CN114827263B - 干式真空泵的信息转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干式真空泵的信息转换装置，包含：第一信息模块、内存模块、第二信息模块以及处理模块，第一信息模块通过干式真空泵的信息端口接收感测数据包，内存模块储存有可解译感测数据包的程序、感测数据的存取位置及标识符，处理模块获取感测数据，依据Modbus协议转换感测数据的编码，且将转换编码的感测数据储存至内存模块。当监测主机将包含标识符的查询信息传输至第二信息模块时，处理模块通过存取地址读取转换编码的感测数据，编辑标识符及转换编码的感测数据，得到SECS/GEM信息协议的数据包，第二信息模块将SECS/GEM信息协议的数据包传输至监测主机。

Description

干式真空泵的信息转换装置

技术领域

本发明涉及一种信息转换装置，特别涉及干式真空泵的信息转换装置。

背景技术

半导体制程须使用大量的干式真空泵(Dry Pump)，若干式真空泵的效能不足或故障，会导致加工中晶圆的质量异常，不仅增加制造成本，更可能发生工安事件及延误交期。图1为现有干式真空泵监测系统的结构示意图，如图1所示，干式真空泵监测系统1包含：多部干式真空泵10、多个输入/输出网关)11、环状集线器(Ring Hub)12、数据收集与监视(supervisory control and data acquisition,简称SCADA)服务器13、历史数据库14、转码计算机装置15及失效侦测及分类(Fault detection and classification,简称FDC)服务器16。各输入/输出网关11串接多部干式真空泵10，环形集线器12连接全部的输入/输出网关11与SCADA服务器13，SCADA服务器13连接历史数据库14，转码计算机装置15通过网络分别连接历史数据库14与FDC服务器16。

由于不同的干式真空泵制造厂商各自定义感测数据的编码格式，未使用共同信息协议来编码感测数据，而半导体厂的网络信息采用半导体设备信息标准(SEMI EquipmentCommunication Standard/Generic Equipment Model,简称SECS/GEM)，SCADA服务器13通过环形集线器12接收多部干式真空泵10的感测数据后，将不同格式的感测数据储存至历史数据库14；半导体厂商须进一步设置转码计算机装置15将历史数据库14中不同编码格式的干式真空泵10感测数据转译成SECS/GEM编码格式的感测数据，再将SECS/GEM编码格式的感测数据存放于转码计算机装置15的数据库，供FDC服务器读取及监测。

现有干式真空泵监测系统属于一对多架构(1：N)，每部SCADA服务器通常收集数百至数千台干式真空泵的感测数据，各干式真空泵的传感器产生感测数据的时间与SCADA服务器通过环形集线器接收感测数据的时间存在落差，且感测数据须经多次转码，FDC服务器须校正时间差后才能筛选干式真空泵运转时的感测数据；因此，现有干式真空泵的监测系统无法真正达到实时监测的功能。再者，若发生数据传输碰撞或SCADA服务器异常，则可能导致部分或全部的感测数据流失，而形成监测空窗。如何解决现有技术的种种问题，建造可将不同厂牌干式真空泵的感测数据实时且准确传输至监测或控制系统的信息转换装置，成为本领域技术人员的急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例要达到的技术目的是提供干式真空泵的信息转换装置，用以解决当前干式真空泵监测系统属于一对多架构，无法真正达到实时监测以及易导致部分或全部的感测数据流失，而形成监测空窗的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种干式真空泵的信息转换装置，包含：第一信息模块、内存模块、第二信息模块以及处理模块。第一信息模块一对一连接干式真空泵的信息端口，且通过信息端口接收感测数据包。内存模块储存有可解译感测数据包的程序、对应感测数据的存取地址及标识符。第二信息模块通过第一网络连接至监测主机。处理模块分别连接第一信息模块、内存模块及第二信息模块，解译感测数据包获取感测数据，依据Modbus协议转换感测数据的编码，且将经转换编码的感测数据储存至内存模块的存取地址。当监测主机将包含标识符的查询信息传输至第二信息模块时，处理模块通过存取地址读取经转换编码的感测数据，编辑标识符及经转换编码的感测数据，得到SECS/GEM信息协议的数据包；第二信息模块将SECS/GEM信息协议的数据包传输至监测主机。

具体地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述处理模块产生查询指令，上述第一信息模块将询问指令传输至上述干式真空泵的信息端口，上述干式真空泵依据询问指令产生上述感测数据包。

优选地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述内存模块储存有网络资源地址，上述监测主机的上述查询信息包含网络资源地址。

具体地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述感测数据的编码为二进制，上述处理模块转换上述感测数据的编码为十六进制。

进一步的，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述SECS/GEM信息协议的数据包包含上述经转换编码的感测数据的正负值及小数点位数。

具体地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述第二信息模块通过第二网络连接至数据收集主机，当数据收集主机将数据收集信息传输至上述第二信息模块时，上述处理模块通过上述存取地址读取上述经转换编码的感测数据，编辑上述转换编码的感测数据，得到Modbus TCP信息协议的数据包，上述第二信息模块将Modbus TCP信息协议的数据包传输至数据收集主机。

优选地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述第二信息模块通过第三网络连接至云端服务器，当云端服务器将数据订阅信息传输至上述第二信息模块时，上述处理模块通过存取地址读取上述经转换编码的感测数据，编辑上述经转换编码的感测数据，得到MQTT信息协议的数据包，上述第二信息模块将MQTT信息协议的数据包传输至云端服务器。

具体地，如上所述的干式真空泵的信息转换装置，上述内存模块进一步储存有上述感测数据的异常范围，当上述处理模块判断上述经转换编码的感测数据落入异常范围时，上述处理模块产生MQTT信息协议的通报信息，上述第二信息模块将MQTT信息协议的通报信息传输至上述云端服务器。

本发明的干式真空泵的信息转换装置包含第一信息模块、内存模块、第二信息模块及处理模块，其中第一信息模块一对一接收干式真空泵的感测数据包，内存模块储存多种可解译干式真空泵的感测数据包的程序，处理模块可将不同编码格式的感测数据编码成Modbus信息协议的感测数据，且对应监测、收集及其他需求将感测数据编辑成SECS/GEM、Modbus TCP、MQTT等不同信息协议的感测数据包，第二信息模块可实时将感测数据包传输至监测主机、数据收集主机及/或云端服务器，监测主机、数据收集主机及/或云端服务器不须再次转码，即可直接利用感测数据，达成实时且准确监测的目的。

附图说明

图1为现有干式真空泵监测系统的结构示意图；

图2为本发明的干式真空泵的信息转换装置的结构示意图；

图3为使用本发明的信息转换装置的一干式真空泵监测系统的结构示意图；

图4为使用本发明的信息转换装置的另一干式真空泵监测系统的结构示意图；以及

图5为使用本发明的信息转换装置的另一干式真空泵监测系统的结构示意图。

【附图标记说明】

1,3,4,5：干式真空泵监测系统；2：干式真空泵的信息转换装置；10：干式真空泵；11：输入/输出网关；12：环状集线器；13,43,53：数据收集与监视(SCADA)服务器；14：历史数据库；15：转码计算机装置；16,32,42,52：失效侦测及分类(FDC)服务器；20：处理模块；21：第一信息模块；22：内存模块；23：第二信息模块；31,41,51：路由器；54：云端服务器；411,511：第一网络；412,512：第二网络；513：第三网络。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

图2为本发明的干式真空泵的信息转换装置的结构示意图。如图2所示，干式真空泵的信息转换装置2包含：第一信息模块21、内存模块22、第二信息模块23以及处理模块20，处理模块20分别连接第一信息模块21、内存模块22及第二信息模块23。具体而言，处理模块20为包含中央处理器、动态随机存取内存及周边电路的芯片，第一信息模块21为包含设备讯号端口(例如：RS-232/422/485)的信息电路，内存模块22为预储存操作系统(OperationSystem,简称OS)、多种信息协议编译程序及本发明的信息转接应用程序的闪存及周边电路，第二信息模块23为包含局域网络端口(例如：RJ45)的信息电路。

图3为使用本发明的信息转换装置的一干式真空泵监测系统的结构示意图。如图2及3所示，干式真空泵监测系统3包含一对一配置的多个信息转换装置2与多部干式真空泵10、路由器31及FDC服务器32，各信息转换装置2的第一信息模块21一对一连接至干式真空泵10的信息端口，路由器31分别连接各信息转换装置2的第二信息模块23与FDC服务器32。全部的信息转换装置2与路由器31及FDC服务器32构成局域网络系统，信息转换装置2提供IPv4及IPv6的网络资源地址，用户可通过远程联机各信息转换装置2，在处理模块20的用户接口(User Interface,简称UI)设定网络资源地址IP(例如：192.168.1.xx)，且将各信息转换装置2的IP储存至路由器31。

内存模块22储存有对应不同厂牌干式真空泵的驱动程序(Driver)及解译其感测数据包的程序、及对应感测数据的Modbus协议的存取地址及SECS/GEM信息标准的标识符(包含状态变量标识符SVID、事件变量标识符CEID等)，使用者可通过远程联机信息转换装置2来设定处理模块20询问(Request)干式真空泵10的感测数据的类型(例如：温度、压力、转速等)和频率(例如：1秒数次至数秒1次)，第一信息模块21将询问感测数据的指令传输至干式真空泵10，第一信息模块21通过干式真空泵10的信息端口接收感测数据包。以现有半导体厂使用的三种厂牌(Edwards、Ebara及Kashiyama)的干式真空泵为实作范例，信息转换装置2发送询问指令及接收感测数据包的编码格式如下表1至3所示。

表1：Edwards干式真空泵

处理模块20通过感测数据包获取二进制的3byte(字节)参数，转换成2byte十六进制的数据或文字(感测数据)，且依据Modbus协议所定义感测数据的类型及存取地址(内存区块包含：Coil、离散输入、保存缓存器及输入缓存器)将转换编码的感测数据储存至内存模块22。

表2：Ebara干式真空泵

处理模块20通过感测数据包获取每个分包二进制的7byte数据，依序转换成2byte十六进制的数据(感测数据)，且依据Modbus信息协议所定义的感测数据类型及存取地址将转换编码的感测数据储存至内存模块22。

表3：Kashiyama干式真空泵

处理模块20通过感测数据包获取二进制的100bytes数据(每4bytes表示1数据或文字)转换成2bytes十六进制的数据及文字(感测数据)，且依据Modbus信息协议所定义的感测数据类型及存取地址将转换编码的感测数据储存至内存模块22。

内存模块22储存可解译感测数据包的程序不以上述三种厂牌为限，如信息转换装置2需使用于不同厂牌或不同驱动程序及数据编码格式的干式真空泵，用户可通过用户接口扩充干式真空泵10的驱动程序及数据包的编码格式。

信息转换装置2及FDC服务器32的间采用SECS/GEM信息，FDC服务器32作为SECS/GEM信息的监测主机(HOST)。当FDC服务器32将包含信息转换装置2的IP地址、感测数据的标识符(例如：状态变量标识符SVID或事件变量标识符CEID)的查询信息通过路由器31传输至所述IP位置的信息转换装置2的第二信息模块23时，处理模块20通过存取地址读取转换编码的感测数据，依据SECS/GEM信息协议编辑标识符及转换编码的感测数据，得到SECS/GEM信息协议的感测数据包，第二信息模块23将SECS/GEM信息协议的感测数据包传输至FDC服务器32。因FDC服务器32的查询信息包含信息转换装置2的IP地址，可防止不同信息转换装置2传输感测数据包，从而避免发生传输碰撞或感测数据流失的问题。

需要说明的是，Modbus信息协议未定义感测数据的正负值及小数点格式，用户可通过处理模块20的用户接口设定SECS/GEM信息协议的感测数据包的格式、感测数据的正负值及小数点。SEC/GEM信息协议的状态变量包的设定接口如表4所示。

表4

表4中的“数据型别”字段即可设定感测数据的正负值(位数对分为半数的低位位及半数的高位位，低位位表示正值，高位位表示负值)，“尺度”字段即可设定感测数据的小数点位数(以Modbus格式的数值/10的N次方)。借此，FDC服务器32的监测程序可不经转码，直接取用第二信息模块23传输的的感测数据来分析干式真空泵10的状态，达到实时监测的目的。

SECS/GEM信息协议通常实行主从架构(Master-Slave)，设备接收主机的查询信息，再依查询信息回传感测数据包。对于特定的设备异常情况，即使监测主机可实时发现异常，生产在线的原料及产品可能已损害，造成高额的损失。为了早期预警异常，用户可通过处理模块20的用户接口设定SECS/GEM信息协议的预警条件(Pre ALARM)及通报信息(ALID)，当处理模块20判断干式真空泵10的感测数据落入异常范围(例如：压力值超出真空范围)时，处理模块20产生通报信息(例如：压力异常)，第二信息模块23主动将通报信息传输至FDC服务器32，以通知监测人员处理早期异常，避免原料及产品的损害。

图4为使用本发明的信息转换装置的另一干式真空泵监测系统的结构示意图。如图2和图4所示，干式真空泵监测系统4包含一对一配置的多个信息转换装置2与多部干式真空泵10、路由器41、FDC服务器42及SCADA服务器43，各信息转换装置2的第一信息模块21连接至干式真空泵10的信息端口，第二信息模块23连接至路由器41，路由器41通过第一网络411及第二网络412分别连接至FDC服务器42及SCADA服务器43。

全部的信息转换装置2、路由器41及SCADA服务器43构成局域网络系统，信息转换装置2及SCADA服务器43的间采主从架构(Master-Slave)的Modbus TCP信息，SCADA服务器作为Modbus TCP信息的数据收集主机。当SCADA服务器43将包含各信息转换装置2的IP地址、感测数据的存取地址的收集信息传输至第二信息模块23时，处理模块20通过内存模块22的存取地址读取转换编码的感测数据，依据Modbus TCP信息协议编辑经转换编码的感测数据，得到Modbus TCP信息协议的感测数据包，第二信息模块23将Modbus TCP信息协议的感测数据包传输至SCADA服务器43，SCADA服务器43再将Modbus TCP信息协议的感测数据包储存至历史数据库(未图标)。不论FDC服务器42有无传输查询信息至信息转换装置2，SCADA服务器43可实时收集且储存全部干式真空泵的感测数据，供FDC服务器42或其他工作主机追踪全部干式真空泵的运作状态，达成完整且准确监测的目的，且能有效避免发生传输碰撞或感测数据流失的问题。

图5为使用本发明的信息转换装置的另一干式真空泵监测系统的结构示意图。如图2及5所示，干式真空泵监测系统5包含一对一配置的多个信息转换装置2与多部干式真空泵10、路由器51、FDC服务器52、SCADA服务器53及云端服务器54，各信息转换装置2的第一信息模块21连接至干式真空泵10的信息端口，第二信息模块23连接至路由器51，路由器51通过第一网络511、第二网络512及第三网络513分别连接FDC服务器52、SCADA服务器53及云端服务器54。

全部的信息转换装置2、路由器51及云端服务器54构成可连接互联网的局域网络系统，信息转换装置2及云端服务器54的间采用代理与客户(Broker-Client)架构的MQTT信息，云端服务器54可连接互联网，以建构工业物联网(Industrial Internet of Things,简称IIoT)。当云端服务器54将包含信息转换装置2的IP地址、及数据主题的订阅信息传输至第二信息模块23时，处理模块20通过存取地址读取经转换编码的感测数据，依据MQTT信息协议编辑转换编码的感测数据，得到MQTT信息协议的数据包，第二信息模块23将MQTT信息协议的数据包传输至云端服务器54，进而建构制程设备WEB化监控平台。

Modbus TCP信息协议采主-从式信息，信息转换装置2属被动回复SCADA服务器53的收集信息。在本实施例中，信息转换装置2的内存模块22可进一步储存有感测数据的异常范围(例如：压力过高、电流值过高、泵转速过高或过低等)，当处理模块20判断感测数据落入异常范围(例如：压力值超出真空范围)，处理模块20产生MQTT信息协议的通报信息(压力异常)，第二信息模块23将MQTT信息协议的通报信息传输至云端服务器54，从而构成主动通报的干式真空泵监测系统。

综上所述，本发明的干式真空泵的信息转换装置属一对一监测架构，其中第一信息模块接收干式真空泵的感测数据包，内存模块储存多种可解译干式真空泵的感测数据包的程序，处理模块可将不同编码格式的感测数据编码成统一编码成Modbus信息协议的感测数据，且对应监测、收集及其他需求将Modbus信息协议的感测数据编辑成SECS/GEM、ModbusTCP、MQTT等不同信息协议的感测数据包，第二信息模块可实时将感测数据包传输至监测主机、数据收集主机及/或云端服务器，监测主机、数据收集主机及/或云端服务器不须再次转码，即可直接利用感测数据，达成实时且准确监测的目的。

此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，包含：

第一信息模块，一对一连接干式真空泵的信息端口，且通过所述信息端口接收感测数据包；

内存模块，储存有可解译所述感测数据包的程序、对应感测数据的存取地址及标识符；

第二信息模块，通过第一网络连接至监测主机；以及

处理模块，分别连接所述第一信息模块、所述内存模块及所述第二信息模块，解译所述感测数据包获取感测数据，依据Modbus协议转换所述感测数据的编码，且将所述经转换编码的感测数据储存至所述内存模块的所述存取地址；

所述处理模块还用于以下至少一项：

当所述监测主机将包含标识符的查询信息传输至所述第二信息模块时，所述处理模块通过所述存取地址读取所述经转换编码的感测数据，编辑所述标识符及所述经转换编码的感测数据，得到SECS/GEM信息协议的数据包；所述第二信息模块将所述SECS/GEM信息协议的数据包传输至所述监测主机；

当数据收集主机将收集信息传输至所述第二信息模块时，所述处理模块通过所述存取地址读取所述经转换编码的感测数据，且编辑所述经转换编码的感测数据，得到ModbusTCP信息协议的数据包，其中，所述第二信息模块通过第二网络连接至所述数据收集主机；所述第二信息模块将所述Modbus TCP信息协议的数据包传输至所述数据收集主机；

当云端服务器将订阅信息传输至所述第二信息模块时，所述处理模块通过所述存取地址读取所述经转换编码的感测数据，编辑所述经转换编码的感测数据，得到MQTT信息协议的数据包，其中，所述第二信息模块通过第三网络连接至所述云端服务器；所述第二信息模块将所述MQTT信息协议的数据包传输至所述云端服务器。

2.根据权利要求1所述的干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，所述处理模块产生询问指令，所述第一信息模块将所述询问指令传输至所述干式真空泵的信息端口，所述干式真空泵依据所述询问指令产生所述感测数据包。

3.根据权利要求1所述的干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，所述内存模块储存有网络资源地址，所述监测主机的所述查询信息包含所述网络资源地址。

4.根据权利要求1所述的干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，所述感测数据的编码为二进制，所述处理模块转换所述感测数据的编码为十六进制。

5.根据权利要求1所述的干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，所述SECS/GEM信息协议的数据包包含所述经转换编码的感测数据的正负值及小数点位数。

6.根据权利要求1所述的干式真空泵的信息转换装置，其特征在于，所述内存模块还储存有所述感测数据的异常范围，当所述处理模块判断所述经转换编码的感测数据落入所述异常范围时，所述处理模块产生MQTT信息协议的通报信息，所述第二信息模块将所述MQTT信息协议的通报信息传输至所述云端服务器。