述。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种气体分阀箱的控制单元，其特征在于，包括输入隔离模块、输入缓存器、主控CPU、辅助CPU、决策CPU、输出缓存器和输出隔离模块，
所述输入隔离模块用于隔离输入信号，输入隔离模块的信号输出端与输入缓存器的信号输入端相连，输入缓存器的第一数据端口与主控CPU相连、第二数据端口与辅助CPU相连，主控CPU与辅助CPU相连，且主控CPU与输出缓存器的第三数据端口相连，辅助CPU与输出缓存器的第四数据端口相连，输出缓存器与输出隔离模块相连，
所述决策CPU分别与主控CPU、辅助CPU、输入缓存器和输出缓存器相连，决策CPU用于根据主控CPU的时钟频率来判断主控CPU的工作状态，以向输入缓存器发送决策指令，将隔离后的输入信号通过第一数据端口传输给主控CPU或通过第二数据端口传输给辅助CPU。
2.根据权利要求1所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括运算放大器，所述运算放大器的信号输出端与主控CPU的信号输入端相连。
3.根据权利要求1所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括输出反馈模块，所述输出反馈模块用于检测输出隔离模块的输出端口电压并将检测结果传输给主控CPU以判断输出是否断路。
4.根据权利要求1所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述控制单元还包括网卡，所述网卡与主控CPU相连。
5.根据权利要求1所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述输入隔离模块和输出隔离模块均为光电隔离模块。
6.根据权利要求1所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述输入信号包括气体分阀箱上开关元件的开关信号、阀门的通断信号、压力传感器检测的管路压力信号、以及触摸屏的控制信号。
7.根据权利要求6所述的气体分阀箱的控制单元，其特征在于，所述开关元件包括EM0按钮、CAD压力开关、排风开关、门控开关。
8.一种气体分阀箱的控制系统，其特征在于，包括供电电源、阀门、开关元件、压力传感器、电磁阀、报警装置、触摸屏以及权利要求1-7中任一项所述的控制单元，所述供电电源与控制单元的电源端相连，阀门、开关元件、触摸屏的信号输出端均与控制单元的输入隔离模块相连，所述电磁阀、报警装置、触摸屏的信号输入端均与控制单元的输出隔离模块相连。
9.一种气体分阀箱，其特征在于，包括权利要求8所述的控制系统。
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