KR20180091764A - Maintenance time predicting apparatus, flow rate controlling apparatus, and maintenance time predicting method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어 장치와 필터 등의 관련 기기에 대해 메인터넌스가 필요해지는 시기를 예측하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for predicting a time when maintenance is required for a flow control device such as a mass flow controller and related devices such as a filter.
반도체 제조 장치 등에서는, 재료 가스 등을 진공 챔버 내에 일정 유량으로 도입하기 위해서, 도 7에 도시된 바와 같은 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어 장치가 채용되고 있다(특허문헌 1 참조). 도 7에 있어서, 참조 부호 100은 본체 블록, 참조 부호 101은 센서 패키지, 참조 부호 102는 센서 패키지(101)의 헤드부, 참조 부호 103은 헤드부(102)에 탑재된 유체 센서, 참조 부호 104는 밸브, 참조 부호 105는 본체 블록(100)의 내부에 형성된 유로, 참조 부호 106은 유로(105)의 입구측의 개구, 참조 부호 107은 유로(105)의 출구측의 개구이다. In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a flow rate control device such as a mass flow controller as shown in Fig. 7 is employed to introduce a material gas or the like into the vacuum chamber at a constant flow rate (see Patent Document 1).
유체는, 개구(106)로부터 유로(105)에 유입되고 밸브(104)를 통과하여, 개구(107)로부터 배출된다. 유체 센서(103)는, 유로(105)를 흐르는 유체의 유량을 계측한다. 매스 플로우 컨트롤러의 도시하지 않은 제어 회로는, 유체 센서(103)가 계측한 유체의 유량이 설정값과 일치하도록 밸브(104)를 구동한다. Fluid flows from the
이러한 매스 플로우 컨트롤러에 의해 재료 가스의 유량 제어를 계속해서 행하는 동안에, 재료 가스에 포함되는 성분의 영향 등에 의해, 매스 플로우 컨트롤러 자체 혹은 재료 가스의 유로에 구비되는 필터 등의 관련 기기에 오물이 부착되는 등, 문제점이 발생하는 경우가 있다.While continuing to control the flow rate of the material gas by the mass flow controller, it is possible to prevent dust from adhering to the mass flow controller itself or related equipment such as a filter provided in the flow path of the material gas due to influence of components included in the material gas Or the like may occur.
그래서, 매스 플로우 컨트롤러에 내장되는 유체 센서의 측정 레인지 전체에 있어서 허용 정밀도 범위 내에서만 유량 오차나 압력 오차가 발생하지 않도록, 밸브 개방도를 조작하여 교정하는 장치가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). Therefore, there has been proposed an apparatus for correcting the valve opening degree by manipulating the valve opening so that a flow error or a pressure error does not occur only within the allowable accuracy range over the entire measurement range of the fluid sensor incorporated in the mass flow controller (see Patent Document 2) .
그러나, 특허문헌 2에 개시된 진단 기구에서는, 유체 센서의 계측값과 실제의 유량과의 오차가 정밀도면에서 허용할 수 있는 정도의 것인지의 여부를 진단할 수는 있으나, 언제쯤 교정 등의 메인터넌스가 필요해지는지를 예측할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 반도체 제조 장치 등에 있어서는, 메인터넌스 시기를 예측함으로써 가동 관리가 행하기 쉬워지기 때문에, 개선이 요구되고 있다.However, in the diagnostic apparatus disclosed in
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 유량 제어 장치 및 그 관련 기기에 대해 메인터넌스가 필요해지는 시기를 예측할 수 있는 메인터넌스 시기 예측 장치, 유량 제어 장치 및 메인터넌스 시기 예측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a maintenance time predicting device, a flow rate control device, and a maintenance time predicting method capable of predicting a time required for maintenance of a flow rate control device and its related devices .
본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치는, 유체의 유량을 밸브를 이용하여 제어하는 유량 제어 중에 상기 유체의 유량이 미리 규정된 목표 유량으로 유지되고 있을 때의 상기 밸브의 개방도를 취득하도록 구성된 밸브 개방도 취득부와, 상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 관계를 근사한 함수와, 미리 규정된 시간 간격으로 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 유체의 유량을 상기 목표 유량으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하도록 구성된 불가 제어 시간 추정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. The maintenance time predicting device of the present invention is a device for predicting a maintenance time of a fluid that is controlled by a valve, The flow rate of the fluid can be maintained at the target flow rate based on a function approximating the relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid and the change in the degree of opening of the valve acquired at a predefined time interval And an unrecoverable control time estimator configured to estimate a time until a non-allowable control state is obtained.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예에 있어서, 상기 불가 제어 시간 추정부는, 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득되는 상기 밸브의 개방도가 상한에 도달하기까지의 시간을, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간으로서 추정하는 것을 특징으로 하는 것이다. Further, in an exemplary configuration of the maintenance time predicting apparatus of the present invention, the incommunicable control time estimating section may calculate a time until the opening degree of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section reaches the upper limit, And estimates the time as a time until the control state is obtained.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예에 있어서, 상기 함수는, 적어도, 상기 밸브의 개방도에 관한 항과, 이 항에 곱해지는 수치인 게인에 의해 정의되고, 상기 불가 제어 시간 추정부는, 상기 게인이 시간의 경과에 따라 감소한다고 가정했을 때에 상기 함수로부터 얻어지는 수식과, 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하는 것을 특징으로 하는 것이다. Further, in one configuration example of the maintenance time predicting apparatus of the present invention, the function is defined by at least a term relating to the degree of opening of the valve and a gain which is a value multiplied by the term, Wherein the control unit determines whether or not the gain is decremented with the elapse of time based on a formula obtained from the function and a change in the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquisition unit And estimates the time of the time difference.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예에 있어서, 상기 함수는, 상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 비선형 관계를 근사한 함수이고, 상기 밸브의 개방도에 관한 항이 지수 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 것이다.Further, in one configuration example of the maintenance time predicting apparatus of the present invention, the function is a function approximating a nonlinear relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid, and the term relating to the opening degree of the valve is represented by an exponential function .
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예에 있어서, 상기 함수는, 상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 비선형 관계를 근사한 함수이고, 상기 밸브의 개방도에 관한 항이 분수 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 것이다. Further, in one example of the maintenance time predicting apparatus of the present invention, the function is a function approximating a nonlinear relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid, and the term relating to the degree of opening of the valve is represented by a fraction function .
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예에 있어서, 상기 불가 제어 시간 추정부는, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하고자 하는 현시점보다 과거의 시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득된 상기 밸브의 개방도에 기초하여, 이 과거의 시점의 상기 게인을 산출하는 제1 게인 산출부와, 현시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득된 상기 밸브의 개방도에 기초하여, 현시점의 상기 게인을 산출하는 제2 게인 산출부와, 상기 목표 유량에 기초하여, 현시점보다 앞의 시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득되는 상기 밸브의 개방도가 상한에 도달할 때의 상기 게인을 산출하는 제3 게인 산출부와, 상기 제1, 제2, 제3 게인 산출부에 의해 산출된 게인과 상기 과거의 시점으로부터 현시점까지의 시간에 기초하여, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 산출하는 시간 산출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다. In addition, in the construction example of the maintenance time predicting apparatus of the present invention, it is preferable that the inactivity-free time estimating unit estimates the inactivity-free state by the valve opening degree acquiring unit A first gain calculating section that calculates the gain at the past time point based on the obtained degree of opening of the valve, and a second gain calculating section that calculates, based on the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section at present, Based on the target flow rate, a gain obtained when the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section at a point in time before the current point reaches the upper limit, A third gain calculator for calculating a gain based on the gain calculated by the first, second and third gain calculators and a time from the past time point to the present time point; W, is characterized in that the time composed of a calculator for calculating the amount of time before which the non-control state.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예는, 상기 불가 제어 시간 추정부에 의해 추정된 시간을 수치 표시하는 추정 결과 출력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. Further, an exemplary configuration of the maintenance time predicting apparatus of the present invention is characterized by further comprising: an estimation result outputting section for numerically displaying the time estimated by the incoherent control time estimating section.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 장치의 일 구성예는, 상기 불가 제어 시간 추정부에 의해 추정된 시간이 미리 규정된 임계값 시간 미만이 되었을 때에, 경보를 발하는 추정 결과 출력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. Further, an example of the configuration of the maintenance time predicting apparatus of the present invention further includes an estimation result output unit that issues an alarm when the time estimated by the incapable control time estimating unit becomes less than a predetermined threshold time .
또한, 본 발명의 유량 제어 장치는, 유로를 흐르는 유체의 유량을 계측하는 유량 계측부와, 상기 유로에 설치된 밸브와, 상기 유량 계측부에 의해 계측된 상기 유량과 미리 규정된 목표 유량이 일치하도록 상기 밸브를 조작하는 유량 제어부와, 메인터넌스 시기 예측 장치를 구비하고, 상기 메인터넌스 시기 예측 장치의 상기 밸브 개방도 취득부는, 상기 유로에 설치된 상기 밸브의 개방도를 취득하는 것을 특징으로 하는 것이다. The flow rate control device of the present invention further includes a flow rate measuring section for measuring a flow rate of the fluid flowing through the flow path, a valve provided in the flow path, and a valve control section for controlling the flow rate of the fluid, And a maintenance time predicting device, wherein the valve opening degree acquiring section of the maintenance time predicting device acquires an opening degree of the valve installed in the flow path.
또한, 본 발명의 메인터넌스 시기 예측 방법은, 유체의 유량을 밸브를 이용하여 제어하는 유량 제어 중에 상기 유체의 유량이 미리 규정된 목표 유량으로 유지되고 있을 때의 상기 밸브의 개방도를 취득하는 제1 단계와, 상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 관계를 근사한 소정의 함수와, 미리 규정된 시간 간격으로 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 유체의 유량을 상기 목표 유량으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. The maintenance time predicting method of the present invention is a method for predicting a maintenance time of a fluid in which a flow rate of a fluid is controlled by using a valve, And a controller for controlling the flow rate of the fluid to be maintained at the target flow rate based on a predetermined function approximating a relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid and a change in the degree of opening of the valve acquired at a predefined time interval And a second step of estimating a time until a non-allowable control state is reached.
본 발명에 의하면, 유량 제어 장치 및 그 관련 기기에 대해 메인터넌스가 필요해지는 시기(불가 제어 상태가 되기까지의 시간)를 예측할 수 있다. 그 결과, 오퍼레이터편에서는, 유량 제어 장치가 설치된 반도체 제조 장치 등을 가동 관리하기 쉬워진다. According to the present invention, it is possible to predict when the maintenance of the flow rate control device and its associated equipment becomes necessary (time until the controllable state is reached). As a result, on the operator side, it becomes easy to operate and manage the semiconductor manufacturing apparatus and the like equipped with the flow rate control device.
도 1은 매스 플로우 컨트롤러에 설치된 밸브의 개방도와 유체의 유량의 관계의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 목표 유량을 유지하기 위한 밸브 개방도의 시간 경과에 따르는 변화를 도시한 도면이다.
도 3은 매스 플로우 컨트롤러에 설치된 밸브의 개방도와 유체의 유량의 관계의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 유량 제어 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유량 제어 장치의 메인터넌스 시기 예측 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 매스 플로우 컨트롤러의 단면도이다. 1 is a diagram showing an example of a relationship between an opening of a valve provided in a mass flow controller and a flow rate of a fluid.
Fig. 2 is a view showing a change with time of the valve opening degree for maintaining the target flow rate. Fig.
3 is a view showing another example of the relationship between the opening of the valve provided in the mass flow controller and the flow rate of the fluid.
4 is a block diagram showing a configuration of a flow rate control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart for explaining the flow rate control operation of the flow rate control apparatus according to the embodiment of the present invention.
6 is a flowchart for explaining a maintenance timing predicting operation of the flow control device according to the embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of the mass flow controller.
[발명의 원리][Principle of the invention]
매스 플로우 컨트롤러의 용도는, 다수의 경우, 미리 한정적으로 결정된 목표 유량으로 유체의 유량을 안정적으로 유지하는 것이다. 따라서, 그러한 용도를 전제로 하면, 필터의 막힘의 영향 등을 신뢰성이 높은 검출 조건으로 추정할 수 있다. 구체적으로는, 미리 규정된 목표 유량(복수 종류의 목표 유량이 있는 경우에는 최대 목표 유량이 기준)으로 안정적으로 유지되고 있는 상태를 대략 일정 간격(예컨대 24시간 간격)으로 검출하고, 그 조건에 있어서의 밸브 개방도 지시 신호를 취득한다. The use of the mass flow controller is in many cases to stably maintain the flow rate of the fluid at the target flow rate determined in advance. Therefore, assuming such a use, the influence of the clogging of the filter can be estimated to be a highly reliable detection condition. More specifically, a state in which the target flow rate is stably maintained at a predetermined target flow rate (the maximum target flow rate when there are a plurality of types of target flow rates) is detected at substantially constant intervals (for example, at intervals of 24 hours) The valve opening degree indicating signal of the valve opening degree sensor is acquired.
매스 플로우 컨트롤러의 상류에 설치된 필터의 막힘이 진행된 경우를 생각하면, 밸브 개방도가 상한(예컨대 100%)으로 포화될 때가, 목표 유량으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되는 것이 원리적으로 확정될 때이고, 이 불가 제어 상태가 되는 시기를 예측하여 메인터넌스를 행하는 판단을 하는 것이 효율적이다.When it is considered that the clogging of the filter installed on the upstream side of the mass flow controller proceeds, it is the time when the valve opening degree becomes saturated to the upper limit (for example, 100%), , It is effective to make a judgment to perform the maintenance by predicting the time when this state becomes inaccessible control.
따라서, 발명자는, 매스 플로우 컨트롤러에 특유의 사용 조건에 기초하여, 신뢰성이 높은 밸브 개방도의 정보를 취득하여, 밸브 개방도의 시간적 변화가 계속된다고 가정한 경우에 밸브 개방도가 상한(예컨대 100%)에 도달하는 시기를, 메인터넌스가 필요해지는 시기라고 예측하는 것이 타당한 것에 상도하였다. Therefore, the inventor of the present invention has obtained the information of the valve opening degree with high reliability based on the usage conditions peculiar to the mass flow controller, and when the valve opening degree is assumed to continue to change with time, %) Is considered to be a time when maintenance is required.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 특허문헌 2에는, 매스 플로우 컨트롤러에 설치된 밸브의 개방도를 시간적으로 직선적으로 변화시킨 경우에, 고개방도측일수록 유로를 흐르는 유체의 유량 체적이 적은 것이 나타나 있다. 이와 같이, 밸브 개방도(MV)와 유량(PV)은, 비선형 관계이고, 고개방도측일수록 개방도(MV)의 변화량에 대해, 유량(PV)의 변화량이 감소하는 것이 알려져 있다. 이러한 매스 플로우 컨트롤러의 특성의 개략을 도 1에 도시한다. 한편, 도 1의 예에서는, 유량(PV)을 0∼100%의 값으로 정규화하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 특성은, 비선형의 수속 현상이기 때문에, 다음 식의 지수 함수로 표현될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
PV = K{1.0-exp(-MV/A)} …(1)PV = K {1.0-exp (-MV / A)} ... (One)
이와 같이, 밸브 개방도(MV)와 유량(PV)의 관계를 근사한 함수는, 상수항(1.0)과, 밸브 개방도(MV)에 관한 항과, 이들 각 항에 곱해지는 수치인 게인(K)에 의해 정의된다. 식 (1)의 A는 비선형의 수속 상태를 부여하는 계수이다. 도 1의 곡선 cur1은, 매스 플로우 컨트롤러의 초기 특성을 나타내는 것이다. 미리 파악된 공급 압력을 기준으로 하여, 밸브 개방도(MV) = 100%에서 유량(PV)이 최대값 100%가 되는 것으로 하고, 또한 일반적인 비선형성의 이미지에 맞춰, 곡선 cur1은 다음 식과 같은 계수값의 지수 함수로 표현될 수 있다. The function approximating the relationship between the valve opening degree MV and the flow rate PV is defined as a function of the constant term 1.0 and the term relating to the valve opening degree MV and the gain K, Lt; / RTI > A in Equation (1) is a coefficient giving a nonlinear convergence state. Curve cur1 in Fig. 1 shows the initial characteristics of the mass flow controller. It is assumed that the flow rate (PV) becomes the
PV = 104.0{1.0-exp(-MV/30.0)} …(2)PV = 104.0 {1.0-exp (-MV / 30.0)} ... (2)
식 (2)의 K = 104.0, A = 30.0은 이들 수치의 일례이다. 유로에 설치된 필터 등의 막힘 현상에 있어서는, 이 필터보다 하류에 있는 매스 플로우 컨트롤러의 밸브 자체의 특성인 비선형성은 변화하지 않는 것으로 추정할 수 있기 때문에, 계수 A는 일정하다고 간주할 수 있다. 그러므로, 게인(K)만이 필터의 막힘 현상 등에 의해 감소하는 것으로 가정하게 된다.K = 104.0 and A = 30.0 in equation (2) are examples of these values. In the case of the clogging of the filter installed in the flow path, it can be assumed that the nonlinearity, which is the characteristic of the valve itself of the mass flow controller downstream of the filter, does not change, so that the coefficient A can be regarded as being constant. Therefore, it is assumed that only the gain K decreases due to clogging of the filter or the like.
매스 플로우 컨트롤러나 매스 플로우 컨트롤러의 관련 기기의 메인터넌스 시기를 예측하는 데 있어서는, 매스 플로우 컨트롤러의 가동 시간에 대해 몇 가지의 요인이 영향을 준다고 추측되지만, 게인(K)의 변화가 가속되는지 감속되는지는 확정적이지 않기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러의 가동 시간에 비례하여 일정한 페이스로 게인(K)이 감소하는 것으로 가정하는 것이 타당하다. In predicting the maintenance time of the mass flow controller or the related equipment of the mass flow controller, it is presumed that several factors affect the operation time of the mass flow controller. However, whether the change in the gain K is accelerated or decelerated Since it is not deterministic, it is reasonable to assume that the gain K decreases at a constant pace in proportion to the running time of the mass flow controller.
여기서, 미리 규정된 목표 유량(PVx)을 PVx = 60.0%라고 가정한다. 즉, 매스 플로우 컨트롤러의 유량 설정값(SP)으로서 주어지는 가장 기준이 되는 수치가 SPx = 60.0%가 된다. 유체의 유량을 PVx = 60.0%로 정정(整定)시키기 위한 매스 플로우 컨트롤러의 초기 상태의 밸브 개방도를 MV1이라고 하면, 곡선 cur1에 의해 MV1 = 25.8%가 된다. 미리 비선형 특성 계수 A = 30.0이 파악되었기 때문에, PVx = 60.0%와 MV1 = 25.8%에 기초하여, 초기 상태의 게인(K1)은 다음 식과 같이 역산(逆算)될 수 있다. Here, it is assumed that the predetermined target flow rate PVx is PVx = 60.0%. In other words, SPx = 60.0% is the most standard value given as the flow set value SP of the mass flow controller. When the valve opening degree in the initial state of the mass flow controller for correcting (setting) the fluid flow rate to PVx = 60.0% is MV1, MV1 = 25.8% by curve cur1. Since the nonlinear characteristic coefficient A = 30.0 has been obtained in advance, the gain K1 in the initial state can be inversely calculated based on PVx = 60.0% and MV1 = 25.8%.
K1 = PVx/{1.0-exp(-MV1/A)}K1 = PVx / {1.0-exp (-MV1 / A)}
= 60.0/{1.0-exp(-25.8/30.0)} = 104.0 …(3) = 60.0 / {1.0-exp (-25.8 / 30.0)} = 104.0 ... (3)
다음으로, 매스 플로우 컨트롤러를 연속 가동시키는 동안에, 목표 유량(PVx) = 60.0%를 유지하기 위한 밸브 개방도(MV)를 일정 간격(예컨대 ΔT = 24시간 간격)으로 취득하는 것으로 한다. 만일, 3회분(n = 3)의 72시간이 경과한 시점에서, 초기 상태와의 현저한 차이를 파악한 것으로 가정한다. 구체적으로는, 가동 개시로부터 72시간이 경과한 시점에서 밸브 개방도(MV)가, MV2 = 29.4%로 상승하였던 것으로 한다.Next, it is assumed that the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PVx = 60.0% is acquired at a constant interval (e.g., DELTA T = 24 hours interval) while the mass flow controller is continuously operated. It is assumed that a significant difference from the initial state is obtained when 72 hours of three times (n = 3) have elapsed. Specifically, it is assumed that the valve opening degree (MV) increased to MV2 = 29.4% at 72 hours from the start of operation.
이 밸브 개방도(MV)의 상승은, 필터의 막힘 현상에 의해 매스 플로우 컨트롤러에 유입되는 포인트에서의 압력이 저하되어, 목표 유량(PVx) = 60.0%를 유지하기 위한 밸브 개방도(MV)를 초기 상태보다 크게 하지 않으면 안 되게 된 것과 같은 현상이다. 가동 개시로부터 72시간이 경과한 시점의 게인(K2)은, PVx = 60.0%와 MV2 = 29.4%에 기초하여 다음 식과 같이 역산될 수 있다.The increase in the valve opening degree MV causes a decrease in the pressure at the point that flows into the mass flow controller due to the clogging of the filter and the valve opening degree MV for maintaining the target flow amount PVx = 60.0% It is the same phenomenon that it must be made larger than the initial state. The gain K2 at 72 hours from the start of operation can be inversely calculated according to the following equation based on PVx = 60.0% and MV2 = 29.4%.
K2 = PVx/{1.0-exp(-MV2/A)}K2 = PVx / {1.0-exp (-MV2 / A)}
= 60.0/{1.0-exp(-29.4/30.0)} = 96.0 …(4) = 60.0 / {1.0-exp (-29.4 / 30.0)} = 96.0 (4)
따라서, 게인(K)이, 초기 상태의 K1 = 104.0으로부터 K2 = 96.0으로를 수치로 하여 8.0만큼 72시간에 감소했다고 하는 추정이 된다. 이 경우, 매스 플로우 컨트롤러의 특성은, 도 1의 곡선 cur2와 같이 된다.Therefore, it is estimated that the gain K decreased by 8.0 from 72 hours in the initial state to K2 = 96.0 from K1 = 104.0 in the initial state. In this case, the characteristics of the mass flow controller are as shown by the curve cur2 in Fig.
매스 플로우 컨트롤러의 가동 시간에 비례하여 일정한 페이스로 게인(K)이 감소하는 것으로 가정하고 있기 때문에, cur2의 상태로부터 72시간 더 경과하면, 게인(K)은 8.0만큼 더 감소하고, 매스 플로우 컨트롤러의 특성은 도 1의 곡선 cur3(K3 = 88.0)과 같이 되는 것으로 추정할 수 있다. 이 시점의 밸브 개방도(MV3)는 다음 식과 같이 역산될수 있다. It is assumed that the gain K decreases at a constant pace in proportion to the operation time of the mass flow controller. Therefore, when 72 hours elapse from the state of cur2, the gain K further decreases by 8.0, It can be assumed that the characteristic is like the curve cur3 (K3 = 88.0) in Fig. The valve opening degree MV3 at this point can be inversely calculated as shown in the following equation.
MV3 = -Aln{1.0-(PVx/K3)}MV3 = -Aln {1.0- (PVx / K3)}
= -30.0ln{1.0-(60.0/88.0)} = 34.4… (5) = -30.0 ln {1.0- (60.0 / 88.0)} = 34.4 (5)
이상을 일단 정리하면, 이하와 같이 된다. 초기 상태(cur1)에서는, MV1 = 25.8%의 실적, 가동 개시로부터 72시간 경과 후의 상태(cur2)에서는, MV2 = 29.4%의 실적, 72시간 더 경과 후의 상태(cur3)에서는, MV3 = 34.4%로 추정할 수 있다. 즉, 일정한 페이스로 밸브 개방도(MV)가 변화하는 것이 아니라, 지수 함수적인 비선형성의 영향으로, 가속적으로 개방도는 상승한다. 단순히 밸브 개방도의 변화를 일정 페이스라고 가정할 수 없는 이유이기도 하다. The above is summarized as follows. In the initial state (cur1), MV1 = 25.8%, MV2 = 29.4% in the state (cur2) after 72 hours from the start of operation, and MV3 = 34.4% in the state (cur3) after 72 hours Can be estimated. That is, the valve opening degree MV does not change at a constant face but the opening degree is accelerated by the influence of exponential nonlinearity. This is also the reason why it is not possible to simply assume that the change in the valve opening degree is a constant face.
그런데 문제는, 목표 유량(PVx) = 60.0%를 유지하기 위한 밸브 개방도(MV)가 MV = 100.0%에 도달하여, 불가 제어 상태(도 1의 곡선 cur4)가 되는 것이 몇 시간 후인지라고 하는 것이다. 불가 제어 상태가 된 경우의 게인(K)을 Kh라고 하면, 게인(Kh)은, 다음 식으로 산출될 수 있다. The problem is that after several hours from when the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PV = 60.0% reaches MV = 100.0% to become the disabling control state (curve cur4 in FIG. 1) will be. If the gain K in the case of becoming in the impossible control state is Kh, the gain Kh can be calculated by the following equation.
Kh = PVx/{1.0-exp(-MV/A)}Kh = PVx / {1.0-exp (-MV / A)}
= 60.0/{1.0-exp(-100.0/30.0)} = 62.2 …(6) = 60.0 / {1.0-exp (-100.0 / 30.0)} = 62.2 ... (6)
72시간(nΔT = 3×24)마다 게인(K)이 8.0 변화하기 때문에, 가동 개시로부터 72시간 경과 후의 상태(cur2)의 게인(K2) = 96.0으로부터 Kh = 62.2에 도달하기까지의 시간(Th)은, 다음 식으로 산출될 수 있다. Since the gain K changes by 8.0 every 72 hours (n DELTA T = 3 x 24), the time (K1) from the gain K2 = 96.0 of the state cur2 after 72 hours from the start of operation to the time when Kh reaches 62.2 ) Can be calculated by the following equation.
Th = nΔT(Kh-K2)/(K2-K1)Th = n? T (Kh-K2) / (K2-K1)
= 3×24.0(62.2-96.0)/(96.0-104.0) = 304.0 …(7) = 3 x 24.0 (62.2 - 96.0) / (96.0 - 104.0) = 304.0 ... (7)
즉, 도 1의 곡선 cur2의 상태로부터 304시간 후에 Kh = 62.2에 도달하게 된다. 한편, 가동 개시로부터 144시간 경과 후의 상태(cur3)의 게인(K3)이 실적으로서 얻어진다고 하면, 시간(Th)을 다음 식으로 산출할 수 있다.That is, after 304 hours from the state of the curve cur2 in Fig. 1, Kh = 62.2 is reached. On the other hand, if the gain K3 of the state (cur3) after 144 hours from the start of operation is obtained as the performance, the time Th can be calculated by the following equation.
Th = nΔT(Kh-K3)/(K3-K2)Th = n? T (Kh-K3) / (K3-K2)
= 3×24.0(62.2-88.0)/(88.0-96.0) = 232.0 …(8) = 3 x 24.0 (62.2-88.0) / (88.0-96.0) = 232.0 ... (8)
이와 같이, 현시점 및 최근의 밸브 개방도에 기초하여, MV = 100.0%에 도달하기까지의 시간(Th)을 추정할 수 있다. In this manner, the time Th to reach MV = 100.0% can be estimated based on the current and recent valve opening degrees.
식 (1)∼식 (8)의 계산에 의하면, 목표 유량(PVx) = 60.0%를 유지하기 위한 밸브 개방도는, 시간의 경과에 따라 도 2와 같이 변화하게 된다.According to the calculations of the equations (1) to (8), the valve opening for maintaining the target flow rate PVx = 60.0% changes as time elapses as shown in Fig.
이상으로부터, 매스 플로우 컨트롤러 및 그 관련 기기의 메인터넌스 시기의 예측 순서는 이하의 (Ⅰ)∼(Ⅳ)와 같이 정리할 수 있다. 한편, 하기의 단계에서는, 게인(K1)을 산출하는 시점은, 반드시 초기 상태의 시점을 의미하는 것은 아니고, 임의의 과거의 상태의 시점을 의미한다. 따라서, 필터의 막힘 등에 의한 게인(K)의 변화가 가속되는지 감속되는지의 영향은, 최근의 페이스와의 오차분만으로 끝나게 된다.From the above, the order of prediction of the maintenance timing of the mass flow controller and its associated equipment can be summarized as follows (I) to (IV). On the other hand, in the following steps, the time point at which the gain K1 is calculated does not always mean the time point of the initial state, but means the time point of an arbitrary past state. Therefore, the effect of accelerating or decelerating the change of the gain K due to clogging of the filter or the like is ended only by the error with the recent pace.
(Ⅰ) nΔT 시간 전에 있어서, 목표 유량(PVx)으로 유지하기 위한 밸브 개방도(MV1)가 취득되었다. 이것에 기초하여, nΔT 시간 전의 게인(K1)을 산출한다(n은 1 이상의 정수). 단, 비선형성 계수 A는 미리 규정되어 있다.(I) The valve opening degree MV1 for maintaining the target flow rate PVx was obtained before the time nΔT. Based on this, the gain K1 before the nΔT time is calculated (n is an integer of 1 or more). However, the nonlinearity coefficient A is prescribed in advance.
K1 = PVx/{1.0-exp(-MV1/A)} …(9)K1 = PVx / {1.0-exp (-MV1 / A)} ... (9)
(Ⅱ) 현시점에 있어서, 목표 유량(PVx)으로 유지하기 위한 밸브 개방도(MV2)가 취득되었다. 이것에 기초하여, 현시점의 게인(K2)을 산출한다. 단, 비선형성 계수 A는 변화하지 않는 것으로 한다.(II) At this time, the valve opening degree MV2 for holding the target flow rate PVx was obtained. Based on this, the current gain K2 is calculated. However, it is assumed that the nonlinearity coefficient A does not change.
K2 = PVx/{1.0-exp(-MV2/A)} …(10)K2 = PVx / {1.0-exp (-MV2 / A)} ... (10)
(Ⅲ) 목표 유량(PVx)으로 유지하기 위한 밸브 개방도(MV)가 100%가 되는 경우의 게인(Kh)을 산출한다. (III) The gain Kh when the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PVx is 100% is calculated.
Kh = PVx/{1.0-exp(-100.0/A)} …(11)Kh = PVx / {1.0-exp (-100.0 / A)} ... (11)
(Ⅳ) 마지막으로, 게인(K)이 Kh에 도달하기까지의 시간(Th)을 산출한다. (IV) Finally, the time Th until the gain K reaches Kh is calculated.
Th = nΔT(Kh-K2)/(K2-K1) …(12)Th = n? T (Kh-K2) / (K2-K1) (12)
한편, 도 1의 비선형성을 근사할 수 있는 함수이면, 지수 함수 이외에도 동일한 방법을 적용할 수 있다. 예컨대, 하기의 분수 함수이면 사칙 연산만으로 밸브 개방도와 유량의 비선형성을 기술할 수 있다. On the other hand, if the nonlinearity of Fig. 1 can be approximated, the same method can be applied in addition to the exponential function. For example, if the following function is a fractional function, the valve opening and the nonlinearity of the flow rate can be described only by arithmetic operation.
PV = K[{-A/(MV+B)}+C]PV = K [{- A / (MV + B)} + C]
= 1.0[{-3130.0/(MV+25.0)}+125.2] …(13) = 1.0 [{- 3130.0 / (MV + 25.0)} + 125.2] ... (13)
K1 = PVx/[{-A/(MV1+B)}+C] …(14)K1 = PVx / [{- A / (MV1 + B)} + C] ... (14)
K2 = PVx/[{-A/(MV2+B)}+C] …(15) K2 = PVx / [{- A / (MV2 + B)} + C] ... (15)
Kh = PVx/[{-A/(100.0+B)}+C] …(16)Kh = PVx / [{- A / (100.0 + B)} + C] ... (16)
식 (1)과 마찬가지로, 식 (13)의 함수는, 상수항(C = 125.2)과, 밸브 개방도(MV)에 관한 항과, 이들 각 항에 곱해지는 게인(K)에 의해 정의된다. 식 (13)∼식 (16)에 의하면, 매스 플로우 컨트롤러의 특성을 도 1과 동일한 도 3으로 나타낼 수 있다. 도 3의 곡선 cur1의 상태에 있어서의 게인(K1)은 1.0, 곡선 cur2의 상태에 있어서의 게인(K2)은 0.923, 곡선 cur3의 상태에 있어서의 게인(K3)은 0.846, 밸브 개방도(MV)가 100%가 된 경우(cur4)의 게인(Kh)은 0.596이다. 즉, 도 1의 예와 마찬가지로, 가동 시간에 비례하여 일정한 페이스로 게인(K)이 감소한다. Like the equation (1), the function of the equation (13) is defined by the terms relating to the constant term (C = 125.2) and the valve opening degree (MV) and the gain (K) multiplied by these terms. According to the expressions (13) to (16), the characteristics of the mass flow controller can be represented by the same Fig. 3 as in Fig. The gain K1 in the state of the curve cur1 in FIG. 3 is 1.0, the gain K2 in the state of the curve cur2 is 0.923, the gain K3 in the state of the curve cur3 is 0.846, the valve opening degree MV ) Is 100%, the gain (Kh) of (cur4) is 0.596. That is, as in the example of Fig. 1, the gain K decreases at a constant pace in proportion to the operating time.
다음으로, 본 실시예의 유량 제어 장치(매스 플로우 컨트롤러)의 구성에 대해 설명한다. 본 실시예의 유량 제어 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유로를 흐르는 유체의 유량을 계측하는 유량 계측부(1)와, 유량 계측부(1)에 의해 계측된 유량과 목표 유량(PVx)이 일치하도록 밸브를 조작하는 유량 제어부(2)와, 유량 제어 중에 유체의 유량이 미리 규정된 목표 유량(PVx)으로 유지되고 있을 때의 밸브 개방도(MV)를 취득하는 밸브 개방도 취득부(3)와, 유체의 유량을 목표 유량(PVx)으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간(Th)을 추정하는 불가 제어 시간 추정부(4)와, 불가 제어 시간 추정부(4)의 추정 결과에 관한 정보를 출력하는 추정 결과 출력부(5)를 구비한다. Next, the configuration of the flow control device (mass flow controller) of the present embodiment will be described. As shown in Fig. 4, the flow control device of the present embodiment is provided with a flow
다음으로, 본 실시예의 유량 제어 장치의 동작을 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 유량 제어 동작을 설명하는 흐름도, 도 6은 메인터넌스 시기 예측 동작을 설명하는 흐름도이다. Next, the operation of the flow rate control apparatus of this embodiment will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig. 5 is a flow chart for explaining a flow control operation, and Fig. 6 is a flowchart for explaining a maintenance timing predicting operation.
유량 계측부(1)는, 유로[도 7의 유로(105)]를 흐르는 유체의 유량을 계속적으로 계측한다(도 5 단계 S100). 이 유량 계측부(1)는, 도 7의 유체 센서(103)에 상당하는 것이며, 매스 플로우 컨트롤러에 설치되어 있는 주지의 구성이다. The flow
유량 제어부(2)는, 유량 계측부(1)가 계측한 유체의 유량과 예컨대 오퍼레이터에 의해 설정된 목표 유량(PVx)이 일치하도록 밸브[도 7의 밸브(104)]를 계속적으로 조작한다(도 5 단계 S101). 이 유량 제어부(2)에 대해서도, 매스 플로우 컨트롤러에 설치되어 있는 주지의 구성이다. The flow
이렇게 해서, 예컨대 오퍼레이터에 의해 장치의 동작 종료가 지시될 때까지(도 5 단계 S102에 있어서 YES), 단계 S100, S101의 처리를 미리 규정된 주기(예컨대 50 msec.)마다 반복해서 실행한다.In this way, for example, the processes of steps S100 and S101 are repeatedly executed at prescribed intervals (for example, 50 msec.) Until the end of operation of the apparatus is instructed by the operator (YES in step S102 of FIG. 5).
한편, 밸브 개방도 취득부(3)는, 유체의 유량이 목표 유량(PVx)으로 유지되고 있을 때의 밸브의 개방도(MV)(목표 유지 밸브 개방도)를 취득한다(도 6 단계 S200). 구체적으로는, 밸브 개방도 취득부(3)는, 일정 시간 전부터 현시점까지의 기간에 있어서 유량 계측부(1)가 계측한 유량과 목표 유량(PVx)의 편차의 절대값이 계속해서 규정값 이내인 경우에는, 유체의 유량이 목표 유량(PVx)으로 유지되고 있다고 판정하고, 현시점의 밸브 개방도(MV)를 취득한다. 일정 시간(t)(t<ΔT)의 값은, 규정된 값으로서 밸브 개방도 취득부(3)에 설정되어 있다.On the other hand, the valve opening
한편, 밸브 개방도 그 자체를 검출해도 좋으나, 실상은 엄밀한 밸브 개방도를 검출하는 것은 아니며, 유량 제어부(2)로부터 밸브에 출력되는 신호(예컨대 밸브 개방도 지시 신호 혹은 밸브 구동 전류)를 취득하고, 이 신호를 기초로 밸브 개방도를 판단하면 된다.On the other hand, although the valve opening degree itself may be detected, the actual valve opening degree is not detected, and a signal (for example, valve opening degree indicating signal or valve driving current) output to the valve from the flow
다음으로, 불가 제어 시간 추정부(4)는, 미리 규정된 시간 간격으로 취득되는 밸브 개방도(MV)의 변화에 기초하여, 밸브 개방도(MV)가 상한(예컨대 100%)에 도달하여, 유체의 유량을 목표 유량(PVx)으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간(Th)을 추정한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 불가 제어 시간 추정부(4)는, 게인(K1)을 산출하는 제1 게인 산출부(40)와, 게인(K2)을 산출하는 제2 게인 산출부(41)와, 게인(Kh)을 산출하는 제3 게인 산출부(42)와, 시간(Th)을 산출하는 시간 산출부(43)로 구성된다.Next, the incapacity control
불가 제어 시간 추정부(4)의 제1 게인 산출부(40)는, 시간(Th)을 추정하고자 하는 현시점보다 nΔT 시간 전의 게인(K1)을 식 (9)에 의해 산출한다(도 6 단계 S201). 상기한 바와 같이, 식 (9)의 MV1은, nΔT 시간 전에 밸브 개방도 취득부(3)에 의해 취득된 밸브 개방도(MV)이다. 식 (9)의 계수 A는, 규정된 값으로서 불가 제어 시간 추정부(4)에 설정되어 있다. 이 계수 A를 파악하기 위해서는, 예컨대 유량 제어 장치의 유량 시험을 사전에 행하여 계수 A의 값을 조사해 두면 된다. The first
계속해서, 불가 제어 시간 추정부(4)의 제2 게인 산출부(41)는, 시간(Th)을 추정하고자 하는 현시점의 게인(K2)을 식 (10)에 의해 산출한다(도 6 단계 S202). 상기한 바와 같이, 식 (10)의 MV2는, 현시점에서 밸브 개방도 취득부(3)에 의해 취득된 최신의 밸브 개방도(MV)이다. Subsequently, the second
또한, 불가 제어 시간 추정부(4)의 제3 게인 산출부(42)는, 목표 유량(PVx)에 기초하여, 현시점보다 앞의 시점에서 밸브 개방도(MV)가 상한에 도달할 때의 게인(Kh)을 식 (11)에 의해 산출한다(도 6 단계 S203). The third
그리고, 불가 제어 시간 추정부(4)의 시간 산출부(43)는, 게인(K1, K2, Kh)과 시간(nΔT)에 기초하여, 현시점으로부터 불가 제어 상태가 되기까지의 시간(Th)을 식 (12)에 의해 산출한다(도 6 단계 S204). 이상으로, 불가 제어 시간 추정부(4)의 처리가 종료된다.The
추정 결과 출력부(5)는, 불가 제어 시간 추정부(4)의 추정 결과를 출력한다(도 6 단계 S205). 추정 결과의 출력 방법으로서는, 예컨대 시간(Th)의 수치 표시, 시간(Th)에 기초하는 경보 출력, 추정 결과의 정보의 외부로의 송신 등이 있다. 경보 출력의 경우에는, 시간(Th)이 미리 규정된 임계값 시간 미만(예컨대 48시간 미만)이 되었을 때에, 경보를 알리는 LED를 점등시키도록 하면 된다. The estimation
밸브 개방도 취득부(3)와 불가 제어 시간 추정부(4)와 추정 결과 출력부(5)는, 예컨대 오퍼레이터에 의해 장치의 동작 종료가 지시될 때까지(도 6 단계 S206에 있어서 YES), 단계 S200∼S205의 처리를 소정의 주기(ΔT)(예컨대 24시간)마다 반복해서 실행한다.The valve opening
이상에 의해, 본 실시예에서는, 유량 제어 장치 및 그 관련 기기(유로에 설치된 필터 등)에 대해 메인터넌스가 필요해지는 시기[불가 제어 상태가 되기까지의 시간(Th)]를 예측할 수 있다. 오퍼레이터는, 유량 제어 장치의 추정 결과에 기초하여, 언제쯤 교정 등의 메인터넌스가 필요해지는지를 예측할 수 있게 되기 때문에, 반도체 제조 장치 등을 가동 관리하기 쉬워진다. As described above, in the present embodiment, it is possible to predict when the maintenance of the flow control device and its associated equipment (filter installed in the flow path, etc.) (maintenance time Th until the control state becomes inaccessible) is required. The operator can predict when the maintenance such as calibration should be required based on the estimation result of the flow rate control apparatus, so that the operator can easily manage the semiconductor manufacturing apparatus and the like.
한편, 불가 제어 시간 추정부(4)는 nΔT 시간 전(n은 1 이상의 정수)의 게인(K1)을 산출하지만, 밸브 개방도 취득부(3)는 주기(ΔT)마다 밸브 개방도(MV)를 취득하기 때문에, 정수 n은 여러 가지 값을 취할 수 있다. 또한, 유체의 유량이 목표 유량(PVx)으로 유지되고 있지 않다고 밸브 개방도 취득부(3)가 판정한 시점에서는 밸브 개방도(MV)를 취득할 수 없어, 이 시점의 밸브 개방도(MV)의 데이터가 누락되게 된다. 또한, 불가 제어 상태가 되기까지의 시간(Th)을 적절히 추정하기 위해서, 시간(nΔT)은 지나치게 길지 않고 지나치게 짧지 않은 적당한 범위인 것이 바람직하다. On the other hand, the unreliable control
따라서, 불가 제어 시간 추정부(4)는, 시간(Th)을 추정하고자 하는 현시점보다 nΔT 시간만큼 과거의 시점 중, 밸브 개방도 취득부(3)가 밸브 개방도(MV)를 취득할 수 있었던 시점이고, 또한 규정된 범위 내에서 가장 새로운 시점의 nΔT를 채용하여, 이 nΔT에 대해 식 (9), 식 (12)의 계산을 실시하면 된다. Therefore, the incapacity control
또한, 불가 제어 시간 추정부(4)는, 식 (9), 식 (10), 식 (11) 대신에, 식 (14), 식 (15), 식 (16)을 이용하여 게인(K1, K2, Kh)을 산출하도록 해도 좋다. 식 (14), 식 (15), 식 (16)의 계수 A, B, C는, 규정된 값으로서 불가 제어 시간 추정부(4)에 설정되어 있다. 이 계수 A, B, C를 파악하기 위해서는, 예컨대 유량 제어 장치의 유량 시험을 사전에 행하도록 하면 된다. The unreceivable control
또한, 본 실시예에서는, 목표 유량(PVx)이 일정한 것을 상정하고 있으나, 목표 유량(PVx)이 도중에 변경되는 경우도 있을 수 있다. 도 6의 처리는 목표 유량(PVx)이 일정한 값인 채로 유지되는 것을 상정하고 있는 처리이기 때문에, 목표 유량(PVx)이 도중에 변경된 경우에는, 목표 유량(PVx)마다 도 6의 처리를 실행하면 된다. 예컨대 목표 유량(PVx) = 60.0%로부터 PVx = 50.0%로 변경된 경우에는, PVx = 60.0%일 때에 취득한 밸브 개방도(MV)의 데이터를 사용하지 않고, PVx = 50.0%로 변경된 이후의 밸브 개방도(MV)의 데이터를 이용하여 도 6의 처리를 실행하게 된다.Although the target flow rate PVx is assumed to be constant in this embodiment, the target flow rate PVx may be changed on the way. 6 is a process in which the target flow rate PVx is assumed to be maintained at a constant value. Therefore, when the target flow rate PVx is changed on the way, the process of FIG. 6 may be executed for each target flow rate PVx. For example, when the target flow rate PVx is changed from 60.0% to PVx = 50.0%, the data of the valve opening degree MV obtained when PVx = 60.0% is not used and the valve opening degree after PVx = 50.0% 6 using the data of the motion vector MV.
또한, 본 실시예에서는, 도 4에 도시된 구성을 모두 유량 제어 장치(매스 플로우 컨트롤러) 내에 설치하고 있으나, 이것에 한하는 것은 아니다. 밸브 개방도 취득부(3)와 불가 제어 시간 추정부(4)와 추정 결과 출력부(5)를 메인터넌스 시기 예측 장치로서, 상위 기기[예컨대 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)]에 설치하고, 유량 계측부(1)와 유량 제어부(2)를 포함하는 일반적인 마이크로 플로우 컨트롤러와 조합하여 사용하도록 해도 좋다. In the present embodiment, all of the structures shown in Fig. 4 are provided in the flow rate control device (mass flow controller), but the present invention is not limited to this. The valve opening
본 실시예에서 설명한 유량 제어 장치는, CPU(Central Processing Unit), 기억 장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와, 이들 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 마찬가지로, 밸브 개방도 취득부(3)와 불가 제어 시간 추정부(4)와 추정 결과 출력부(5)로 이루어지는 메인터넌스 시기 예측 장치는, 컴퓨터와 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 각각의 장치의 CPU는, 각각의 기억 장치에 저장된 프로그램에 따라 본 실시예에서 설명한 처리를 실행한다. 이에 의해, 본 실시예의 메인터넌스 시기 예측 방법을 실현할 수 있다. The flow rate control device described in this embodiment can be realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. Likewise, the maintenance time predicting device including the valve opening
본 발명은 유량 제어 장치와 그 관련 기기에 대해 메인터넌스가 필요해지는 시기를 예측하는 기술에 적용할 수 있다. The present invention can be applied to a technique for predicting a time when maintenance of a flow control device and its related equipment is required.
1: 유량 계측부
2: 유량 제어부
3: 밸브 개방도 취득부
4: 불가 제어 시간 추정부
5: 추정 결과 출력부
40∼42: 게인 산출부
43: 시간 산출부1: Flow measuring part 2: Flow control part
3: valve opening degree acquisition section 4:
5: estimation
43: Time calculation unit
Claims (10)
상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 관계를 근사한 함수와, 미리 규정된 시간 간격으로 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 유체의 유량을 상기 목표 유량으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하도록 구성된 불가 제어 시간 추정부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 메인터넌스 시기 예측 장치. A valve opening degree acquiring section configured to acquire an opening degree of the valve when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate during flow rate control for controlling the flow rate of the fluid using a valve;
A control unit for controlling the flow rate of the fluid based on the approximate relation between the opening of the valve and the flow rate of the fluid and the change in the opening degree of the valve acquired at a predefined time interval, Lt; RTI ID = 0.0 > time < / RTI >
And estimating the maintenance time.
상기 불가 제어 시간 추정부는, 상기 게인이 시간의 경과에 따라 감소한다고 가정했을 때에 상기 함수로부터 얻어지는 수식과, 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하는 것을 특징으로 하는 메인터넌스 시기 예측 장치. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the function is defined by at least a term relating to the degree of opening of the valve and a gain which is a numerical value multiplied by this term,
Based on the equation obtained from the function and the change in the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquisition section when it is assumed that the gain decreases with passage of time, And estimates the time until the control state is reached.
상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하고자 하는 현시점보다 과거의 시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득된 상기 밸브의 개방도에 기초하여, 이 과거의 시점의 상기 게인을 산출하는 제1 게인 산출부와,
현시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득된 상기 밸브의 개방도에 기초하여, 현시점의 상기 게인을 산출하는 제2 게인 산출부와,
상기 목표 유량에 기초하여, 현시점보다 앞의 시점에서 상기 밸브 개방도 취득부에 의해 취득되는 상기 밸브의 개방도가 상한에 도달할 때의 상기 게인을 산출하는 제3 게인 산출부와,
상기 제1, 제2, 제3 게인 산출부에 의해 산출된 게인과 상기 과거의 시점으로부터 현시점까지의 시간에 기초하여, 상기 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 산출하는 시간 산출부
로 구성되는 것을 특징으로 하는 메인터넌스 시기 예측 장치. The apparatus as claimed in claim 3,
Calculating the gain at the time point of the past based on the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section at a point in time past the current point of time for estimating the time until the control point becomes the disabling control state, A gain calculator,
A second gain calculating section for calculating the present gain at the present time based on the degree of opening of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section at present;
A third gain calculating section for calculating the gain when the opening degree of the valve acquired by the valve opening degree acquiring section reaches the upper limit at a point in time before the current point based on the target flow rate;
A gain calculator for calculating a gain of the gain control unit based on a gain calculated by the first, second and third gain calculators and a time from the past time point to a current time point,
Wherein the maintenance time predicting unit is configured to predict the maintenance time.
상기 유로에 설치된 밸브와,
상기 유량 계측부에 의해 계측된 상기 유량과 미리 규정된 목표 유량이 일치하도록 상기 밸브를 조작하는 유량 제어부와,
제1항 또는 제2항에 기재된 메인터넌스 시기 예측 장치
를 구비하고,
상기 메인터넌스 시기 예측 장치의 상기 밸브 개방도 취득부는, 상기 유로에 설치된 상기 밸브의 개방도를 취득하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치. A flow rate measuring section for measuring a flow rate of the fluid flowing through the flow path,
A valve provided in the flow path,
A flow rate control unit operable to operate the valve so that the flow rate measured by the flow rate measurement unit matches a predetermined target flow rate,
The maintenance time predicting apparatus according to claim 1 or 2,
And,
Wherein the valve opening degree acquiring section of the maintenance time predicting device acquires an opening degree of the valve installed in the flow path.
상기 밸브의 개방도와 상기 유체의 유량의 관계를 근사한 함수와, 미리 규정된 시간 간격으로 취득되는 상기 밸브의 개방도의 변화에 기초하여, 상기 유체의 유량을 상기 목표 유량으로 유지할 수 없는 불가 제어 상태가 되기까지의 시간을 추정하는 제2 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인터넌스 시기 예측 방법.A first step of acquiring an opening degree of the valve when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate during flow rate control for controlling the flow rate of the fluid using a valve;
A control unit for controlling the flow rate of the fluid based on the approximate relation between the opening of the valve and the flow rate of the fluid and the change in the opening degree of the valve acquired at a predefined time interval, The second step of estimating the time until
And estimating a maintenance time of the vehicle.
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