CN115826543A - 一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产监控技术领域，公开了一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统，用于实时监测并修改调整生产数据并且可以追溯历史生产数据。所述系统包括：上位机、下位机和检测装置；上位机用于：对CVD炉的设备和参数进行监控和管理；以及读取CVD炉的生产数据，并将生产数据传输至下位机；检测装置用于：采集CVD炉的参数信号，并根据参数信号检测CVD炉的实际参数值；以及将实际参数值传输至下位机；下位机用于：根据生产数据控制CVD炉，并将生产数据对应的参数信号传输至上位机；以及接收实际参数值，并对实际参数值和预置的期望值进行比较，生成比较结果；以及根据比较结果执行对应的控制指令。

Description

一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统

技术领域

本发明涉及生产监控技术领域，尤其涉及一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统。

背景技术

化学沉积（CVD）是一种广泛应用制备碳化硅（SIC）涂层和高温碳化硅复合材料的工艺方法，温度、压力、气体流量等因素是影响CVD产品优良率的关键所在，因此可进行多参数如：温度、压力、气体流量等的精细把控，实现产品优良率的提高。

由于CVD炉整体系统复杂，有许多控制量和被控制量，许多参数之间关系复杂，干扰因素又有很多，因此需要实时的把控各个生产参数，合理的对生产过程中参数的变化作出相对应的调整。

发明内容

本发明提供了一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统，用于实时监测并修改调整生产数据并且可以追溯历史生产数据。

本发明第一方面提供了一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统，所述基于Wincc的CVD炉生产监控系统包括：上位机、下位机和检测装置；所述上位机配置有Wincc组态软件人机界面设计；所述下位机通过梯形图实现CVD炉生产控制；

所述上位机用于：对CVD炉的设备和参数进行监控和管理；以及读取所述CVD炉的生产数据，并将所述生产数据传输至所述下位机；

所述检测装置用于：采集所述CVD炉的参数信号，并根据所述参数信号检测所述CVD炉的实际参数值；以及将所述实际参数值传输至所述下位机；

所述下位机用于：根据所述生产数据控制所述CVD炉，并将所述生产数据对应的参数信号传输至所述上位机；以及接收所述实际参数值，并对所述实际参数值和预置的期望值进行比较，生成比较结果；以及根据所述比较结果执行对应的控制指令。

结合第一方面，在本发明第一方面的第一实施方式中，所述上位机具体用于：通过异地实时共享所述CVD炉的监控信息；以及显示所述CVD炉的生产参数信息；以及查询实时数据、历史数据和报表数据。

结合第一方面，在本发明第一方面的第二实施方式中，所述上位机具体用于：实时数据采集、数据保存、实时控制、修改参数、屏幕显示、查询打印以及与下位机进行通信。

结合第一方面，在本发明第一方面的第三实施方式中，所述上位机具体用于：将所述生产参数信息显示为图形或者文本。

结合第一方面，在本发明第一方面的第四实施方式中，所述下位机由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块构成。

结合第一方面，在本发明第一方面的第五实施方式中，所述模拟量输入模块用于：将所述检测装置检测到的温度信号和压力信号转换为以0～20mA模拟量电流信号输入模拟量输入模块，通过所述模拟量输入模块将所述模拟量电流信号转换为数字量，并将所述数字量送入到所述下位机中的CPU进行处理，所述上位机和所述下位机在屏幕上显示采集来的数据。

结合第一方面，在本发明第一方面的第六实施方式中，所述检测装置包括：压力传感器，所述压力传感器用于检测炉内压力；温度传感器，所述温度传感器用于检测炉内温度；气体流量传感器，所述气体流量传感器用于检测气体流量。

结合第一方面，在本发明第一方面的第七实施方式中，所述上位机与所述下位机之间通过以太网通信连接。

结合第一方面，在本发明第一方面的第八实施方式中，所述上位机为PC工业一体机，所述下位机为PLC。

本发明提供的技术方案中，系统包括：上位机、下位机和检测装置；上位机用于：对CVD炉的设备和参数进行监控和管理；以及读取CVD炉的生产数据，并将生产数据传输至下位机；检测装置用于：采集CVD炉的参数信号，并根据参数信号检测CVD炉的实际参数值；以及将实际参数值传输至下位机；下位机用于：根据生产数据控制CVD炉，并将生产数据对应的参数信号传输至上位机101；以及接收实际参数值，并对实际参数值和预置的期望值进行比较，生成比较结果；以及根据比较结果执行对应的控制指令，本发明通过Wincc在可视化界面中监测修改CVD炉的各个生产数据参数，在工业一体化PC中可以方便的监测、修改、查询、追溯，在经过生产运行后，该系统可以满足现在生产的需求，可以达到对CVD炉生产时工艺数据的监控，生产过程中能把控好重要数据的变化，进而实现实时监测并修改调整生产数据并且追溯历史生产数据。

附图说明

图1为本发明实施例中基于Wincc的CVD炉生产监控系统的一个实施例示意图；

图2为本发明实施例中CVD炉信号采集系统结构图；

图3为本发明实施例中CVD炉的wincc监控系统的人机界面。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统，用于实时监测并修改调整生产数据并且可以追溯历史生产数据。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面对本发明实施例的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实施例中基于Wincc的CVD炉生产监控系统的一个实施例包括：

所述基于Wincc的CVD炉生产监控系统包括：上位机101、下位机102和检测装置103；所述上位机101配置有Wincc组态软件人机界面设计；所述下位机102通过梯形图实现CVD炉生产控制；

需要说明的是，Wincc(Windows Control Center)视窗控制中心，Wincc是一种工业控制系统，它可以帮助用户更好地管理工厂的生产过程，并且可以提高工厂的生产效率。Wincc可以支持多种类型的控制系统，包括PLC、DCS、SCADA等，可以满足不同类型的需求。此外，Wincc还提供了一系列的功能，包括数据采集、数据分析、报警管理等，可以帮助用户更好地管理CVD炉的生产过程。

所述上位机101用于：对CVD炉的设备和参数进行监控和管理；以及读取所述CVD炉的生产数据，并将所述生产数据传输至所述下位机102；

所述检测装置103用于：采集所述CVD炉的参数信号，并根据所述参数信号检测所述CVD炉的实际参数值；以及将所述实际参数值传输至所述下位机102；

所述下位机102用于：根据所述生产数据控制所述CVD炉，并将所述生产数据对应的参数信号传输至所述上位机101；以及接收所述实际参数值，并对所述实际参数值和预置的期望值进行比较，生成比较结果；以及根据所述比较结果执行对应的控制指令。

所述上位机101具体用于：通过异地实时共享所述CVD炉的监控信息；以及显示所述CVD炉的生产参数信息；以及查询实时数据、历史数据和报表数据。

所述上位机101具体用于：实时数据采集、数据保存、实时控制、修改参数、屏幕显示、查询打印以及与下位机102进行通信。

检测装置将检测到的CVD炉生产过程中的各个参数信号传送至下位机通信处理，具体操作步骤如下：

步骤1，初始化PLC的CPU及其输入输出模块；

步骤2，传感器采集的CVD炉各个工艺生产数据反馈到下位机处理；数据包括温度、真空度、流量等信号转换为0-20mA模拟量电流信号，模拟量输入模块将该信号转换为数字量信号传送到下位机的CPU处理。

步骤3，下位机处理完后由上位机通过以太网通讯读取CPU处理完的数值并显示监控。

所述上位机101具体用于：将所述生产参数信息显示为图形或者文本。

所述下位机102由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块构成。

所述模拟量输入模块用于：将所述检测装置103检测到的温度信号和压力信号转换为以0～20mA模拟量电流信号输入模拟量输入模块，通过所述模拟量输入模块将所述模拟量电流信号转换为数字量，并将所述数字量送入到所述下位机102中的CPU进行处理，所述上位机101和所述下位机102通讯在屏幕上显示采集来的数据。

具体的，上位机可异地实时监测CVD炉的生产数据信息，可实时修改、查询、追溯各种生产信息和历史数据信息。更具体地，上位机包括实时数据采集展示、实时控制、参数修改、数据储存、屏幕显示、历史数据查询、报表打印和与下位机通讯，上位机显示CVD炉各生产数据参数信息为图形化或图形方式或文本模式，位机由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块构成，模拟量输入模块将该控制系统中由检测装置检测到的温度信号、压力信号等均转换为以0～20mA模拟量电流信号输入模拟量输入模块，由模拟量输入模块转换为数字量，然后将其送入到下位机CPU进行处理，上位机和下位机在屏幕上显示采集来的数据。

检测装置103包括：压力传感器，所述压力传感器用于检测炉内压力；温度传感器，所述温度传感器用于检测炉内温度；气体流量传感器，所述气体流量传感器用于检测气体流量。

具体的，检测装置包括用于检测炉内压力的压力传感器，用于检测炉内温度的温度传感器，用于检测气体流量的传感器。

所述上位机101与所述下位机102之间通过以太网通信连接。

所述上位机101为PC工业一体机，所述下位机102为PLC。

其中，如图2所示，基于Wincc的CVD炉生产监控系统由上位机、下位机、若干检测装置组成，其中上位机为工业一体机PC，下位机为PLC，其中，若干检测装置为传感器，包括检测炉内压力的压力传感器，用于检测炉内温度的温度传感器，用于检测气体流量的传感器，需要说明的是，图2中双箭头表示信号既可输出也可输入下位机由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块构成，上位机配置的人机界面具体实现包括实时数据采集、数据保存、实时控制、修改参数、显示数据、查询打印和与下位机通信。其中，CVD炉各生产数据参数信息为图形化或图形方式或文本模式。

下位机通过梯形图，控制CVD炉生产过程中的工艺参数，并将各个工艺参数传送至上位机，由上位机读取各个工艺参数并显示。

CVD炉生产主要参数数据包括：温度、流量、压力、真空度等，根据CVD炉生产监控系统的实际要求，上位机工业一体机用西门子工控一体机IPC377E，采用西门子公司的Wincc7.4SP1软件为CVD炉生产监控系统软件平台。Wincc具有变量管理、图形编辑、报警记录、变量记录、全局脚本、用户归档等功能，可以对生产过程中的数据进行显示、记录、处理、储存，可以满足生产中的监控及后期的追溯要求，PLC（可编程控制器）选用西门子S7-1500CPU1513-1PN控制器，拓展了4个8路AI模拟量输入模块和3个16路DI数字量输入模块和3个16路DQ数字量输出模块和2个2*RJ45通讯接口模块。

CVD炉生产监控系统主要包括总览画面、手动操作、系统设定、报警履历、历史趋势、配方页。总览画面主要实时监控当前的生产情况和生产数据；手动操作主要是可直接在上位机触摸屏上操作阀门的通断和电机的运转等；系统设定主要是设置各种运行时的报警参数、调节参数等，报警履历主要是追溯查询生产过程中的报警信息；历史数据是以报表形式呈现出运行过程中的各个数据变化情况；历史趋势是以趋势图的形式呈现出运行过程中的各个数据变化情况，配方页主要是生产运行的各个重要关键参数的工艺配方。

本发明实施例中，采用PLC作为硬件平台，选择一种组态软件来完成人机界面的设计，实现Wincc组态软件配置的CVD炉生产监控系统设计，试运行表明，该系统能满足设计要求，可以达到对CVD炉生产过程关键参数自动监测和控制的目的；基于Wincc组态软件在可视化界面中监控CVD炉的各关键参数，在PC中可以方便修改CVD炉控制系统各参数，并按照CVD炉控制要求完成相关监测监控，投运中表明，该系统能满足设计要求，可以达到对CVD炉生产过程关键参数自动监测和控制的目的；参数能稳定运行，CVD炉能耗降低，控制效果较好，能满足生产需求。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存取存储器（random acceS memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述基于Wincc的CVD炉生产监控系统包括：上位机、下位机和检测装置；所述上位机配置有Wincc组态软件人机界面设计；所述下位机通过梯形图实现CVD炉生产控制；

所述上位机用于：对CVD炉的设备和参数进行监控和管理；以及读取所述CVD炉的生产数据，并将所述生产数据传输至所述下位机；

所述检测装置用于：采集所述CVD炉的参数信号，并根据所述参数信号检测所述CVD炉的实际参数值；以及将所述实际参数值传输至所述下位机；

所述下位机用于：根据所述生产数据控制所述CVD炉，并将所述生产数据对应的参数信号传输至所述上位机；以及接收所述实际参数值，并对所述实际参数值和预置的期望值进行比较，生成比较结果；以及根据所述比较结果执行对应的控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述上位机具体用于：通过异地实时共享所述CVD炉的监控信息；以及显示所述CVD炉的生产参数信息；以及查询实时数据、历史数据和报表数据。

3.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述上位机具体用于：实时数据采集、数据保存、实时控制、修改参数、屏幕显示、查询打印以及与下位机进行通信。

4.根据权利要求2所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述上位机具体用于：将所述生产参数信息显示为图形或者文本。

5.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述下位机由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块构成。

6.根据权利要求5所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述模拟量输入模块用于：将所述检测装置检测到的温度信号和压力信号转换为以0～20mA模拟量电流信号输入模拟量输入模块，通过所述模拟量输入模块将所述模拟量电流信号转换为数字量，并将所述数字量送入到所述下位机中的CPU进行处理，所述上位机和所述下位机在屏幕上显示采集来的数据。

7.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述检测装置包括：压力传感器，所述压力传感器用于检测炉内压力；温度传感器，所述温度传感器用于检测炉内温度；气体流量传感器，所述气体流量传感器用于检测气体流量。

8.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述上位机与所述下位机之间通过以太网通信连接。

9.根据权利要求1所述的基于Wincc的CVD炉生产监控系统，其特征在于，所述上位机为PC工业一体机，所述下位机为PLC。

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