CN202081189U - 太阳能级单晶炉控制装置 - Google Patents

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周伏华
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Shanghai Huiqiao Electrical Control Engineering Co., Ltd.
Shanghai WitJoint Electrical Equipment Complete Set Co., Ltd. Co., Ltd.
Shanghi Witime Software Co.-Ltd
Suzhou Demac Electric Co., Ltd.
WitJoint Electrical Technology (Shanghai) Co., Ltd.
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Shanghai Huiqiao Electrical Control Engineering Co Ltd
Shanghai Witjoint Electrical Equipment Complete Set Co Ltd Co Ltd
Shanghi Witime Software Co-Ltd
Witjoint Electrical Technology (shanghai) Co Ltd
SHANGHAI WITJOINT AUTOMATION CO Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能级单晶炉控制装置，其包括：用于检测单晶硅棒的直径的视觉系统；用于探测单晶硅棒所处环境的温度的红外温度传感器；与所述视觉系统、红外温度传感器分别连接的，用于接收视觉系统和/或红外温度传感器传输的数据，并根据接收到的数据产生对应的控制信息的处理器；以及与所述处理器相连接，用于接收和执行所述处理器产生的控制信息的伺服。本实用新型的有益效果为达到了全自动高精度精确提炼单晶硅的目的。

Description

太阳能级单晶炉控制装置
技术领域
本实用新型涉及单晶硅提炼设备，尤其涉及太阳能级单晶炉控制装置。
背景技术
单晶炉控制装置专用于太阳能用单晶硅提炼设备，主要是把多晶硅通过化料、引晶、放肩、等径、收尾提炼出。
单晶直径在生长过程中可受到坩埚加热温度、籽晶提拉速度与转速、坩埚跟踪速度与转速、保护气体氩气的流速与温度等因素的影响。在忽略一些干扰因素影响情况下，单晶等径生长主要受温度和拉速影响。因此，炉内热场和生长速度的精确控制是单晶等径控制的重点，由于这种控制系统是一个缓慢时变，并且具干扰严重的非最小相位系统，用一般常规仪表控制手段来实现自动控径极为困难。
在晶体生长过程中，晶体的直径主要受籽晶上升速度和熔体温度的变化而变大或变小，当晶升速度增大时，晶体直径变小，反之当晶升速度减小时，晶体直径变大。当熔体温度升高时，晶体直径变小，反之当熔体温度下降时，晶体直径变大，因此，晶体直径的控制是通过控制晶升速度和加热器温度而实现的。
目前太阳能级单晶炉控制存在着自动化控制不高的情况，大部分是半自动控制，对于目前市场对单晶硅需求来说，全自动、高精度单晶提炼设备是必然趋势。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：目前太阳能级单晶炉控制存在着自动化控制不高的情况，大部分是半自动控制，用一般常规仪表控制手段来实现自动控径极为困难。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种太阳能级单晶炉控制装置，其包括：
用于检测单晶硅棒的直径的视觉系统；
用于探测单晶硅棒所处环境的温度的红外温度传感器；
与所述视觉系统、红外温度传感器分别连接的，用于接收视觉系统和/或红外温度传感器传输的数据，并根据接收到的数据产生对应的控制信息的处理器；以及与所述处理器相连接，用于接收和执行所述处理器产生的控制信息的伺服。
进一步地，所述视觉系统为工控机。
进一步地，所述处理器包括可编逻控制器，所述视觉系统经过可编逻控制器的以太网口与可编逻控制器相连接。
进一步地，所述可编逻控制器包括温度采集模块和输出模块，所述温度采集模块连接到所述温度传感器，所述输出模块连接到所述伺服。
进一步地，所述处理器包括人机界面。
进一步地，所述人机界面为触控屏。
本实用新型的有益效果在于：达到了全自动高精度精确提炼单晶硅的目的。
附图说明
图1为本实用新型太阳能级单晶炉控制装置一实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
请参阅图1，其是本实用新型太阳能级单晶炉控制装置一实施例示意图。
本实用新型太阳能级单晶炉控制装置，其包括：视觉系统11，红外温度传感器12，处理器13以及伺服14。
视觉系统11、红外温度传感器12和伺服14分别连接到处理器13。
其中，视觉系统11用于检测单晶硅棒的直径，并将检测到的数据传输到处理器13。所述视觉系统为工控机。
红外温度传感器12用于探测单晶硅棒所处环境的温度，并将探测到的数据传输到处理器13。
处理器13用于接收视觉系统11和/或红外温度传感器12传输的数据，并根据接收到的数据产生对应的控制信息，再将所属控制信息传输到伺服14。也即，处理器13根据接收到的数据产生控制伺服14的控制信息。
伺服14用于接收和执行所述处理器13产生的控制信息。所述伺服14为交流伺服。
所述处理器13包括相互连接的可编逻控制器（PLC）131和人机界面132。
所述PLC131与视觉系统11，红外温度传感器12分别相连接，视觉系统11检测到的信号经过PLC131的以太网口进入PLC131，然后特有算法滤波处理得到实际直径值。也即所述视觉系统11经过PLC131的以太网口与PLC131相连接。
PLC131中被写入算法，比如，核心算法中共用了3个PID算法，分别控制温度、速度、温度与速度的耦合。首先利用速度对晶体的直径变化进行控制，使得晶体的直径不会发生突变，然后再往目标直径上靠拢。根据工艺对晶体排列的要求，在生长过程中拉速必须保持在配方参数范围内，而拉速在控制直径过程中若没其它因素共同作用，它的平均速度不可能达到工艺要求，所以我们利用温度变化来控制晶体的平均拉速，从而达到直径及拉速符合工艺要求。
因为采用了上述的直径检测及控制算法，能保证在引晶、放肩、等径及收尾全自动控制。
所述PLC131包括温度采集模块和输出模块，所述温度采集模块连接到所述温度传感器，所述输出模块连接到所述伺服。
人机界面132用于接收操作人员的操作指令，控制PLC131进行单晶硅提炼的操作。所述人机界面132为触控屏。
综上所述，采用本实用新型的太阳能级单晶炉控制装置，操作人员只需要在人机界面132上进行简单的设置和操作即可实现单晶硅提炼过程的操作，达到了全自动高精度精确提炼单晶硅的目的。
这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (6)

1.一种太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，包括：用于检测单晶硅棒的直径的视觉系统；用于探测单晶硅棒所处环境的温度的红外温度传感器；与所述视觉系统、红外温度传感器分别连接的，用于接收视觉系统和/或红外温度传感器传输的数据，并根据接收到的数据产生对应的控制信息的处理器；以及与所述处理器相连接，用于接收和执行所述处理器产生的控制信息的伺服。
2.根据权利要求1所述的太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，所述视觉系统为工控机。
3.根据权利要求1所述的太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，所述处理器包括可编逻控制器，所述视觉系统经过可编逻控制器的以太网口与可编逻控制器相连接。
4.根据权利要求3所述的太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，所述可编逻控制器包括温度采集模块和输出模块，所述温度采集模块连接到所述温度传感器，所述输出模块连接到所述伺服。
5.根据权利要求1所述的太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，所述处理器包括人机界面。
6.根据权利要求5所述的太阳能级单晶炉控制装置，其特征在于，所述人机界面为触控屏。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102978689A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 苏州工业园区杰士通真空技术有限公司 一种新型的蓝宝石晶体生长炉人机界面设计
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