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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Regelsystem gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Bestimmen des Massenflusses durch einen Massendurchflussregler
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 11.
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Ein
solches elektronisches Regelsystem und ein solches Verfahren sind
aus der Druckschrift
EP 890 828 bekannt.
Ferner betrifft die Druckschrift
EP 834
723 einen Massendurchflussregler und offenbart einen Prozessor,
der Software-Befehle ausführt.
Gemäß der Druckschrift
EP 834 723 kann in dem System
Rückkopplung
eingesetzt werden.
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Diese
Erfindung betrifft allgemein Systeme und Verfahren zum Betreiben
eines Massendurchflussreglers (MFC) in einem geschlossenkreisigen Regelsystem,
welches einen fortgeschrittenen digitalen Regelalgorithmus verwendet.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein geschlossenkreisiges Regelsystem
zum Betreiben eines Massendurchflussreglers bereit, bei welchem
alle mathematischen Operationen innerhalb eines digitalen Prozessors ausgeführt werden.
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Viele
Herstellungsprozesse erfordern, dass die Raten zum Zuführen von
Prozessgasen in eine Prozesskammer streng geregelt werden. Diese
Prozesstypen verwenden Massendurchflussregler (MFCs), um die Flussrate
von Gasen zu regeln. Bei den Massendurchflussreglern des Stands
der Technik treten viele Probleme auf.
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MFCs
sind mit hohen Unterhaltskosten aufgrund der unregelmäßigen Wartung
der Werkzeuge, in welchen der MFC eingerichtet sind, verbunden.
Oft gibt es keinen Hinweis auf eine bestimmte Art des Ausfalls.
Es ist deshalb üblich,
den NEC auszutauschen, da er als dynamisches Gerät von vorneherein als unzuverlässig angesehen
wird. Als Folge hiervon wird eine signifikante Zahl MFCs an das
Werk zurückgegeben
und es wird festgestellt, dass sie wie gewünscht arbeiten, was zu der
Ausfallsanalyse führt,
dass kein Problem gefunden wurde.
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Der
Mangel an einer internen Diagnostik oder die mangelnde Fähigkeit
einen Fernservice für den
MFC und Ferndiagnostik anzubieten, erfordert, dass ein gut ausgebildeter
Service-Ingenieur
oder Anwendungsingenieur den Kunden vor Ort besuchen muss, um eine
technische Vor-Ort-Unterstützung
und Ausfallsanalyse zu machen, wenn ein NEC einmal eingerichtet
worden ist. Ein weiterer Mangel ist, dass die individuelle Geräteleistung,
spezifische Genauigkeit und Antwortzeit oder Momentanleistung von
einem zeitraubenden, arbeitsintensiven, manuellen Kalibrier- und
Einstellprozess abhängt,
bei dem Potentiometer oder variable Widerstände verwendet werden.
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Heutzutage
ist der Herstellungsprozess ein in hohem Maße manueller Vorgang, der es
erforderlich macht, dass ein Techniker verschiedene Geräte, wie
Oszilloskope, verschiedene sekundäre Flussmessgeräte und dergleichen,
benutzt und diese Geräte
zum Bestimmen bestimmter Signale visuell betrachtet und die Potentiometer
zu seiner Zufriedenheit einstellt.
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Dies
verlangt eine Gerätschaft,
welche von dem Personal abhängt,
das die Geräte
einstellt. Die Geräte
sind oft nicht einheitlich und von einer Einheit zu nächsten nicht
austauschbar, was eine komplexe Prozessverarbeitung und Charakterisierungsprobleme
verursacht, da jedes Gerät
sein eigenes, zu dem Gerät
gehörendes,
spezifisches Verhalten zeigt. Das MFC-Verhalten ist direkt von dem
manuellen Einstellprozess und dem den Prozess durchführenden
Techniker abhängig.
Zudem ist die Momentantwort herkömmlicher Massendurchflussregler
nicht einheitlich. Die Leistung von zum Beispiel 0 oder 10% des
Sollwerts ist verschieden von 0–100%.
Diese variierende Antwort erzeugt ein von den Geräten abhängendes Problem
der Prozessregelung. Die spezifische Antwort eines einzelnen Geräts zwingt
die Ingenieure ein einzelnes MFC-Geräteverhalten zu charakterisieren, um
der Variabilität
und den Antwortzeiten, welche von bestimmten Situationen abhängen, Rechnung
zu tragen. Dieser Charakterisierungsprozess ist sowohl teuer als
auch zeitraubend.
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Derzeitige
MFCs sind empfindlich auf den Einlassdruck. Der Massendurchflussregler
erfordert eine bestimmte Einlassdruckspezifizierung und der differenzielle
Druck wird normalerweise auf ungefähr 45 PSID eingestellt, so
dass die Leistung bestehender MFC-Geräte typischer Weise auf einen
bestimmten Druck optimiert ist. Wenn der Einlassdruck über einen
bestimmten Druckbereich variiert wird, entstehen Verluste, was zu
einer stärkeren
Variabilität
der Antwortzeit und Charakterisierung eines Geräts führt.
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Eine
Lösung
für die
Einlassdruckempfindlichkeit erfordert, dass der Nutzer oftmals teure Druckregler
einrichtet.
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In
den Gasleitungen, welche das Gas dem MFC zuführen, wäre es vorteilhaft, eine Massendurchflussregler
zu haben, welcher nicht empfindlich auf Druckschwankungen ist, so
dass auf eine teure Druckreglerausrüstung verzichtet werden kann.
Ferner weist jedes Gerät
einen Druckwandler nahe dem Druckregler auf, dessen einziger Zweck
darin liegt, anzuzeigen, dass der Druckregler funktioniert.
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Ferner
ist es notwendig, zukünftige
Standards bezüglich
der offenen Kommunikation und Instrumentierung zu erfüllen. EIARS485
ist ein offener Standard für
Multi-Drop, welcher jedoch nur die physikalische Schicht beschreibt.
So ist der Software-Protokollstapel Gegenstand eigener Implementierungen
des eines oder anderen Herstellers. So ist es wünschenswert, Massendurchflussregler
zu haben, die für
einen Hochleistungskommunikationsservice geeignet sind, und die
offene Protokolle implementieren, ohne dass Flussregelparameter
aufgegeben werden.
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Eine
leistungsfähige
Lösung
zum Verständnis
unbekannter oder wenig verstandener Prozesse liegt darin, von dem
Prozess durch Regressionsanalyse zu lernen. Die Regressionsanalyse
ist ein strukturierter Ansatz, welcher sorgfältig gestaltete Experimente
nutzt, um multivariable technische Prozesse zu optimieren. Diese
Technik ermöglicht,
dass ein Prozess verstanden und gegebenenfalls durch eine Reihe
von Experimenten ausgenutzt wird. Die übliche Methode der Abschätzung für das Regressionsmodell
ist die der mittleren geringsten Quadrate (OLS).
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Die
Regressionsanalyse erlaubt auch die Schaffung von Diagnostikprozeduren,
welche die vorhergesagten Werte mit den tatsächlichen Werten vergleichen,
um die Leistungsfähigkeit
der Regressionsschätzungen
durch die Verwendung von Abweichungen zu bestimmen.
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Die
generelle Aufgabe liegt darin, die bestmögliche Flussregelleistung bereitzustellen,
während andere
Punkte, wie Kommunikation, Mehrfachgaskalibrierungen und Unterhaltskosten
nicht aufgegeben werden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes elektronisches Regelsystem
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bezüglich eines
eingangs genannten Verfahrens wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 11 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung zeigt ein System und Verfahren zum Betreiben
eines Massendurchflussreglers, durch welche Nachteile und Probleme von
zuvor entwickelten Systemen und Verfahren zum Betreiben eines Massendurchflussreglers
im Wesentlichen beseitigt oder verringert werden.
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Der
gewählte
Aufbau der vorliegenden Erfindung gibt nicht die Flussregelung zugunsten
der Eignung ein Kommunikationsnetzwerk zu unterstützen auf.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine innerhalb des gewählten Aufbaus
bzw. Systems eingebettete Diagnostik bereit. Insbesondere überwacht
der digitale Mechanismus der vorliegenden Erfindung in diskreter
Weise die Systemvariablen. Diese Variablen umfassen, sind jedoch
nicht eingeschränkt
auf den Flusssollwert, den Spulenstrom, die Umgebungstemperatur,
den Widerstand des Flusssensors und den Einlassdruck, der durch
einen externen Druckwandler gemessen werden kann. Mehrere dieser
Variablen sind eine wertvolle Informationsquelle um die MFC-Druckempfindlichkeit
zu überwachen und
zu verringern. Der digitale Mechanismus überwacht auch die Stromversorgungsspannungen.
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Die
Systemarchitektur mit einem eingebetteten, internen, digitalen Massendurchflussregler
zielt insbesondere auf eine Verbesserung der Leistung eines MFC
in Bezug auf Systeme des Stands der Technik ab und fügt mehrere
wertvolle Merkmale hinzu.
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Der
Massendurchflussregler der vorliegenden Erfindung enthält keine
variablen, manuellen Einstellungen. Dies hat den Vorteil, dass jegliche
Kalibrierung und Einstellung über
eine Speicherung eines einzelnen Satzes von Konstanten, die in einem nichtflüchtigen
Speicher gespeichert werden, digital vervollständigt wird. Ein Zugriff zu
den relevanten Speicherorten wird über die zugewiesene RS485-Schnittstelle bereitgestellt.
Der Kalibriersystemhost, auf welchem die geeignete Software ausgeführt wird
und eine Schnittstelle zu spezifischen Flussmessinstrumenten hat,
kann der Massendurchflussregler der vorliegenden Erfindung für eine einheitlich
wiederholbare Leistung bei statischem und transientem Fluss automatisch
kalibrieren und einstellen. Diese einheitlichen Momentanantworten
ergeben einen zusätzlichen
Vorteil der vorliegenden Erfindung. Diese einheitlichen Momentanantworten werden
durch Verwenden der Rechenleistung, welche von dem ausgewählten und
in dem gewählten Aufbau
angewendeten digitalen Signalprozessor bereitgestellt wird, erzielt.
Dieser Aufbau ermöglicht, dass
100% der Regelalgorithmen über
Software implementiert werden. Diese Software-Algorithmen können Mechanismen
enthalten, um einzelne, fallabhängige
oder situationsbedingte Parameter aufzurufen, die ausgewählt oder
eingestellt werden können,
um eine einheitliche und wiederholbare transiente Antwort zu erhalten.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass keine Notwendigkeit
für teure, stromaufwärts angeordnete
Druckregler innerhalb einer Gaszuführung vorliegt. Der digitale
Mechanismus der vorliegenden Erfindung kann den Einlassdruck über einen
verfügbaren
A/D-Eingang diskret überwachen.
Es ist wünschenswert,
den Eingangsdruck zu überwachen
und die Massenflusseigenschaften des Ausgangs der vorliegenden Erfindung
unempfindlich zu machen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie mehrere,
autonome, zugewiesene, digitale Kommunikationsanschlüsse enthalten
kann. Dieser Aufbau ermöglicht,
dass multiple, digitale Netzwerke simultan unterstützt werden.
Spezifische Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigen, dass ein Netzwerk ein RS485-Netzwerk ist. Der gewählte DSP
umfasst ein eingebettetes UART-Peripheriegerät, welches
zur Unterstützung
von RS485- Netzwerken
dient. Ein zusätzliches
Netzwerk kann über
Lesen und Schreiben auf einen Zweifachanschluss-SRAM unterstützt werden.
Die Auswahl des Zweifachanschluss-SRAM als eine Kommunikationspartition
ermöglicht
die Unterstützung
von austauschbaren Schnittstellen. Die vorliegende Erfindung ist
nicht notwendigerweise auf diese beiden Kommunikationsanschlüsse eingeschränkt. Mehrfachkommunikationsanschlüsse verschiedener
Kommunikationsprotokolle, welche den Fachleuten bekannt sind, können in
der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um autonome, austauschbare Schnittstellen
zu realisieren.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das eingebettete System
Ereignisse auf Basis des Empfangs von Probendaten des Flusssignals
in genauen, diskreten Intervallen von 1,68 Millisekunden verwaltet.
Aufgrund der Rechenleistung des gewählten Aufbaus beendet der Regelalgorithmus
seine Aufgabe in weniger als 30% dieses Zeitraums.
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Ein
besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile kann durch die folgende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erlangt werden, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen,
wobei:
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1 ein
Blockdiagramm für
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Zeitdiagramm der Ereignisverarbeitung in der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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3 zwei
Sätze Flussdiagramme
enthält, welche
das Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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4 Speicherinteraktionen
in der vorliegenden Erfindung beschreibt;
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5 einen Überblick
der zu einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gehörenden Kommunikationen
gibt;
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6 ein
Verfahren und System zum Bereitstellen einer automatischen Kalibrierung
des Massendurchflussreglers der vorliegenden Erfindung beschreibt;
und
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7 einen Überblick über diagnostische Fähigkeiten
der vorliegenden Erfindung angibt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren angegeben, wobei
gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche und entsprechende
Teile der verschiedenen Zeichnungen zu bezeichnen.
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Die
vorliegende Erfindung zeigt ein Aufbausystem für ein Regelsystem eines digitalen
Massendurchflussreglers, welches eine innerhalb des Regelsystems
eingebettete Diagnostik umfasst. Insbesondere überwacht der digitale Mechanismus
der vorliegenden Erfindung diskret spezifische Systemvariablen zum
Zwecke einer Verbesserung der Problemlösung und vorsorgender Wartungsprogramme.
Diese Variablen umfassen, sind jedoch nicht eingeschränkt auf
den Flusssollwert, den Spulenstrom, die Umgebungstemperatur, den
Basiswiderstand des Flusssensors und den Einlassdruck, der durch
einen externen Druckwandler gemessen werden kann. Diese Variablen
sind eine wertvolle Informationsquelle, um die MFC-Druckempfindlichkeit
zu überwachen
und zu verringern. Der digitale Mechanismus überwacht auch Stromversorgungsspannungen.
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Die überwachten
Variablen werden verwendet, um eine genauere Flussmessung innerhalb
der MFC der vorliegenden Erfindung zu bestimmen.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet einen digitalen Mechanismus, was
einen digitalen Signalprozessor, der eine Schnittstelle zu einem A/D-Wandler
aufweist, meint. Insbesondere ist in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein Aufbau bzw. ein digitaler Signalprozessor, der 16
Kanäle
einer 10 bit A/D-Wandlung aufweist, gewählt worden. In diesem Aufbau
werden eingebettete A/D-Kanäle
verwendet, um die gewünschten
Daten einzuholen. Die vorliegende Erfindung verwendet einen externen,
intelligenten A/D-Wandler, um den Sensorausgang zu digitalisieren,
da er eine höhere Auflösung als
10 bit erfordert. Zusätzlich
zu diesen überwachten
Parametern werden mehrere Flussregelereignisse überwacht, einschließlich des
Fließgleichgewichtsfehlers.
Ferner wird die Genauigkeit der Massendurchflussregler in Bezug
auf den von dem Anwenderwerkzeug bereitgestellten Sollwert kontinuierlich überwacht.
Die vorliegende Erfindung misst auch die Ventilleckrate.
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Die
vorliegende Erfindung enthält
einen einzelnen Algorithmus, der von einem digitalen Mechanismus
ausgeführt
wird. Der spezifische Algorithmus bestimmt, ob der Sollwert für die Flussregelung
Null ist und ob der gemessene Fluss größer als 2% des Vollausschlags
ist, was einen Industriestandard darstellt, um eine Warnung auszugeben,
dass das Ventil leckt. Eine herkömmliche
Versagensweise einer MFC ist ein ausgefallener Aktuator oder Ventil.
Dieser Ausfall manifestiert sich entweder als Leck oder eine Unfähigkeit
zur Regelung. Deshalb würde
man den Fließgleichgewichtsfehler
und das Ventilleck messen, und feststellen, ob ein signifikantes Überschießen der
Antwort beim Ansteigen oder Abfallen der Sollwerte vorliegt. Wenn
man zum Beispiel den Sollwert 2,0 von Null bis 100% Vollausschlag
beobachtet und wenn der Sollwert überschießt oder die Antwort einen vorbestimmten
Wert übersteigt,
dann wird eine Warnung an den Nutzer ausgegeben. Das Bereitstellen
von Zugriff auf alle dieser überwachten Parameter
reduziert die Zeit und das unnötige
Entfernen von MFC-Geräten,
die ansonsten gut funktionieren. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung
minimalisiert die erforderliche Zeit zum Warten und Reparieren der
nicht ordentlich funktionierenden MFC-Geräte durch das Ausmaß der bereitgestellten
Diagnostik um das volle Analyseverfahren auf bestimmte Bereiche
zu lokalisieren.
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Es
ist wünschenswert,
dass offene Kommunikationsnetzwerke, wie DevicenetTM und
dergleichen, zur Regelung des Geräts für das Flussregelprozessmanagementsystem
verfügbar
sind. Ein weiterer Kommunikationsanschluss ist der Wartung gewidmet.
Deshalb ist ein RS485-Anschluss oder ein anderer gleichartiger Anschluss
der Wartung zugewiesen. Deshalb wird eine Kommunikation über den offenen
Kommunikationsanschluss zur Prozessregelung eingerichtet. Es gibt
ein zugewiesenes RS485-Netzwerk, das ein proprietäres Kommunikationsnetzwerk
aufweist, das mit dem OSI-Modell
zur Netzwerkverbindung in der vorliegenden Erfindung kompatibel
ist.
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Ein
OSI-Modell für
eine Netzwerkverbindung ist ein offenes System. Das OSI-Modell ist
ein Verfahren, das oft zur Vernetzung von PCs verwendet wird. Dieses
Modell ist ein verbreitetes Modell zum Implementieren offener Systemverbindungen
für PCs
auf niedrigem Niveau.
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Der
zugewiesene Fabrikwartungsanschluss ermöglicht der vorliegenden Erfindung
Ferndiagnostik bereitzustellen. Der Anschluss kann verwendet werden,
um eine lokale Überwachung
einzurichten, wenn er mit einem zugewiesenen Laptop, Notebook oder
PC verbunden ist. Eine Netzwerküberwachung über den
Anschluss kann implementiert werden, indem ein Laptop, Notebook
oder PC mit der RS485-Schnittstelle verbunden wird und indem ein Modem
in den PC eingebaut oder integriert wird. Deshalb kann sich ein
Ingenieur mit Modemzugriff in den lokalen Computer einwählen und
die vorliegende Erfindung, welche für die Flussregelereignisse
offen ist, abfragen. Ferner kann die eingebettete Diagnostik von
diesem Ingenieur verwendet werden, um einen höheren Detailgrad in Bezug auf
mögliche
Ausfallsarten bereitzustellen.
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Die
Figuren stützen
die von der vorliegenden Erfindung angesprochenen Probleme und veranschaulichen,
warum der Aufbau der vorliegenden Erfindung Vorteile und Merkmale
liefert, welche eine Lösung
der zum Stand der Technik gehörenden
Probleme bieten.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm für
eine Ausführungsform
des eingebetteten Systems bzw. Aufbau der vorliegenden Erfindung.
Block 12 stellt den Flusssensor dar. Ein A/D-Wandler 14 überwacht
den Flusssensor 12. Der A/D-Wandler 14 ist über eine Schnittstelle
mit einem 16-bit-Mikroregler bzw. digitalen Signalprozessor (DSP) 16 verbunden.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet einen Texas Instrument TMS320F240
DSP als DSP 16. Dieser DSP enthält einen eingebetteten Flash-Speicher,
welcher ermöglicht,
dass der Softwarekode innerhalb des DSP von einer externen Netzwerkverbindung
erneuert wird.
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Der
DSP 16 speichert einen internen Algorithmus bzw. Software,
welcher ausgeführt
werden kann, um ein geschlossenkreisiges Regelsystem einzurichten.
Der DSP 16 liefert ein elektronisches Signal 72 zu
dem Ventilsteuermodul 18. Das Ventilsteuermodul 18 liefert
seinerseits Strom zur Spule 20. Die Spule 20 dient
als Aktuatormechanismus für
das Regelventil 22.
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Der
Block 24 stellt dem A/D-Wandler 14 eine Referenzspannung
bereit. Der A/D-Wandler 14 ist in dem Flussregler bzw.
DSP 16 eingebettet.
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Es
gibt zwei Typen von A/D-Wandlern: (1) jene, die im Flussregler bzw.
DSP 16 eingebettet sind, und (2) A/D-Wandler, die zur externen
Instrumentierung gehören.
Benachbart zur Spannungsreferenz befindet sich ein serieller, elektronisch
löschbarer, programmierbarer
Nur-Lesespeicher (EEPROM) oder nicht-flüchtiger RAM (NVRAM) 26.
Der EEPROM 26 wird verwendet, um einzelne Kalibrier- und gasspezifische
Daten mit Seriennummer, Wartungsdaten und verschiedene diagnostische
Kodes zu speichern. Diagnostik ist eines der wesentlichen Merkmale,
welche der Aufbau der vorliegenden Erfindung mit sich bringt. Zur
rechten Seite des DSP 16 befindet sich ein zweifarbiger
LED-Kreis 28 und ein statischer Speicher bzw. SRAM 30.
Zusätzlich
zum SRAM 30 ist ein externer Zweifachanschlussspeicher 32 (DPRAM)
angeordnet. Der DRAM 32 ist mit dem Kommunikationskoprozessor 34 verbunden. Der
Kommunikationskoprozessor 34 ist über eine Schnittstelle mit
einem Sensorbusnetzwerk mit dem Sender-Empfänger 36 verbunden.
Dieses Sensorbusnetzwerk kann ein DeviceNet, LonWorks, Profbus,
Ethernet oder anderes ähnliches
Netzwerk sein, wie den Fachleuten bekannt ist.
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Eine
zusätzliche
Netzwerk-Schnittstelle ist über
einen RS485-Sender-Empfänger 38,
der in der Massendurchflussregler bzw. DSP 16 eingebettet
ist, angeordnet.
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Die
obigen Blöcke
stellen die wesentlichen Funktionsblöcke dar, die innerhalb des
eingebetteten Systems einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
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Verschiedene
Netzwerke können
eine Schnittstellenverbindung zur vorliegenden Erfindung haben.
Die obige Ausführungsform
zeigt zwei Netzwerkverbindungen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung
nicht auf zwei Verbindungen eingeschränkt und kann zusätzliche
Netzwerkverbindungen enthalten. Das Multi-Drop-Netzwerk 40 kann eine Schnittstellenverbindung
mit dem RS485-Anschluss 38 haben. Das
Multi-Drop-Netzwerk 40 und DeviceNet-Netzwerk 42 sind Beispiele
möglicher
Netzwerkverbindungen. Das Multi-Drop-Netzwerk 40 benötigt einen lokalen
PC 44, um als Host zu wirken. Der lokale PC-Host 44 kann
eine Modemverbindung 48 enthalten, welche ermöglicht,
dass auf die vorliegende Erfindung über ein weiteres Modem 48,
das sich im entfernten PC 50 befindet oder über eine
Schnittstelle damit verbunden ist, zugegriffen wird.
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Das
DeviceNet-Netzwerk 42 kann entweder ein Peer-to-Peer- oder
ein Peer-to-Host-Netzwerk sein. Wenn das Netzwerk einen Peer-to-Host-Anschluss
in Bezug auf das DeviceNet-Netzwerk 42 aufweist, kann der
PC-Host auch das Netzwerk überwachen.
Dieser PC-Host kann der PC 44 sein, muss jedoch nicht vom
dem PC 44 überwacht
werden. Deshalb wird dieser möglicherweise
getrennte PC als PC 52 bezeichnet. Dieser bestimmte PC-Host 52 kann
auch eine Schnittstellenverbindung zu einem Modem 54 haben.
Das Modem 54 kann über
eine Telekommunikationsverbindung verbunden sein, welche das entfernte
Modem 48 und den zugehörigen entfernten
PC 50 verbinden kann.
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Mehrere
Signale und zugehörige
Pfade sind innerhalb dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthalten. Zunächst wird der Flusssensor 12 mit
einer Stromquelle 13 gespeist, welche ungefähr 11 Milliampere
erzeugt. Unter Verwendung von Gesetzen der Wärmeübertragung, die den Fachleuten
bekannt sind, wird die Massenflussrate erfasst. Das Signal 15,
das von dem Flusssensor 12 erzeugt wird, wird von dem A/D-Wandler 14 überwacht.
Dieser A/D-Wandler ist intelligent. Nicht nur, dass der A/D-Wandler 14 das
Flusssignal überwacht;
der A/D-Wandler 14 ist auch in Bezug auf die Auflösung und
Erfassungsfrequenz programmierbar.
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Die
für eine
Ausführungsform
gewählte
Probenentnahmefrequenz beträgt
610 Hz. 610 Hz ergibt eine Probenentnahmeperiode von 1,6 Millisekunden. Es
ist wichtig festzustellen, dass der A/D-Wandler 14 ein Datenendsignal
aufweist, welches den Mikroregler unterbricht, um ihm mitzuteilen,
dass er einen vollen Satz Probenentnahmedaten hat. Dies ist bei
einem eingebetteten Mehrfachaufgaben-System wichtig, das mehrere
Eingabe/Ausgabe-Funktionen unterstützt. Das Datenendsignal unterbricht
die gesamte Software und minimalisiert den Effekt von Zeitverzögerungen,
welcher ungenaue Flussprobenentnahmen bewirkt. Das abgegebene Datenendsignal
ist der hauptsächliche
Trigger für
den Hauptfunktionssoftwareblock bzw. Softwaremechanismus. Als nächstes kann
ein Datensignal über
eine serielle Schnittstelle 56 des A/D-Wandlers 14 gesendet
werden, welche eine SPITM-Schnittstelle
sein kann.
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Über die
serielle Schnittstelle 56 überwacht die Massendurchflussregler 16 den
A/D-Wandler 14 und holt eine für das gemessene Flusssignal 15 repräsentative
Probe ein. Dies wird jedes Mal wiederholt, wenn das Datenendsignal
anzeigt, dass der A/D-Wandler 14 eine neue Probe hat. In
einer Ausführungsform
macht der A/D-Wandler 14 dies in Abständen von genau 1,6 Millisekunden.
Jedoch sei bemerkt, dass dieser Abstand programmiert und deshalb
flexibel ist. 1,6 Millisekunden wurden für diese Ausführungsform
gewählt,
weil der Flusssensor 12 eine effektive Bandbreite von ungefähr 100 bis
120 Hz hat. Deshalb wurden 610 Hz als eine effektive Probenentnahmefrequenz
gewählt,
um das Flusssignal durch die analog-zu-digital Wandlung in geeigneter
Weise wiederzugeben. Zudem wurden 610 Hz gewählt, um genug Zeit zum Unterstützen anderer Funktionen
bereitzustellen, in einer Weise, welche das Datensignal nicht unterbricht
oder andere unterstützte
Ereignisse stört.
Dies ermöglicht
ein Mastersignal als Trigger zu verwenden, was Zeit zum Unterstützen anderer
Ereignisse lässt.
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Auf
der linken Seite des Massendurchflussreglers 16 werden
mehrere externe Signale bzw. analoge Signale 58–68,
die entweder von einer zur vorliegenden Erfindung internen oder
externen Quelle kommen, überwacht
oder über
eine Schnittstelle verbunden. Ein Beispiel ist ein analoger Sollwert 58. Der Sollwert 58 ist
eine Anfrage von dem Host durch den Nutzer für die beabsichtigte Flussrate.
Typisch wird dieser Sollwert 58 von einem Waferverarbeitungswerkzeug
eines Nutzers bereitgestellt, wenn die vorliegende Erfindung im
Umfeld der Halbleiterbearbeitung verwendet wird. Zudem werden ein
digitales 5 Volt-Signal 60, ein +15 Volt-Spannungsversorgungssignal 62,
ein –15
Volt-Spannungsversorgungssignal 64,
ein Einlassdruck 66 des Nutzers und eine interne Umgebungstemperatur 68 innerhalb
des Gehäuses
des Massendurchflussreglers durch den DSP 16 überwacht.
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Das
Signal für
die interne Umgebungstemperatur 68 kann als zusätzliche
Funktion durch das Spannungsreferenzgerät 24 bereitgestellt
werden. Deshalb kann das Spannungsreferenzgerät 24 zusätzlich zu
einem Temperaturausgang eine genaue 2,5 Volt-Referenz dem A/D-Wandler 14 zur
Verfügung
stellen. Eine Ausführungsform
des Spannungsreferenzgeräts 24 weist
eine eingebettete Bandlückenreferenz
und temperaturunterstützte
Komponente bzw. Platinenwiderstand auf, sowie eine Übertragungsfunktion,
welche eine Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur in Grad
Celsius erstellt. Deshalb ergibt eine Messung bei Raumtemperatur
in Verbindung mit der Übertragungsfunktion
eine Echtzeit-Auslesung der internen Gehäusetemperatur.
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Auf
der Leitung 72 konditioniert der Ventilsteuerkreis 18 das
Signal 72 zum Steuern einer Spule, jedoch führt er auch
den momentanen Spulenstrom 70 für Erfassungszwecke zurück. Der
erfasste Spulenstrom 72, das Sollwertsignal 58 und
der gemessene Fluss 15 können verwendet werden, um Beziehungen
zu erzeugen, die eine schnellere Diagnose von Problemen ermöglichen.
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Ein
Universeller Asynchroner Sender-Empfänger (UART) wird verwendet,
um ein Halbduplex zu erzeugen, wobei eine Schnittstelle zu einem
externen Host, wie beispielsweise ein PC RS485-Netzwerk, verwendet
wird. Dieser UART-Kreis macht mehrere Dinge. Der Kreis verschafft
während
der Herstellung Zugriff zu allen Kalibrierungs- und Einstellungsparametern.
Der UART ist auch ein weiteres Mittel für einen Nutzer, um die MFC
der vorliegenden Erfindung zu regeln.
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2 zeigt
ein Zeitdiagramm der Ereignisverarbeitung. Der UART des Massendurchflussreglers 16 ist
mit einer Übertragungsleitung 74 und
Empfangsleitung 76 an das RS485 gekoppelt. TX bezeichnet
ein übertragenes
Signal und RX bezeichnet ein empfangenes Signal von dem Hostsystem
des Massendurchflussreglers und DSP 16.
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Eine
9600 Baud-Halbduplex, zyklisch-abgefragte Protokollleitung koppelt
das RS485 XCVR 38 an das Multi-Drop-Netzwerk 40. 9600 Baud wurden in
einer zur Probenentnahmefrequenz ähnlichen Weise gewählt. Dies
stellt eine Schnittstelle für
einen externen Host bereit. Diese Geschwindigkeit erlaubt einen
Sicherheitsabstand in Bezug auf andere Ereignisse, welche unterstützt werden,
wobei solche anderen Ereignisse nicht gestört werden. Mehrere Ereignisse
innerhalb des Massendurchflussreglers werden überwacht, um eine Diagnostik
bereitzustellen. Eine lokale Anzeige des Status solcher Ereignisse
wird über
einen zweifarbigen LED-Kreis 28 bereitgestellt,
der entweder rot oder grün
sein kann. Wenn der LED-Kreis 28 rot aufleuchtet, dann
ist ein überwachter
Zustand bzw. Ereignis oberhalb einer Warnbedingung oder einer Warnschwelle.
Wenn der LED-Kreis 28 dauerhaft rot ist, dann ist die Warnung zu
einem Alarm geworden. In den meisten Fällen zeigt ein Alarmzustand
an, dass der Massendurchflussregler eine nicht behebbare Störung aufweist.
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Der
Massendurchflussregler, DSP 16, versucht weiterhin in Funktion
zu bleiben. Das Ereignis, welches den nicht behebbaren Zustand verursacht hat,
wird in dem nichtflüchtigen Speicher
gespeichert. Deshalb kann auf das Ereignis über den RS485-Sender-Empfänger 38 zugegriffen
werden.
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Ein
strombegrenzender Widerstand stellt einen Rückkopplungspfad von dem zweifarbigen LED-Kreis 28 zu
einem zweiten IO-Anschluss an dem Massendurchflussregler 16 bereit.
Die Farbe des zweifarbigen LED-Kreises 28 wird durch die Richtung
des Stromflusses durch den LED-Kreis 28, bereitgestellt
durch die beiden IO-Anschlüsse
des DSP 16, geregelt.
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Ein
eingebetteter Pulsbreitenmodulator (PWM) wird verwendet, um das
angegebene Flusssignal 80 zu erzeugen. Der gleiche Typ
Kreis wird auch verwendet, um den erfassten Spulenstrom 82 wiederherzustellen.
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Der
DSP 16 weist eine externe Speicherschnittstelle auf. Die
externe Speicherschnittstelle stellt eine Schnittstellenverbindung
zum SRAM 30 her. Dieser SRAM wird während des Hochfahrens verwendet
und empfängt
den Inhalt eines seriellen EEPROM 26 für einen schnelleren Zugriff.
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Der
Sender-Empfänger 36 kann
entweder zu einem DeviceNet-Netzwerk
gehören
oder kann durch einen anderen Typ Netzwerk, wie LonWorks, Profibus,
Ethernet oder andere, welche den Fachleuten bekannt sind, verbunden
werden.
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Zusätzlich zur
Unterstützung
bestehender Drop-In-Anwendungen, die analog sind, können ein zukünftiges
Standard-Digitalprotokoll oder mehrere konkurrierende Protokolle
durch den Aufbau der vorliegenden Erfindung unterstützt werden.
Dies ermöglicht
eine volle Kompatibilität
bei Änderungen
in der Netzwerktechnologie und der Protokolle. Die vorliegende Erfindung
stellt eine autonome Schnittstelle bereit, derart, dass das Flussregelsystem
durch modulare Kompatibilität
in einem modularen Schema nicht beeinträchtigt ist. Der DPRAM stellt
eine digitale Partition zwischen dem DSP 16 und einem zu
bestimmenden Sensor-Bus-Netzwerk 84 bereit.
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Der
SRAM 30 ist nicht ausschließlich extern. Ein Teil oder
der gesamte SRAM 30 kann als interner SRAM in den DSP 16 bzw.
den digitalen Massendurchflussregler der vorliegenden Erfindung
eingebaut werden.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist der SRAM in zwei Teile unterteilt, den externen SRAM 30 und
den internen SRAM innerhalb des Flash-Speichers des DSP 16.
Die Verwendung des SRAM innerhalb des DSP 16 des digitalen
Massendurchflussreglers ermöglicht,
dass alle Regelfunktionen innerhalb des DSP 16 ausgeführt werden.
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Wesentliche
Merkmale des oben beschriebenen Aufbaus machen manuell eingestellte
Potentiometer unnötig.
Dies wird in der vorliegenden Erfindung erreicht, indem ein Aufbau
mit einer ausreichenden digitalen Bandbreite gewählt wird, um Flusssensoren
zu überwachen,
Regelsignale zu erzeugen, wie gemeinsame Differentiatoren und Proportionalintervallregler,
und mehrere Kalibrierkonstanten zu speichern, wobei ein Zugriff
auf solche Konstanten in Echtzeit bereitgestellt wird. Weiterhin hängt der
digitale Massendurchflussregler nicht von mehreren Potentiometern
zum Einstellen des Regelsystems ab, vielmehr hängt die vorliegende Erfindung
von mehreren Variablen, die als Kostanten erklärt sind, ab. Ein Zugriff auf
diese Variablen wird über
den RS485-Kommunikationsanschluss 38 bereitgestellt.
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Digitale
Kommunikationsdienste, wie das Unterstützen eines RS485-Host oder
eines DeviceNet-Host, beeinflussen Flussregelereignisse nicht. Der
DPRAM 32 ermöglicht
eine Unterstützung
auf Basis eines Schemas.
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Mehrere
Punkte werden für
die Diagnostik überwacht.
Einem Nutzer wird eine visuelle Rückkopplung über den zweifarbigen LED-Kreis 28 bereitgestellt,
welcher zwei Anzeigegrade aufweist, entweder Warnung oder Alarm,
blitzend oder dauerhaft leuchtend. Die gleiche Information ist von
dem RS485-Anschluss erhältlich
und kann durch eine Software-Anwendung erhalten werden, die innerhalb eines
PC in einer GUI-Schnittstelle ausgeführt wird. Regelsystemfunktionen
werden über
Software implementiert. Die vorliegende Erfindung bietet Vorteile gegenüber herkömmlicher
Technik, welche analoge Kreise verwendet, die empfindlich auf Alterungseffekte
und Temperatur sind, um das geschlossenkreisige Regelsystem aufzubauen.
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Der
Aufbau der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass die gesamte ausführbare,
eingebettete Software über
den RS485-Anschluss
programmiert wird. Ein neuer Kode kann eingerichtet werden, ohne den
Massendurchflussregler zu entfernen. Es ist wichtig festzuhalten,
dass der im DSP 16 eingebettete Flash-Speicher nicht verwendet wird, um irgendwelche
Kalibrierkonstanten oder einzelnen Daten für den Flussregler zu speichern.
Diese Daten werden in einem externen, seriellen EEPROM gespeichert.
Das Flussregelsystem der vorliegenden Erfindung schafft Unabhängigkeit
und Kompatibilität
zu bestehenden und zu bestimmenden Kommunikationsprotokollen, wie
zum Beispiel DeviceNet.
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2 betrifft
technische Vorteile der Ereignisverarbeitung innerhalb des Aufbaus
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
die Ereigniszeitabfolge, welche von dem A/D-Wandler 14 von 1 ausgeführt wird.
Wenn der A/D-Wandler 14 Daten eingeholt hat und bereit
ist, die eingeholten Daten über
den Daten-Bus an den DSP 16 zu senden, wird ein Fertigsignal
gesendet.
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Die
gesamte Datenverarbeitung findet innerhalb des Zeitrahmens A-B statt,
wenn die Daten erst einmal von dem A/D-Wandler 14 übertragen
worden sind. Dies ist der Zeitumfang, der von dem Regelsystem für die gesamte
Datenverarbeitung beansprucht wird. Zwischen den Ereignissen B und
C ist genug Zeit für
andere durchzuführende
Aufgaben übrig.
Die DeviceNet-Unterbrechung 112,
die Echtzeit-Unterbrechung 114 und die RS485-Unterbrechung 116 erfolgen,
wie in 2 gezeigt, zwischen den Ereignissen B und C. Wenn
diese Unterbrechungen zwischen den Ereignissen A und B erfolgen,
hat das Verarbeiten von gesammelten Daten noch Vorrang. Somit werden
diese Unterbrechungen noch zwischen den Ereignissen B und C verarbeitet.
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3 enthält zwei
Sätze von
Flussdiagrammen. 3 beschreibt und führt Einzelheiten
der zuvor in dem in 2 gezeigten Taktdiagramm gezeigten
Unterbrechungen aus. Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung beginnt
bei Schritt 100. Alle Initialisierungen des DSP 16 und
von Peripheriegeräten erfolgen
in Schritt 101. Während
des Initialisierungsschritts 101 des DSP und zugehöriger Peripheriegeräte wird
der A/D-Wandler 14 programmiert
Proben bei einer spezifischen Frequenz zu entnehmen. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden für diese Frequenz 610 Hz gewählt. Diese 610
Hz sind ein Signal zum Starten des Einholens von Datenproben von
dem A/D-Wandler 14 und ist der Trigger für die externe
ADC-Unterbrechung zu Schritt 105. In Schritt 103 ist
der Softwarekode der vorliegenden Erfindung kontinuierlich in einer
Schleife und wartet auf eine von vier Unterbrechungen. Diese Unterbrechungen
umfassen die externe ADC-Unterbrechung, die alle 1,68 Millisekunden
erfolgt, die Echtzeit-Unterbrechung,
die alle 1,04 Sekunden erfolgt, eine DeviceNet-Unterbrechung und eine RS485-Unterbrechung.
Die externe ADC-Unterbrechung 105 ermöglicht,
dass die gesamte Datenverarbeitung während des Unterstützens der
ADC-Unterbrechung
erfolgt.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung braucht die Datenverarbeitung ungefähr 30% der
Gesamtzeit zwischen ADC-Unterbrechungen, 1,68 Millisekunden. Während dieser
Zeit holt der Massendurchflussregler in Schritt
102 alle
ADC-bezogenen Daten
von dem A/D-Wandler
14 von
1 ein. Als
nächstes
werden in Schritt
104 diese Daten linearisiert. Ein solches
Verfahren zum Linearisieren ist in der
US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 09/350,747 mit dem Titel "System and Method for
Sensor Response Linearization",
eingereicht am 9. Juli 1999 von Thomas Pattantyus, et al., im Einzelnen
ausgeführt.
In diesem Linearisierungsverfahren werden zuvor bestimmte Koeffizienten
verwendet, um eingeholte ADC-Daten auf einen genaueren Flusswert
zu beziehen. In Schritt
106 werden linearisierte Daten
und Werte zur Regelsystemschleife gesendet, welche den Massendurchflussregler
regeln, um die gewünschte
Massenflussrate zu erzielen.
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Schritt 108 betrifft
den zweifarbigen LED-Kreis 28 von 1. Abhängig vom
Zustand des Massendurchflussreglers 16 leuchtet der LED-Kreis 28 in
geeigneter Weise entsprechend einem Signal und einer Stromrichtung,
welches dem zweifarbigen LED-Kreis 28 in Schritt 108 zugeführt wird.
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In
Schritt 110 wird eine Diagnostik durchgeführt. Diese
Diagnostik ist direkt auf den angezeigten Zustand des zweifarbigen
LED-Kreises 28 bezogen. Die Handhabung des DeviceNet erfolgt
in Schritt 112. In Schritt 114 werden Daten von
dem seriellen EEPROM 26 ausgewählt oder gelesen. Diese Daten können Kalibrierkonstanten,
gasspezifische Daten, Seriennummern des Massendurchflussreglers
und zugehöriger
Regelvorrichtungen, Wartungsdaten und Diagnostikkodes umfassen.
In Schritt 116 werden Daten von der RS485-Schnittstelle eingeholt.
In Schritt 118 zählt
oder integriert der Zähler
die Zeit und Flussmessungen innerhalb des Massendurchflussreglers 16.
In Schritt 120 können
verschiedene organisatorische Funktionen erfolgen, nach welchen eine
Rückkehr
von dieser Vorrangsunterbrechung erfolgen kann.
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Der
Rückkehr
von der externen ADC-Unterbrechung 105 folgend, kehrt der
Prozess zum Anfangsschritt 100 zurück.
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Alle
zusätzlichen
erfassten Daten, die zusätzliche
bzw. andere Unterbrechungen verursachen würden, wie die Echtzeit-Unterbrechung 126,
die DeviceNet-Unterbrechung 122 oder die RS485-Unterbrechung 130,
werden während
der externen ADC-Unterbrechung 105 gehalten.
Die externe ADC-Unterbrechung 105 nimmt eine Vorrangstellung gegenüber allen
anderen Datenverarbeitungen ein. Während der Verarbeitungszeit
von ungefähr
50 Millisekunden werden Daten, die zu anderen Unterbrechungen gehören, in
dem SRAM 30 bzw. dem innerhalb des DSP 16 angeordneten
internen RAM gespeichert. Ungeachtet dessen, welcher Unterbrechungsprozess
erfolgt, kehrt das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu Schritt 103 zurück, wenn
der Unterbrechungsprozess beendet ist, und wartet auf eine zukünftige Unterbrechung.
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Die
Echtzeit-Unterbrechung 124, die DeviceNet-Unterbrechung 126 und
die RS485-Unterbrechung 130 ermöglichen allesamt, dass Daten
gelesen, in Variablen geschrieben und innerhalb des DSP 16 gespeichert
werden. Minimale Operationen erfolgen während dieser Unterbrechung,
um diese Daten zu verarbeiten. Die eigentliche Verarbeitung dieser Daten
erfolgt, wenn auf sie während
der externen ADC-Unterbrechung 105 zugegriffen wird. Ein
zusätzlicher
denkbarer Weg ist, dass diese Unterbrechungen ein durch Speicherorte
verbundenes, objektorientiertes System bereitstellen. Deshalb werden, wenn
eine Unterbrechung erfolgt, Daten in dem geeigneten Speicherort
gespeichert bis die externe ADC-Unterbrechung 105 erfolgt
und die Daten verarbeitet werden.
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4 beschreibt
Speicherinteraktionen innerhalb der vorliegenden Erfindung. Diese
Figur beschreibt, wie der SRAM 30, der EEPROM 26 und
der DPRAM 32 interagieren. Für die Zwecke dieses Diagramms
wird kein Unterschied gemacht zwischen Daten-RAM bzw. SRAM 30,
zwischen internem RAM, welcher auf dem Flash-Speicher des DSP 16 angeordnet
ist, oder externem SRAM 30, auf welchen der DSP 16 zugreifen
kann. Der SRAM 30 beschreibt in diesem Fall lediglich einen
Speicherort zum Speichern von Daten. Während der Initialisierung werden alle
EEPROM-Daten in den SRAM 30 kopiert, wie durch die Verknüpfung 142 angegeben
ist. Zusätzlich werden
die oberen 1 K EEPROM-Daten
während
der Initialisierung über
die Verknüpfung 144 in
den DPRAM 32 kopiert.
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Eine
zusätzliche
Verknüpfung 146 erfolgt zwischen
dem EEPROM 26 und dem SRAM 30, wobei kritische
Daten während
der Initialisierung in den SRAM 30 kopiert werden. Diese
zweite Verknüpfung ist
gezeigt, weil das Kopieren von Initialisierungsdaten in den DPRAM 32 ein
zweistufiger Prozess ist. Die EEPROM-Daten können nicht direkt in den DPRAM 32 kopiert
werden. Deshalb werden EEPROM-Daten zunächst in einen Ort innerhalb
des SRAM 30 kopiert. Von dem SRAM 30 werden diese Daten
dann über
die Verknüpfung 144 in
den DPRAM 32 kopiert. Kritische Daten, die während der
Initialisierung in den SRAM 30 kopiert werden, würden Regelsystemdaten,
welche zu dem internen Speicherplatz übertragen werden, und Daten
für Zähler und dergleichen,
enthalten.
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Eine
dritte Verknüpfung 150 gibt
Daten an, die von dem SRAM 30 zu dem EEPROM 26 übertragen
werden. Diese Verknüpfung
ermöglicht,
dass Zähler-
und Diagnostikdaten während
der DSP 16-Operation übertragen
werden. Die Verknüpfung 152 ist
eine Zweiwegeverknüpfung
zwischen dem SRAM 30 und dem RS485-Kommunikationsanschluss 38,
welche ermöglicht,
dass Daten von dem SRAM 30 gelesen und auf diesen geschrieben
werden können.
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Ein
zweiter Kommunikationspfad existiert zwischen dem EEPROM 26 und
dem RS485-Kommunikationsanschluss 38 über die Verknüpfung 154, welcher
ermöglicht,
dass die gesamten Daten von dem RS485-Kommunikationsanschluss 38 in
den EEPROM 26 geschrieben von diesem und gelesen werden
können.
Deshalb ermöglicht
die vorliegende Erfindung einen vollen Zugriff auf Daten von sowohl dem
EEPROM 26 als auch dem SRAM 30.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht,
dass auf die gesamten Daten innerhalb des SRAM 30 und des
EEPROM 26 über
den RS485-Kommunikationsanschluss
zugegriffen werden. Jedoch kann ein Nutzer von dem vollen Zugriff
auf EEPROM- oder SRAM-Daten ausgeschlossen werden. Die kann aus Sicherheitsgründen erfolgen,
um sicherzustellen, dass die eigene Seriennummer und andere Daten des
Verkäufers
nicht durch den Nutzer geändert
werden können.
Ein Beispiel sind Garantiedaten oder Seriennummern einzelner Komponenten.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen objektorientierten Ansatz bereit,
bei dem ein Verfahren und eine Schnittstelle von einem Objekt zu
einem anderen vorliegt, um zu ermöglichen, dass eine Diagnostik durchgeführt wird
oder Daten von einem anderen Objekt angefordert oder an dieses übergeben
werden. Bestimmte frühere
Technologien können
ein RS485-Protokoll aufweisen, welche in dem Protokoll eingebettete
Speicherorte verwenden. Diese Lösung des
Stands der Technik hat ein Problem, welches darin liegt, dass für den Fall,
dass falsche Daten zu einem spezifizierten Speicherort übertragen
werden, ein Gerät
zu einer Fehlfunktion tendiert und sich außerhalb seiner spezifizierten
Leistung befindet. Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um Tests durchzuführen, durch
welche bestimmt wird, ob die angeforderten Daten geliefert werden
sollen, um die Daten zu schützen,
welche nicht zugänglich
gemacht werden sollen, um Daten zu testen, bevor sie verarbeitet
werden, und um sicherzustellen, dass sie geeignet sind.
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Eine
Datenübertragung
erfolgt über
die Verknüpfung 154 und
weil der EEPROM 26 nichtflüchtig ist, können wichtige
Daten hier für
den DSP 16 gespeichert werden. Der EEPROM 26 bewahrt
seine Daten, wenn die Stromversorgung für den DSP 16 verloren
geht. Zudem kann auf diese Daten über den RS485-Kommunikationsanschluss 38 zugegriffen werden.
Andere hier gespeicherte Daten sind gasspezifische Kalibrierungsdaten.
Die Konfiguration jedes Massendurchflussreglers kann von der mechanischen
Konfiguration abhängen.
Deshalb kann die Verknüpfung 154 von
dem RS485-Kommunikationsanschluss 38 verwendet werden,
um einen direkten Zugriff zum EEPROM 25 zu erreichen, um
die Mehrzahl jener Parameter in einer Weise zu laden, welche keine
einzelne Auswahl und Einstellung erfordert, um so den Herstellungsprozess
zu beschleunigen. Deshalb ist in dem Herstellungsprozess eine einmalige Auswahl
und Einstellung nicht erforderlich, was die Geschwindigkeit dieses
Prozesses erhöht.
Wenn das Gerät
initialisiert wird, ist der EEPROM 26 leer. Die Kalibrierungstabellen
und andere solche Daten können
in Masse über
die RS485-Kommunikationsverknüpfung 156 in
ein Multi-Drop-Netzwerk 40 geladen werden. Das Multi-Drop-Netzwerk 40 ist
seinerseits mit einem PC-Host 44 verbunden.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch derart gestaltet, dass sie zu früheren Systemen
kompatibel ist. Diese Abwärtskompatibilität ermöglicht den
Nutzern mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem analogen Signal zu kommunizieren. Die
analogen Kommunikationen 160, wie gezeigt, liefern eine
funktionelle Verknüpfung,
um entweder ein Flusssignal zu überwachen
oder eine Sollwertregelung für
ein früheres
System, wie den Fachleuten bekannt ist, bereitzustellen. Diese analogen
Kommunikationen können
durch innerhalb des A/D-Wandlers 14 angeordnete A/D-Wandler-Funktionen realisiert werden.
Diese analogen Kommunikationen 162 erfolgen zwischen dem
analogen Kommunikationssystem 160 und einem Nutzerhost
für das
frühere
Hostsystem.
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Das
DeviceNet-Schnittstellenmodul 42 ist mit dem DPRAM 32 verknüpft. Ein
Kommunikationskoprozessor kann eine Unterbrechung zu dem DPRAM senden,
um seine Verfügbarkeit
zum Empfangen von Daten abzufragen. Jede Datenübertragung wird eine Unterbrechung
sein, mit Ausnahme von statischen Daten, wie eine Identitätsnummer. Häufig zugegriffene
Daten werden im DPRAM 32 gespeichert, um die Unterbrechung
gegenüber
dem Zugreifen auf den EEPROM 26 zu vermeiden. Diese erhöht die Gesamteffizienz
durch Vermeiden von Unterbrechungen, indem die gut zugreifbaren
Daten im DPRAM 32 sind.
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5 zeigt
einen Überblick
der zu einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gehörenden
Kommunikationen. 5 zeigt und gibt einen Überblick über drei
Typen Kommunikationsprotokolle, die mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gekoppelt werden können oder damit kompatibel
sein können,
das DeviceNet, analog, oder RS485-Protokolle. Die vorliegende Erfindung
soll weder auf diese Protokolltypen oder Kommunikationssysteme,
noch eine Kombination dieser Kommunikationssysteme eingeschränkt sein.
Es ist wichtig festzustellen, dass der Aufbau der vorliegenden Erfindung
analoge Sollwerte früherer
Systeme akzeptieren und mit verschiedenen Quellen eine Schnittstelle haben
kann. Sie kann auch digitale Sollwerte und Informationen über DeviceNet,
wie den Fachleuten bekannt ist, oder ein eigenes RS485-System akzeptieren.
Dies wird innerhalb eines gemeinsamen Aufbaus erreicht.
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Innerhalb
jeder Kommunikationsquelle, zum Beispiel mit der RS485-Schnittstelle,
ist es wichtig festzustellen, dass das Gerät einen Servicemodus und einen
normalen Funktionsmodus und möglicherweise
eine Zahl zusätzlicher
Modi aufweist. Der normale Funktionsmodus hat einen begrenzten Zugriff. Der Servicemodus
oder Befehlsmodus ist geeignet, einem autorisierten Lieferanten
einen vollen Zugriff auf das Gerät
zu gestatten, wohingegen diese Befehle und Systeme im normalen Funktionsmodus
für den normalen
Nutzer nicht verfügbar
oder notwendig sind.
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Dieser
Systems- oder Befehlsmodus ermöglicht
Zugriff auf diagnostische Informationen. In dieser in 5 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Kalibrierung und Einstellung
durch den RS485-Anschluss und ist nicht über den DeviceNet-Anschluss
zugänglich.
Der DeviceNet-Anschluss
wird nur für
die Prozessregelung verwendet. Zusätzlich zur Prozessregelung
kann der DeviceNet-Anschluss Zugriff zu einer Diagnostik, welche
in einer DeviceNet-Sprache vorliegt, Alarme oder Ausnahmen, bereitstellen.
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In
dem analogen Modus können
Ausgangsflusswerte und Ventilspannungen bereitgestellt werden. Analoge
Systeme liefern grundsätzlich
einen linearen Operationsverstärkerkreis,
welcher die an der Spule anliegende Spannung bereitstellt. Die vorliegende
Erfindung bereichert die Technik durch eine genaue Regelung des
gelieferten Stroms, was einen direkten Zusammenhang mit der Kraft
zum Manipulieren der Ventilposition bereitstellt.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorliegende
Erfindung nicht-intrusiv ist. Daten müssen nur überwacht und analysiert werden.
Durch Verwendung von Vorhersagealgorithmen ist es möglich, Herstellungs-
und Wartungskosten zu sparen, indem ein Vorhersagewartungssystem für die reguläre Wartung
entwickelt wird. Zusätzlich ist
es möglich,
mit dem System verbundene potenzielle Ausfälle zu bestimmen. Diese Analyse
kann eine Funktion außerhalb
des normalen Bereichs, welche jedoch noch innerhalb der Spezifikation
ist, feststellen. Dies kann eine abnorme Funktion anzeigen, oder dass
ein Trend oder andere Analyse eine zu dem System gehörenden möglichen
Ausfallsmodus anzeigt. Deshalb kann eine Sensorverschlechterung oder
Ventilfehlfunktion bestimmt werden, und es kann ausgetauscht werden,
bevor eine ernsthafte Schädigung
des Host-Systems eintritt.
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Eine
Trendanalyse und relationale Daten werden innerhalb eines diagnostischen
Systems analysiert. Eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung macht keine Entscheidungen in dem eingebetteten
System darüber,
ob das System arbeiten soll, sondern vielmehr bildet die vorliegende
Erfindung einen Alarm- oder
Warnzustand aus. Die vorliegende Erfindung kann an ein externes
System gekoppelt sein, welches eine graphische Nutzerschnittstelle
auf einem PC oder ein ähnliches
Software-Analysepacket
enthält,
welche den Fachleuten bekannt sind, um einen Trend und Zusammenhänge zwischen
verschiedenen Daten zu erkennen und den Wert der Diagnostik zu verbessern.
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In 1 kann
der lokale PC-Host 44 der Host eines Multi-Drop-Netzwerks sein,
das mit einem Modem 46 verbunden werden kann. Das Ziel
ist, einen Fernzugriff auf Daten der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. 1 zeigt
in funktioneller Weise ein zweites Modem 48 in einem fernen
PC 50, wobei ein Fernzugriff auf Daten erfolgt. Jedoch
kann die Anwendungs- bzw. Transportschicht des Netzwerks aus einer
TCPIP oder anderen Internetanwendung bestehen. Das Modem 46 und
das Modem 48 stellen lediglich ein Mittel zum Realisieren
einer Transportschicht für
die Netzwerkfähigkeit,
um Fernzugriff auf Daten der vorliegenden Erfindung bereitzustellen,
dar. Das 9600 Baud Halbduplexmodus-Protokoll, das von der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, passt zu dem siebenschichtigen OSI-Modell
zur Netzwerkverbindung, welches es mit einem TCPIP-Stapel kompatibel
macht, falls die vorliegende Erfindung über eine Internetverbindung
mit einem Netzwerk verbunden werden soll.
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6 beschreibt
ein Verfahren und System zum Bereitstellen einer automatischen Kalibrierung des
Massendurchflussreglers der vorliegenden Erfindung. Ein Massendurchflussregler
der vorliegenden Erfindung wird nicht kalibriert, wie frühere Lösungen, durch
Vornahme von mechanischen Einstellungen. Vielmehr wird ein Satz
gespeicherter Koeffizienten geändert,
um die Genauigkeit des Massendurchflussreglers der vorliegenden
Erfindung zu kalibrieren. Die Kalibrierung besteht hauptsächlich aus
zwei Schritten. Zunächst
eine Linearisierung. Dieser Schritt gleicht im Grunde das nichtlineare
Verhalten des Sensors aus und liefert einen linearen Wert für den digitalen
Massendurchflussregler 16. Der in 7 gezeigte
Aufbau wird verwendet, wobei der Kalibrierer entweder einen analogen
oder digitalen Sollwert liefert. Für jeden angewendeten Sollwert wird
ein entsprechender Sensor- und geregelter "Flussstandard"-Wert aufgezeichnet. Eine Regressionstechnik,
welche den Fachleuten bekannt ist, wird auf diese Punkte angewendet.
Einmal berechnet, werden diese Koeffizienten im EEPROM 26 der
vorliegenden Erfindung zur Verwendung gespeichert. Die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung wird dann zu einer numerischen Übung, wobei
ein Polynom mit den bestimmten Koeffizienten verwendet wird, um den
korrekten Fluss aus den erfassten Variablen zu berechnen. Diese
Linearisierung kann für
einzelne Gase wiederholt und innerhalb des EEPROM oder anderen Speicherorten
innerhalb der vorliegenden Erfindung gespeichert werden.
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Eine
dynamische Einstellung bietet die Fähigkeit, den Fluss während Momentanereignisse
zu messen. Eine Logik ist in den Host-PC eingebracht, welche die
Sollwertbedingungen einstellt, um so die Flussbedingungen zu regeln
und den erwarteten Fluss in einem Momentanzustand zu erzielen.
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Eine
zusätzliche
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein System zum Aufzeichnen der tatsächlichen Flusszustände und
der erfassten Flusszustände
umfassen. Diese Daten können
für verschiedene
mechanische Plattformen, an welchen der Massendurchflussregler der
vorliegenden Erfindung befestigt werden kann, statistisch analysiert werden.
Diese Daten können
verwendet werden um Trends zu erkennen, in Verbindung mit logischer
bzw. künstlicher
Intelligenz, wie den Fachleuten bekannt ist. Regelparameter können für ein gegebenes
Leistungskriterium inkrementiert werden, bis eine solche Leistung
optimiert ist.
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7 bietet
einen Überblick über die
diagnostischen Fähigkeiten
der vorliegenden Erfindung. Der zweifarbige LED-Kreis 28 stellt eine Statusanzeige
bereit. Der LED-Kreis 28 zeigt mit Grün an, dass die vorliegende
Erfindung funktionsbereit ist. Wenn der zweifarbige LED-Kreis 28 rot
blitzt, wird ein geringer, behebbarer Fehler angezeigt. Wenn der
zweifarbige LED-Kreis 28 dauerhaft Rot anzeigt, ist ein nichtbehebbarer
Fehler aufgetreten. Ein Endzustand des zweifarbigen LED-Kreises 28 ist
fehlendes Licht, was anzeigt, dass der MFC der vorliegenden Erfindung
keinen Strom mehr hat. Der Zustand des zweifarbigen LED-Kreises 28 wird
bestimmt, nachdem ein Softwarekode innerhalb des Massendurchflussreglers
feststellt, ob überwachte
Variablen innerhalb spezifizierter Parameter arbeiten. Diese Variablen umfassen
Ausgänge
aus dem Sensor, Spulenventil, die Umgebungstemperatur des Geräts der vorliegenden
Erfindung, die Stromversorgung zur vorliegenden Erfindung, und eine
Messung der dynamischen Leistung der vorliegenden Erfindung. Alle
nichtbehebbaren Fehler, welche durch den Softwarekode bestimmt werden,
werden innerhalb des nichtflüchtigen
EEPROM Speicher 26 gespeichert. Zusätzlich können alle Datenwerte über den
DeviceNet-Anschluss oder den RS485-Anschluss 38 verfügbar gemacht
werden. Die Daten des RS485-Anschluss oder des DeviceNet-Anschluss
können
von einem Software-Diagnostikprogramm erfasst werden, das auf einem
tragbaren Computer, wie beispielsweise ein Laptop oder ein anderes
Computergerät,
ausgeführt
wird. Diese Software stellt dem Nutzer eine Schnittstelle bereit,
welche dem Nutzer eine genaue Übersicht
der Ergebnisse der innerhalb der vorliegenden Erfindung ablaufenden
diagnostischen Routinen bietet. Ein spezialisiertes Werkzeug, wie
ein Hand-Diagnostikwerkzeug, kann auch Software-Diagnostikdaten
von dem RS485-Anschluss oder von spezifizierten Testpunkten innerhalb
der vorliegenden Erfindung erfassen. Für den DeviceNet-Anschluss wird
ein getrennter und einzelner Übersetzungsmechanismus
eingebracht, um die Ergebnisse der Software-Diagnostik zu lesen.
Ein zweites Software-Programm, das auf einem tragbaren Computer oder
einem tragbaren Diagnostikwerkzeug ausgeführt wird, kann in einer zusätzlichen
Ausführungsform
konfiguriert werden, um die Ergebnisse der Software-Diagnostik von
dem DeviceNet-Anschluss
zu lesen.
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Die
vorliegende Erfindung widmet sich vielen Problemen des Stands der
Technik. Hohe Unterhaltskosten eines Nutzers aufgrund unerwartet
versagender Massendurchflussregler, welche ohne eine Rechtfertigung
oft willkürlich
ausgetauscht werden. Der Grund ist, dass frühere Massendurchflussregler als
unzuverlässig
und unzuverlässig
erkannt wurden und dass viele Nutzer nicht verstehen, wie ein Massendurchflussregler
arbeitet. Wegen dieses Mangels, die Funktion des Massendurchflussreglers
und die mit einer Kalibrierung eines Massendurchflussreglers verbundenen
Probleme zu verstehen, ist eine Unterstützung vor Ort erforderlich,
um eine technische Unterstützung
und Ausfallsanalyse auffälliger Massendurchflussregler
bereitzustellen, die einmal auf einem System installiert sind. Früher sind
Massendurchflussregler auf Basis des Fachwissens über die
Geräteleistung
eines Technikers eingestellt oder kalibriert worden, wobei Wendelpotentiometer
oder veränderliche
Widerstände
verwendet wurden. Diese Kalibrierung ist eine zeit- und kraftraubende
Tätigkeit,
welche direkt die Gerätleistung
beeinträchtigt. Wegen
der manuellen Einstellung und Kalibrierung der Massendurchflussregler
des Stands der Technik wird oft eine nichteinheitliche Momentanantwort
bei ihrem Einsatz festgestellt. Ferner hat sich gezeigt, dass die
Massendurchflussregler des Stands der Technik äußerst empfindlich auf den Einlassdruck sind.
Zudem sind die Massendurchflussregler des Stands der Technik im
Allgemeinen analoge Systeme oder proprietäre RS485-Netzwerke.
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Die
vorliegende Erfindung zeigt ein System, welches aufwärtskompatibel
mit mehreren offenen Kommunikationsstandards, wie DeviceNet, LonWorks
und Profibus, ist und Abwärtskompatibilität zu früheren Schnittstellen
hat.
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Eine
Problemlösung
und Analyse ausgefallener Massendurchflussregler hat es erforderlich
gemacht, dass die Massendurchflussregler aus dem Betrieb und der
Einrichtung des installierten Systems entfernt werden. Dies ist
ein kostspieliger Vorgang, der durch ein direktes Überwachen
der Massendurchflussregler im Betrieb vermieden werden kann, wie
durch die vorliegende Erfindung erreicht wird. Die vorliegende Erfindung
enthält
einen digitalen Mechanismus, welcher den Sollwert, den Spulenstrom,
die Umgebungstemperatur, den Sensorbasiswiderstand und die Einlassdruckanzeige,
sowie Stromversorgungsspannungen, den Flussfehler, das Ventilleck und
die Momentanantwort diskret überwacht.
Diese überwachten
Parameter können
analysiert werden (manuell oder automatisch), um abnorme Trends
bei der Funktion des Geräts
der vorliegenden Erfindung aufzuspüren und zu bestimmen. Ferner
können
diese Daten über
ein Modem oder eine andere Netzwerkverbindung zu einem Host-PC fernüberwacht werden.
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Die
Massendurchflussregler der vorliegenden Erfindung enthält keine
variable Einstellungen. Dies bietet den Vorteil, dass die gesamte
Kalibrierung und Einstellung über
eine Speicherung eines einzelnen Satzes Konstanten, die in einem
nichtflüchtigen Speicher
gespeichert sind, digital vervollständigt wird. Ein Zugriff auf
die relevanten Speicherorte wird über die zugewiesene RS485-Schnittstelle
bereitgestellt. Der Kalibrierungssystemhost, auf welchem die geeignete
Software ausgeführt
wird, kann zusammen mit einer Schnittstellenverbindung zu einer
spezifischen Flussmessinstrumentierung den Massendurchflussregler
der vorliegenden Erfindung für
eine einheitliche, wiederholbare Leistung in statischen und transienten
Flusszuständen
automatisch kalibrieren und einstellen. Diese einheitlichen transienten Antworten
ergeben einen zusätzlichen
Vorteil der vorliegenden Erfindung. Diese einheitlichen transienten
Antworten werde durch Verwenden der von dem ausgewählten digitalen
Signalprozessor, wie er in dem gewählten Aufbau angewendet wird,
bereitgestellten Rechenleistung erzielt. Dieser Aufbau ermöglicht,
dass 100% der Regelalgorithmen über Software
implementiert werden. Die Softwarealgorithmen können Mechanismen enthalten,
um einzelne, fallbezogene oder situationsabhängige Parameter aufzurufen,
die ausgewählt
oder eingestellt werden können,
um eine einheitliche und wiederholbare transiente Antwort zu erzielen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die
Notwendigkeit für
teure, stromaufwärts
angeordnete Druckregler innerhalb einer Gaszuführung wegfällt. Der digitale Mechanismus
der vorliegenden Erfindung hat die Fähigkeit den Einlassdruck über einen
zur Verfügung
gestellten A/D-Eingang diskret zu überwachen. Es ist wünschenswert,
den Einlassdruck zu überwachen
und die Massenflusseigenschaften des Ausgangs der vorliegenden Erfindung
unempfindlich zu machen.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie mehrere,
autonome, zugewiesene, digitale Kommunikationsanschlüsse enthält. Der
Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsform ermöglicht die
gleichzeitige Unterstützung
von zwei digitalen Netzwerken, vorausgesetzt, dass eines ein RS485-Typ-Netzwerk
ist. Der gewählte
DSP umfasst ein eingebettetes UART-Peripheriegerät, welches RS485-Netzwerke unterstützen soll.
Ein zusätzliches Kommunikationsnetzwerk
kann über
Lesen und Schreiben auf einen Zweifachanschluss-SRAM unterstützt werden.
Die Auswahl des Zweifachanschluss-SRAM als Kommunikationspartition
ermöglicht
die Unterstützung
von mehreren, autonomen, austauschbaren Schnittstellen. Die vorliegende
Erfindung ist nicht notwendigerweise auf diese beiden Kommunikationsanschlüsse eingeschränkt. Mehrere Kommunikationsanschlüsse von
verschiedenen Kommunikationsprotokollen, wie den Fachleuten bekannt
ist, können
in der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um mehrere, autonome,
austauschbare Schnittstellen zu erreichen.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das eingebettete System
Ereignisse basierend auf dem Empfangen von Probenentnahmedaten von
dem Flusssignal mit genauen, diskreten Intervallen von 1,68 Millisekunden
verarbeitet. Aufgrund der Rechenleistung des gewählten Aufbaus, beendet der
Kontrollalgorithmus seine Aufgabe in weniger als 30% dieser Zeit.
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Die
vorliegende Erfindung stellt frühere
Daten, Trends, Analysen und relationale Daten bereit. Solche Daten
können
archiviert werden, um die Möglichkeiten
zur Ferndiagnose oder lokalen Diagnose eines Servicetechnikers über ein
Hostsystem, das mit einem zugewiesenen Serviceanschluss zum Bestimmen
der aktuellen Funktion verbunden ist, verbessert.
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Verschiedene
Massendurchflussregler gibt es auf dem Markt. Ein Massendurchflussregler
kann einen Linearisierungskreis umfassen, um eine Unterstützung bei
der Linearisierung des erfassten Flusssignals zu erhalten. Insbesondere
wird Bezug genommen auf die
US-Patentanmeldung
mit der Seriennnummer 09/350,747 , eingereicht am 9. Juli
1999 von T. T. Pattantyus, et al., mit dem Titel "System and Method
for Sensor Response Linearization.". Ein Massendurchflussregler kann auch
einen verbesserten Massenflussschnittstellenkreis umfassen, der den
Massenfluss innerhalb eines Massendurchflussreglers durch Erfassen
der Widerstandsänderung
eines Erfassungswiderstands bzw. Widerstands in Antwort auf den
Gasfluss misst. Insbesondere wird Bezug genommen auf den verbesserten
Massenflussschnittstellenkreis, welcher offenbart ist in der
US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/350,746 ,
eingereicht am 9. Juli 1999 von D. S. Larson et al., mit dem Titel "Improved Mass Flow Sensor
Interface Circuit.".
Ein Massendurchflussregler kann auch eine Differentialregelvorrichtung
umfassen, welche das erfasste Flusssignal korrigiert, um den tatsächlichen
Fluss durch den Massendurchflussregler genauer abzuschätzen. Insbesondere wird
Bezug genommen auf die Differentialregelvorrichtung, welche offenbart
ist in der
US-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 09/351,120 , eingereicht am 9. Juli
1999 von E. Vyers, mit dem Titel "System and Method for a Digital Mass
Flow Controller.".
Eine PI-Regelvorrichtung kann auch in einem Massendurchflussregler
enthalten sein, um ein Ventilsteuersignal zur Regelung eines Ventils
in dem Massendurchflussregler zu erzeugen. Die PI-Regelvorrichtung
kann die Antwortgeschwindigkeit des Massendurchflussreglers erhöhen und
für eine
nichtlineare Antwort des Ventils an das Ventilsteuersignal ausgleichen.
Insbesondere wird Bezug genommen auf die PI-Regelvorrichtung, welche
offenbart ist in der
US-Patentanmeldungmit
der Seriennummer 09/351,098 , eingereicht am 9. Juli 1999
von E. Vyers, mit dem Titel "System
and Method for a Variable Gain Proportional-Integral (PI) Controller.". Schließlich kann
das Ventilsteuersignal in einem Massendurchflussregler dem Ventilsteuerkreis
zugeführt
werden, um ein Spulen-betätigtes
Ventil zu regeln. Es wird Bezug genommen auf die
US-Patentanmeldungmit der Seriennummer 09/351,111 ,
eingereicht am 9. Juli 1999 von T. T. Pattantyus, mit dem Titel "Method and System
for Driving a Solenoid.".
Es ist wichtig festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt
ist, einen Massendurchflussregler zu verwenden, welcher die oben
beschriebenen Bauteile enthält.