CN202975709U - 蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，包括主控制器模块、人机交互模块、炉压监控系统和运动控制系统，炉压监控系统包括压力变送器、控压泵和变频器，变频器与主控制器模块相接；运动控制系统包括与主控制器模块相接的CANopen分线盒，以及通过CANopen总线与CANopen分线盒相接的坩埚杆伺服驱动器和籽晶杆伺服驱动器，坩埚杆伺服驱动器的输出端接有坩埚杆伺服电机，坩埚杆伺服驱动器的输入端接有坩埚杆电机编码器，籽晶杆伺服驱动器的输出端接有籽晶杆伺服电机，籽晶杆伺服驱动器的输入端接有籽晶杆电机编码器。本实用新型接线简单，智能化程度高，使用操作便捷，控制精度高，故障率低，稳定性和可靠性高。

Description

蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统

技术领域

本实用新型涉及蓝宝石晶体生长设备技术领域，尤其是涉及一种蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统。

背景技术

目前蓝宝石晶体生长设备多种多样，但不管上提拉法还是坩埚下降法设备，多采用分立元件单独控制直流电机、步进电机，从而实现坩埚杆、籽晶杆以一定速度平稳运行。该类设备的操作虽然简单明了，但接线较多，面板布局繁琐，易造成误操作，且不能做到精确控制速度，从而可能对生长出晶体的质量造成影响，给生产厂家带来一定的经济损失。另一方面，由于控制电路采用继电器、接触器等传统控制元件，不可避免的存在着故障率较高、稳定性差等缺陷和不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其结构简单，设计合理，接线简单，智能化程度高，使用操作便捷，控制精度高，故障率低，系统稳定性和可靠性高，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：包括主控制器模块、与主控制器模块相接的人机交互模块和用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行监控的炉压监控系统，以及用于对蓝宝石晶体生长炉内坩埚杆和籽晶杆的运动进行控制的运动控制系统，所述炉压监控系统包括用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时检测的压力变送器、用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时控制的控压泵和用于对控压泵的电机进行变频调速的变频器，所述变频器与所述主控制器模块的输出端相接；所述运动控制系统包括与所述主控制器模块相接的CANopen分线盒，以及通过CANopen总线与所述CANopen分线盒相接的坩埚杆伺服驱动器和籽晶杆伺服驱动器，所述坩埚杆伺服驱动器的输出端接有用于带动坩埚杆运动的坩埚杆伺服电机，所述坩埚杆伺服驱动器的输入端接有用于对坩埚杆伺服电机的运转位置和速度进行检测的坩埚杆电机编码器，所述籽晶杆伺服驱动器的输出端接有用于带动籽晶杆运动的籽晶杆伺服电机，所述籽晶杆伺服驱动器的输入端接有用于对籽晶杆伺服电机的运转位置和速度进行检测的籽晶杆电机编码器。

上述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述主控制器模块为PLC模块。

上述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述人机交互模块为触摸式液晶显示屏。

上述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述人机交互模块通过Modbus总线与所述主控制器模块相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用了集成化、模块化的设计，结构简单，设计合理，接线简单。

2、本实用新型的智能化程度高，只需通过操作人机交互模块输入控制参数，即可实现对蓝宝石晶体生长炉内压力的恒压控制以及对坩埚杆和籽晶杆均匀平稳上下运动的控制，使用操作便捷。

3、本实用新型对蓝宝石晶体生长炉内压力的恒压控制以及对坩埚杆和籽晶杆均匀平稳上下运动的控制均为闭环控制，控制精度高。

4、本实用新型与现有技术中采用继电器、接触器等传统控制元件的控制电路相比，故障率低，系统稳定性和可靠性高。

5、本实用新型的实用性强，有助于提高生长出的蓝宝石晶体的质量，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，接线简单，智能化程度高，使用操作便捷，控制精度高，故障率低，系统稳定性和可靠性高，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—主控制器模块；        2—人机交互模块；        3—压力变送器；

4—控压泵；              5—变频器；              6—CANopen分线盒；

7—坩埚杆伺服驱动器；    8—籽晶杆伺服驱动器；    9—坩埚杆伺服电机；

10—坩埚杆电机编码器；   11—籽晶杆伺服电机；

12—籽晶杆电机编码器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括主控制器模块1、与主控制器模块1相接的人机交互模块2和用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行监控的炉压监控系统，以及用于对蓝宝石晶体生长炉内坩埚杆和籽晶杆的运动进行控制的运动控制系统，所述炉压监控系统包括用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时检测的压力变送器3、用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时控制的控压泵4和用于对控压泵4的电机进行变频调速的变频器5，所述变频器5与所述主控制器模块1的输出端相接；所述运动控制系统包括与所述主控制器模块1相接的CANopen分线盒6，以及通过CANopen总线与所述CANopen分线盒6相接的坩埚杆伺服驱动器7和籽晶杆伺服驱动器8，所述坩埚杆伺服驱动器7的输出端接有用于带动坩埚杆运动的坩埚杆伺服电机9，所述坩埚杆伺服驱动器7的输入端接有用于对坩埚杆伺服电机9的运转位置和速度进行检测的坩埚杆电机编码器10，所述籽晶杆伺服驱动器8的输出端接有用于带动籽晶杆运动的籽晶杆伺服电机11，所述籽晶杆伺服驱动器8的输入端接有用于对籽晶杆伺服电机11的运转位置和速度进行检测的籽晶杆电机编码器12。

本实施例中，所述主控制器模块1为PLC模块。所述人机交互模块2为触摸式液晶显示屏。所述人机交互模块2通过Modbus总线与所述主控制器模块1相接。

本实用新型的工作原理及工作过程是：通过操作人机交互模块2输入控制参数，如蓝宝石晶体生长炉内压力、坩埚杆伺服电机9运转位置和速度、籽晶杆伺服电机11的运转位置和速度等；蓝宝石晶体生长炉运行过程中，压力变送器3对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时检测并将检测到的信号输出给主控制器模块1，主控制器模块1对实时压力信号进行分析处理，通过人机交互模块2对实时压力数据进行显示，并将实时压力信号与输入的控制参数相比对，输出相应的控制信号给变频器5，通过变频器5对对控压泵4的电机进行变频调速，实现对蓝宝石晶体生长炉内压力的恒压控制；同时，主控制器模块1根据输入的控制参数通过CANopen分线盒6和CANopen总线输出相应的控制信号给坩埚杆伺服驱动器7和籽晶杆伺服驱动器8，坩埚杆伺服驱动器7根据主控制器模块1输出的控制信号和坩埚杆电机编码器10检测到的坩埚杆伺服电机9的运转位置和速度，驱动坩埚杆伺服电机9运转，籽晶杆伺服驱动器8根据主控制器模块1输出的控制信号和籽晶杆电机编码器12检测到的籽晶杆伺服电机11的运转位置和速度，驱动籽晶杆伺服驱动器8运转，实现了坩埚杆和籽晶杆均匀平稳的上下运动。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：包括主控制器模块（1）、与主控制器模块（1）相接的人机交互模块（2）和用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行监控的炉压监控系统，以及用于对蓝宝石晶体生长炉内坩埚杆和籽晶杆的运动进行控制的运动控制系统，所述炉压监控系统包括用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时检测的压力变送器（3）、用于对蓝宝石晶体生长炉内压力进行实时控制的控压泵（4）和用于对控压泵（4）的电机进行变频调速的变频器（5），所述变频器（5）与所述主控制器模块（1）的输出端相接；所述运动控制系统包括与所述主控制器模块（1）相接的CANopen分线盒（6），以及通过CANopen总线与所述CANopen分线盒（6）相接的坩埚杆伺服驱动器（7）和籽晶杆伺服驱动器（8），所述坩埚杆伺服驱动器（7）的输出端接有用于带动坩埚杆运动的坩埚杆伺服电机（9），所述坩埚杆伺服驱动器（7）的输入端接有用于对坩埚杆伺服电机（9）的运转位置和速度进行检测的坩埚杆电机编码器（10），所述籽晶杆伺服驱动器（8）的输出端接有用于带动籽晶杆运动的籽晶杆伺服电机（11），所述籽晶杆伺服驱动器（8）的输入端接有用于对籽晶杆伺服电机（11）的运转位置和速度进行检测的籽晶杆电机编码器（12）。

2.按照权利要求1所述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述主控制器模块（1）为PLC模块。

3.按照权利要求1所述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述人机交互模块（2）为触摸式液晶显示屏。

4.按照权利要求1、2或3所述的蓝宝石晶体生长炉数字化控制系统，其特征在于：所述人机交互模块（2）通过Modbus总线与所述主控制器模块（1）相接。

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