KR970007065B1 - 진단 가스 감시 방법 - Google Patents

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유니온 카바이드 인더스트리얼 개시즈 테크놀로지 코포레이션
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Abstract

내용없음

Description

진단 가스 감시 방법
제1도는 본 발명의 진단 가스 감시 시스템 전체의 개략적 블록선도.
제2도는 제1도의 불순물 분석기 모듈(module)을 더욱 상세하게 나타낸 블록선도.
제3A도 내지 제3F는 탄화수소 불순물 분석기와 연관된 불꽃 이온화 검출기로부터 분석 자료를 진단하는 루울 베이스(rule base) 프로그램의 논리 순서도.
제4A도와 제4B도는 제1도의 전문가 시스템 쉘(expert system shell)을 조작하는 명령 프로그램의 논리 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
18 : 가스 표본 20 : 가스 감시 시스템
21 : 공정 분석기 시스템 23 : 입/출력 모듈
24 : 산소 분석기 25 : 내장형 컴퓨터
35 : 수분 분석기 40 : H2/CO 분석기
45 : CO2분석기 50 : THC 분석기
90 : 전문가 시스템 92 : 전문 쉘
93 : 루울 프로그램 94 : 명령 프로그램
본 발명은 공정 가스 스트리임(stream)의 가스 흐름을 연속적으로 감시하는 공정에 관한 것으로, 더 상세하게는 공정 가스 스트리임 중에서 가스 불순물 수준을 분석하고, 그리고 분석한 틀린 조건을 판정하고, 그리고 각각의 틀린 조건을 보정하도록 보정 작용을 하는 오퍼레이터를 제공한 공정에 관한 것이다.
초고순도의 가스는 현재 반도체와 광 섬유와 같은 많은 재료 및 장치를 제조하는데 있어서 극히 중요하다. 이들 장치의 특성은 중요하게는 공정 가스의 순수 순도에 좌우되어서 목적한 제품을 성공적으로 제조해내기 위해서는 공정 가스 스트리임 중에 불순물을 연속적으로 감시할 필요가 있다. 예를 들어 질소의 공정 가스 스트리임 중에 존재할 수도 있는 불순물, 예컨대 수소와 이산화탄소와 같은 가스를 감소시키는 것이다. 이들 불순물 중 가장 주요한 이산화탄소는 벌크(bulk) 액체 질손내에 존재한다. 현지 공장으로부터의 질소는 낮은 수준의 수소와 이산화탄소를 포함할 것이다. 그렇지만 반도체 제조업자의 예측은, 앞으로는 가스상의 불순물 또는 고체 입자를 나타내는 오염물이 200ppb(10억분의 1부)만큼 낮은 미량의 불순물 수준도 제조 공정에 있어서는 중대하게 해를 미치게 된다는 것이다. 이들 불순물의 오염 수준에서 공정 분석기에는 자료를 평가하는 오퍼레이터의 기술 및 전문 지식이 상당하게 필요하게 된다. 오퍼레이터는 단순하게 틀린 자료로부터 실제 문제를 판정하도록 자료들을 구별하기 위해 통상적인 분석기에 의해 생성된 자료를 평가하기 위해서는 기계 결합의 진단, 분석기의 검량, 및 자료 분석의 분야에서 상당한 경험을 가지고 있어야만 한다.
현재 공정 가스의 연속적 감시는 목적한 불순물을 감시하는 독립 분석기를 사용하고 있다. 공정 반응기 안에서 공급 가스 스트리임을 감시하는 분석 시스템은 미합중국 특허 제4,891,186호에 기술되어 있으며 본원에 참조된다. 이 시스템은 공급 가스 스트리임으로부터 각각의 가스 표본을 분리하여 분석하기 위해 다수의 가스 분석기를 사용하고 있고, 그리고 각각의 분석을 위해 가스 표본을 조종하는 흐름 제어 밸브를 포함하고, 그리고 분석되지 않은 가스 표본을 배출한다. 또한, 선형적인 분석 시스템은 자료 습득과 디스플레이를 위한 컴퓨터를 구비할 수도 있다.
공정 가스 스트리임 중에, 목적한 불순물 수준에서 불순물 검색을 위해 시판용의 복잡한 분석 장치가 쓰이지만, 오퍼레이터의 광범위한 관여없이는 분석된 현상으로부터 공정 업셋(upset)을 구별하는 능력은 크게 제한된다. 공정 가스 중에서 검색되지 않은 임의의 미량의 불순물의 증가는 극히 유해할 수 있고, 그리고 외부적 사건 또는 자료를 전송함에 있어서의 순간적인 "잘못된 전기적 신호"로 인한 미량의 불순물의 "외견상" 증가는 제조 조작시 존재하지도 않는 문제의 정정을 못하게 할 수도 있다는 점에서 더욱 더 유해할 수 있다. 상기 실제적 또는 "외견상 문제"는 컴퓨터 또는 분석기 기능 불량, 적당하지 않은 검량, 디자인 파라메터 또는 단순하고 정확하지 않은 자료 분석의 조작 외형에 기인될 수도 있다. 본질적으로, 시판용으로 구입이 용이한 공정 분석기를 사용하여 생성된 분석 자료의 유해성을 평가하기 위한 능력은 분석 자료 그 자체만큼 중요하다.
본 발명은 공정 가스 스트리임 중 O2, N, Ar 또는 H2의 미량의 오염물을 연속적으로 분석하고, 그리고 상기 공정 가스 스트리임 중 그러한 미량의 오염물을 나타내는 자료를 판정, 저장 및 기록하고, 틀린 분석 자료를 판정하도록 저장된 자료를 분석하고, 그리고 상기 틀린 분석 자료를 야기시키는 조건을 보정하는 보정 작용을 판정하는 방법으로서, 표본 가스의 스트리임을 제공하도록 상기 공정 가스를 채취하는 단계와, O2, H2, CO, CO2, 탄화수소, 수분(H2O) 및 미립자 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 미량의 오염물의 존재를 결정하도록 상기 공정 가스를 선택하는 것과는 구별하여 표본 가스의 상기 스트리임을 다수의 분석기를 통해 통과시키는 단계와, 각각의 미량의 오염물을 좃6하면서 상기 공정 가스 스트리임 중 각각의 미량의 오염물에 대한 불순물 수준에 상응하는 각 분석기의 출력 신호를 생성하는 단계와, 하나 또는 그 이상의 상기 분석기의 조작 신호에 대응되는 분석기조작의 미리 신택된 파라메터를 나타내는 상태 신호를 생성하는 단계와, 상기 상태 신호와 출력신호를 자료값의 형태로 저장하기 위해 컴퓨터에 전송하는 단계와, 다른 문제에 대응하는 상황을 형성하도록 배열된 다수의 루울로 구성된 전무가 시스템 루울 베이스 프로그램을 사용하여 문제의 존재를 판정하기 위해 상기 자료값을 분석하는 단계와, 전문가 시스템 쉘을 사용하여 상기 자료값이 한계치 밖에 있거나 또는 존재하지 않을 때를 인식하여 각 문제에 따라 상기 루울 베이스 프로그램을 실행하는 단계와, 미리 선택된 다수의 문제 조건에 대한 보정 작용의 파일을 저장하는 단계와, 상기 전문가 시스템 쉘은 예정된 체계와 선형의 시퀀스로 있는 상기 루울 베이스 프로그램의 상기 루울을 시험할 것인가를 선택하게 하는 단계와, 및 상기 보정 작용의 파일에서 하나 또는 그 이상의 미리 선택된 보정 작용으로 상기 루울 베이스 프로그램의 실행에 의해 판정된 문제를 조정하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 바람직한 실시예와 함께 보다 상세히 하면 다음과 같다.
제 1도 및 제 2 도에 도시한 바와 같이, 현지 공장 또는 벌크 가스 탱크(도시하지 않았음)로부터 이송된 벌크 가스(10)의 공급물은 공급선(16)을 통해 사용자에게 용이한 생성물로서 이송되는 고순도 가스의 공급물을 형성하도록 정화기(12)를 통해 공급된다. 고순도 가스(14)는 예를 들어 질소, 산소, 아르곤 및 수소와 같은 하나 또는 그 이상의 가스를 포함한다. 전형적인 불순물은 물, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 탄화수소 및 미립자 재료를 포함할 수도 있다. 미립자 재료는 금속성 입자 또는 먼지와 같은 부유 고체일 수도 있다. 탄화수소는 고순도 가스를 생성하는 저온 기계류 또는 분배 배관을 세착하는데 사용되는 용매로 인해 존재할 수도 있다. 가스 불순물은 0.02 미크롱에서 감지할 수 있는 미립자 재료로 1ppm 이하의 낮은 수준에서 감지할 수 있어야 한다.
가스 표본(18)은 가스 감시 시스템(20) 중에서 분석을 위해 공급선(16)으로부터 회수된다. 또한, 제2가스 표본(22)은 미립자 재료의 분석을 위해 공급선(16)으로부터 회수된다. 가스 표본 스트리임(18)의 압력을 조절하기 위해 압력조절기(15)가 사용된다. 가스 감시 시스템(20)은 공정 분석기 시스템(21), I/O 모듈(23) 및 내장형 컴퓨터(25)를 구비한다. 제2도에서 더 상세하게 도시한 바와 같이 공정 분석기 시스템(21)은 단일 분석기(45)에 의해 분배되는 수소와 일산화탄소를 제외한 각각의 특정한 미량 오염물을 분석하는데 쓰이는 다수의 공정 분석기(24, 35, 40, 45, 50, 61 및 62)를 구비한다. 시판용 공정 분석기는 수분, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 탄화수소 및 미립자를 검출하는데 쓰인다.
제2도에 나타낸 바와 같은 산소 분석기(24)는 Teledyne Inc.사에서 구입할 수 있는 산소에 대해 특정한 수성 전해질을 사용한 전기화학적 변환기를 결합한 산소 공정 분석기를 사용할 수 있다. 이 전기화학 셀(cell)은 산소가 화학적으로 재반응하여 소량의 전기가 흐르도록 하는 작은 베테리와 같이 작용한다. 전해질 중에서 캐소우드와 아노드 사이의 전류 흐름은 산소 농도와 직접 비례한다. 상기 분석기의 검량은 "스팬(span) 가스"(19)의 표본 및 가스 표본(18)을 대신해서 제로(Zero) 가스의 표본(21)을 O2분석기(24)을 통해 통과시킴에 의해 이루어진다. "스팬 가스"는 가스 불순물의 고정된 수준을 갖는 실린더형과 같은 고정된 공급부로부터의 가스 표본이다. 스팬 가스는 분석기(24)를 검량하는 표준으로서 사용한다. 다른 스팬 가스 표본은 가스 감시 시스템(20)에서 각 분석기에 대한 표준으로서 사용된다. 스팬 가스의 이송은 차단 밸브(26)에 의해 제어된다. 차단 밸브(26)은 내장형 컴퓨터(25)로부터 솔레노이드 제어되거나 또는 오퍼레이터에 의해 분리하여 제어될 수도 있다. "제로 가스"의 표본(21)은 정제된 가스 표본을 생성하도록 가스 표본(18)을 게터(getter)(27)을 통해 통과시킴에 의해 수득된다. 제로 불순물 가스 표본(21)은 차단 밸브(29)을 제어하여 O2분석기(24)로 공급된다. 스팬 가스 차단 밸브(26)와 제로 가스 차단 밸브(29)는 가스 감시 시스템(20)에서 내장형 컴퓨터(25)에 의해 제어되어 조작된다. 검량할 스팬 및 제로 가스 표본은 검정용 프로그램에 따라 분석기(24)로 검량하기 위해 연속적으로, 그리고 미리 결정된 시간 간격으로 공급하였다. 가스 감시 시스템(20) 중에서 모든 다른 분석기에는 컴퓨터 O2분석기(24)를 제어한 것과 실질적으로 동일한 방법으로 검량할 스팬 또는 제로 가스의 표본이 차단 밸브를 통해 공급된다. 검량 시퀀스가 완결될 때, 가스 표본(18)은 내장형 컴퓨터가 제어하여 각각의 분석기에 공급된다. 산소 분석기(24)에 공급된 가스 표본(18)은 차단 밸브(23)에 의해 제어된다. 표본 가스 스트리임(18)은 배출 매니폴드(manifold)(32)를 통해 배출된다.
수분 분석을 위해서는 Dupont corporation에서 구입할 수 있는 Dupont 5700과 같은 시판용 수분 분석기(35)가 사용될 수도 있다. 분석기(35)는 액체-유리 가스 중 미량의 수증기 농도를 측정할 수 있는 마이크로프로세서 제어기기이다. 이 센서는 얇은 흡습막으로 피복된 압선 결정(crystal) 발진기이다. 제2의 피복되지 않은 결정 발진기가 기준으로서 사용된다. 수분이 작용 결정과 접촉할 때, 이것은 작용 결정이 셋팅된 주파수 비를 감쇠시키는 피복물 질량이 변경된다. 30초마다 가스 표본은 건조 및 습윤값 사이의 델타값을 얻도록 결정하는 통해 건조 가스로 변경된다. 작용되는 결정의 주파수와 기준 결정의 주파수를 혼합하여 수분 함량에 비례하는 전체 발진 신호를 형성한다. 마이크로프로세서로 판독하여 ppm으로 전환한다. H2O 스팬과 제로 가스 감량 표본(33, 34)의 공급물은 솔레노이드 차단 밸브(37, 38)에 의해 각각 제어된다. 가스 표본 스트리임(18)은 솔레노이드 차단 밸브(36)에 의해 제어된다.
H2/CO 분석기(30)는 가스 표본 성분이 컬럼오븐 안에서 크로마토그래피로 분리되고, 수은 수증기가 생성되는 반응을 형성하도록 가열된 산화 수은 베드(bed)로 통과되는 마이크로 프로세서 제어 가스 크로마토그래피로 구성된 시판용의 공용 분석 환원 가스 분석기이다. 이 수은 수증기는 자외선 광도계를 통해 통과되어 반응을 측정한다. H2/CO 분석기(40)은 각각 솔레노이드 제어 차단 밸브(43 및 44)를 통해 통과된 스팬 및 제로 가스 표본(41 및 42)과 솔레노이드 제어 차단 밸브(46)을 통해 공급된 가스 표본 스트리임(18)을 검량한다.
CO2분석기(45)는 Horiba Corporation에서 시판되는 구입이 용이한 비분산 적외선 분석기이다. 이 분석기는 표본 가스 및 N2와 같은 고순도 표준 가스를 교대로 분석기 중의 셀로 지향하는 로터리 밸브가 결합되어 교차 흐름 조절 기술로 조작한다. 셀에 의해 흡수된 적외선 에너지의 양은 표본 가스와 기준가스 사이의 CO2농도의 측정치인 출력 신호로 전송한다. 검량을 위해서 스팬 및 제로 가스 표본은 컴퓨터(25)로 제어하여 솔레노이드 제어 밸브(47 및 48)틀 통해 공급된다. 가스 표본(18)은 솔레노이드 제어 밸브(49)를 통해 공급된다.
가스 표본 스트리임(18) 중에 존재하는 탄화수소는 불꽃 이온화 탄화수소 총량 분석기(total hydrocarbon analyzer) "THC"(50)을 사용하여 검색된다. 바람직한 THC 탄화수소 분석기는 Bweckman Instruments로부터 시판되는 Beckman 400A이다. 이것은 버너 불꽃을 통해 조절된 흐름의 표본 가스 스트리임(18)을 통과시킴에 의해 감지를 수행한다. 표본 스트리임 탄화수소의 이온화는 스트리임이 불꽃 생성 전자와 양이온에 의해 가열될 때 일어난다. 이온은 전기 측정 회로에서 전류를 생성하는 편극된 전극에 의해 수집된다. 이 전류는 탄소 원자가 불꽃으로 들어가는 비율(탄화수소를 계수)에 비례하고, 그리고 표본 가스 중 탄화수소 농도 측정치로서 디지탈 판독 정보(52)로 전환된다. 이 분석기(50)는 또한 불꽃 정지에 대비하여 자동 연료 차단 밸브(도시하지 않았음)을 구비한다. 불꽃 정지 상태 신호(54)가 생성되어 불꽃 발생 오류 조건을 판정한다. 스팬과 제로 가스 표본은 표본 가스 스트리임(18)이 차단 밸브(89)을 통해 공급되면서 솔레노이드 조작 차단 밸브(56, 58)를 통해 "THC" 탄화수소 총량 분석기에 공급된다.
분리 가스 표본(22)는 공급선(16)으로부터 미립자 재료 분석기로 유도된다. 이 가스 표본(22)은 양쪽이 평행하게 조작되는 표준 레이저 입자 계수기 "LPC"(61)와 응결핵 계수기 "CNC"(62)를 구비하는 분석 시스템 입자 계수기에 공급된다. 레이저 계수기(61)는 상기 1 미크롱 크기의 입자를 계수하고, 그리고 계수된 입자 크기를 측정하는 수동 공동 레이저를 사용하는 표준 광 산란 기초 입자 계수기이다.
응결핵 계수기(62)는 고정된 표본 체취 속도로 0.02 미크롱 이상의 각각의 입자를 계수한다.
응결핵 계수기(62)로부터의 입자 계수 자료는 하나의 펄스가 각각의 입자 계수에 대응되는 펄스를 갖는 펄스 출력(63)으로서 제공된다. 응결핵 계수기(62)로부터의 추가되는 아날로그 출력(64, 65)는 표본 흐름 속도와 기계 상태를 각각 판정한다.
레이저 계수기(16)는 디지털 정보를 통상적인 RS-232C 포오트에 의해 내장형 컴퓨터(25)에 직접 제공한다. 상태 정보(66)은 미립자 계수 자료 이외에 레이저 출력 기준 전압, 기계 온도 및 호흠/흐름이 없는 오류 상태를 판정한다.
각 가스 분석기(24, 35, 40, 45 및 50)는 각각의 분석된 가스의 불순물 수준을 나타내는 아나로그 출력신호(70, 71, 72, 73 및 74)를 제공한다. 또한, 가스 분석기는 분석기와 관련된 특정한 오류 조건을 판정하도록 상태 출력 신호를 제공한다. 예를 들어 O2분석기(24)는 이 O2분석기가 조작의 지정된 범위에서 조작되는지 아닌지를 지시해주는 상태 출력 신호(76)를 제공한다. 범위 밖에서의 조작은 오류 조건이다. 이 아날로그 출력 신호(70, 71, 72, 73 및 74)는 아날로그 신호에 상응하는 디지털 신호(4개의 디지트수)로 전환하기 위해 아날로그를 디지털로 전환하는 전환기(도시하지 않았음)을 구비하는 입출력 인터페이스(lnterface) 모듈(23)에 의해 가변 전압 신호로서 공급된다. 또한, 분석기로부터의 상태 입력 신호와 미립자 계수기로부터의 자료 입력 신호는 입출력 인터페이스 모듈(23)로 공급된다. 입출력 인터페이스 모듈(23)은 입출력 인터페이스(23)에 대한 각 입력 체널을 위한 자료 입력(81)을 컴퓨터(25)에 제공한다. 기계가 이진 형태로 직접 자료를 생성하는 경우에는 이것은 통상적인 RS-232 포오트를 통해 컴퓨터(25)에 직접 공급된다. 이것은 레이저 입자 계수가(61)로부터 공급된 입자 계수 신호일 경우이다. 그러나, 응결핵 계수기 출력(63)은 펄스 신호이며, 그리고 응결핵 계수기(62)로부터의 디지털 상태 출력(64, 65)은 표본 흐름 속도와 기계 상태를 각각 나타내는 아날로그 신호이다.
그밖의 상태 입력(82∼86)은 각 가스 분석기(24, 35, 40, 45 및 50)에 대한 각각의 입력을 나타내는 상태 신호를 제공하기 위해 압력 게이지 P1∼P5로부터 제공된다. 상태 입력(82∼86)은 입/출력 인터페이스 모듈(23)로 공급되고, 그리고 내장형 컴퓨터(25)에 이전 형식으로 전송된다. 또한, 전기 지원 유틸리티(도시하지 않았음)는 각 가스 분석기 및 입자 계수기에 각각 동력을 공급하기 위해 제공된다. 각 분석기(도시하지 않았음)에 대한 전기 동력은 상태 입력 신호(도시하지 않았음)로서 입출력 인터페이스 모듈(23), 그리고 차례로 내장형 컴퓨터(25)에 제공되어 이용될 수 있다. 내장형 컴퓨터(25)는 입출력 모듈(23)로부터의 특정 정보를 아날로그 정보 또는 상태적 정보에 각각 대응하는 적절한 공학 단위로 나타내어질 수도 있는 대응자료 값으로 전환되도록 프로그램된다. 이 컴퓨터(25)는 전문가 시스템(90)에 의해 접근하도록 저장된 미리 결정된 기억 장소에 대응하는 각 자료값에 대해 변수 또는 표지명을 지정한다. 입력 자료 정보에 대응하는 자료값은 컴퓨터(25) 내부에 저장되거나 또는 자료 파일 보관을 위해 분리된 PC 컴퓨터(91)에 저장될 수도 있다. 입력 자료의 공학 단위로의 전환은 편리하며, 이 조작을 수행하도록 몇몇의 컴퓨터 프로그램은 시판되고 있다. 이 파일 보관 컴퓨터는 자체 프린터(112)와 디스플레이를 갖는 전용 키보드(110)를 사용하여 전문가 시스템(91)에 의해 접근될 수도 있다.
전문가 시스템은 가스 분서기와 입자 계수기로부터 측정된 자료 및 오류조건을 정정하기 위한 보정작용을 판정하여 제공하도록 하는 상태 입력을 해석하는 능력이 제공된 개선된 프로그램이다. 전문가 시스템(90)은 전문가 시스템 쉘(92), 루울 베이스 프로그램(93), 명령 프로그램(94) 및 스크린 파일(95)로 구성된다. 추가로 그래픽 지원 프로그램 및 자료 파일과 같은 지원 파일이 또한 포함될 수도 있다. 전문가 시스템(90)은 바람직하게는 내장형 컴퓨터(25)로부터 분리된 독립형 PC 컴퓨터(96)와 파일 보관 PC 컴퓨터(91)에서 조작하도록 프로그램된다.
전문가 시스템 쉘(92)은 정상적으로는 인간 전문가에 의해 결정되는 결론에 도달하기 위한 지식 베이스로부터의 지식 표현을 사용하는 구입이 용이한 컴퓨터프로그램이다. 지식 표현의 공통적 형태는 논리적 루울을 토대로 한 TRUE와 FALSE 중 하나로 결정하는 선택적인 규정가능한 그룹들 중에서 선택하는 임의의 문제를 위한 IF… THEN 형태의 루울이다. 이 루울은 선택을 정확하게 하는 상대적 가능성을 포함할 수도 있다. 전문가 시스템 쉘(92)에는 이 쉘(92)이 컴퓨터(96)에서 실행하기 위한 고수준의 컴퓨터로 실행할 수 있는 이원 언어로 전환되는 쉘에 의해 제공된 언어 구성을 실행하기 위한 번역기 또는 컴파일러가 결합된다. 이 쉘은 본 발명에서의 루울 베이스 프로그램에 의해 나타내어지는 지식 베이스를 제공하기 위한 구분 및 구조를 규정한다.
본 발명을 실사하는데 사용되는 바람직한 전문가 시스템 쉘(92)는 EXSTS Inc.에서 시판되는 보편화된 전문가 시스템 패키지인 "EXSYSP Professional"이다. 본 발명에 따라서 전문가 시스템 쉘(92)는 루울 베이스 프로그램(93)을 실행시키도록 명령 프로그램 (94)에 따라 조작된다. 명령 프로그램(94)는 루울을 실행하는 예정된 시퀀스를 따르도록 전문가 시스템 쉘(92)을 조정하는데, 즉 이것은 루울 베이스 프로그램(93)에서의 루울에 대한 체계를 판정하고, 그리고 루울 베이스 프로그램(93)을 실행하는 문제를 판정할 때는, 명령 프로그램(94)은 시스템 쉘(92)이 스크린 파일(95)에서 대응하는 보정 작용으로 루울 베이스 프로그램에 의해 판정된 문제를 조정하도록 하는 방법을 제공한다. 스크린 파일(95)는 오퍼레이터가 문제에 의해 판정된 오류 조건을 해결하도록 사용하는 미리 규정된 보정 작용의 목록이다. 명령 프로그램(94)는 스크린 파일(95)에서 미리 결정된 보정 작용 중 하나로 루울 베이스 프로그램을 실행하여 판정된 문제를 조정하고, 그리고 오퍼레이터가 있다면 이 보정 작용이 CRT 디스플레이(97)상에 디스플레이되고, 이어서 그렇지 않으면 판정된 문제의 목록으로 이루어진 진단 정보가 프린터(98)에서 인쇄되어진다. 키보드(99)는 전문가 시스템(90)과 인터페이스되도록 오퍼레이터에 의해 사용된다. 본 발명에서 명령 프로그램(94)는 루울 베이스 프로그램을 실행함에 있어서 "역행없이 진행되는" 시퀀스를 따르도록 전문가 시스템 쉘(92)을 조정한다. 따라서, 전문가 시스템 쉘은 제1루울에서부터 완결될 때까지 선형으로 연속하여 루울 베이스 프르그램을 실행할 것이다.
루울 베이스 프로그램(93)는 "IF…THEN" 서술문이 진실이나 또는 거짓이냐를 토대로 하여 진단을 판정하도록 문제를 지정하는 "IF…THEN" 서술문으로 만들어진 다수의 루울로 구성된다. 진단은 문제에 대해 더 특정해지도록 하는 진단에 이르도록 오퍼레이터와의 상호 작용을 토대로 다수의 결정이 만들어지도록 한다. 루울 베이스 시스템에서 이 IF 조건은 다수의 IF 조건이 문제를 충분히 지정하도록 "OR" 또는 "AND"로 제한될 수 있다.
제3도는 불꽃 이온화 탄화수소 총량 분석기(THC)(50)에서의 문제를 진단하기 위한 루울 베이스 프로그램의 논리 순서도이다. 제3도의 논리 순서도에서 판정된 진단을 수행하기 위한 적절한 부분의 루울 베이스 프로그램을 다음에 도시하였다.
이 루울 베이스 프로그램은 제3도의 논리 순서도와 결합하여 판도할 때 더 명확하게 이해될 것이다. 루울 베이스 프로그램은 H2O 수소 분석기(35)의 분석에 바로이어 탄화수소 총량 분석기(50)로 분석하여 선형적 시퀀스로 실행된다. 원(100)은 H2O 분석기(35)에 대한 서술문의 블록 말단부를 기술한 것이며, 원(101)은 탄화수소 분석기(50)에 대한 루울의 블록의 시작을 지시한 것이다. 첫번째 서술문은 모든 분석기 진단에 대해 동일하다. "포괄적 문제(global problem)"의 존재를 규정하는 루울은 분석기 진단을 무효로 하는데, 이것은 특정 분석기 또는 입자 계수기에 대한 문제라기보다는 내장형 컴퓨터에 있는 상태 입력 정보로부터 결정된 표본 흐름의 손실 또는 지원 프로그램의 결함을 나타내는 저압과 같은 통상적인 문제를 나타낸다. 포괄적 문제가 존재하지 않는다면, 모든 그러한 문제는 루울 베이스 프로그램이 탄화수소 총량 분석기(50)의 분석을 속행시키도록 "NONE"으로 초기값이 설정된다. 탄화수소 분석기(50) 중에서 버너 불꽃이 점화되지 않고, 그리고 "연소 장치"로서 문제가 규정된다면 루울 서술문 No. 59는 비정상적인 조건으로 판정한다. 본 발명의 공정상의 문제가 존재하는지를 결정하여, 만약 문제가 존재한다면 문제를 보정하도록 오퍼레이터에게 하나 또는 그 이상의 보정 작용의 형태로 지정된 문제의 분석 자료를 제공한다. 보정 작용의 스크린 파일과 결합한 명령 프로그램이 이 작용을 수행하며, 본원에서 더 상세하게 설명될 것이다.
루울 베이스 오퍼레이터가 조정하는 것이 아니고 미리 규정된 시간 간격에서 루울 베이스의 실행이 개시되는 것으로 자동적으로 간주되어, 만약 오퍼레이터가 없는 것으로 판정한 루울 베이스 프로그램은 연쇄적으로 다음 분석기로 속행된다. 만약 오퍼레이터가 있다면 예컨대 연료 압력 및 공기 압력과 관련된 특정한 기술적 질문에 대한 응답을 토대로 한 오퍼레이터와의 다이아로그로부터 결정된 더 상세한 진단에 대한 긍정적 응답은 다음 분석기로 진행되기 전에 결정된 탄화수소의 문제(THC PROBLEM)로 인해 판정된 더 상세한 진단으로 문제를 더 상세하게 진단하도록 한다.
만약 버너 불꽃이 제거된다면, 루울 베이스 프로그램은 적절한 압력 게이지가 게이지 압력에 상응하는 컴퓨터에 저장된 자료값을 토대로 조작할 것인지를 결정하고 그렇지 않다면 다음 분석기로 진행하기 전에 문제 "THC TRANSMITTING GAUGE FAILURE"로 지정한다. 만약 THC 문제가 없다면, 루울 베이스 프로그램은 THC 분석기 출력이 그러한 정보를 제공하는 분서기로부터의 아날로그 입력에 상응하는 컴퓨더에 저장된 자료값을 토대로 한 범위에 있는지를 결정하고, 그렇지 않으면 문제로서 분석기 출력 범위를 지정한다. 만약 THC 문제가 발견되지 않는다면, 다음에 진행될 루울은 분석기 매니폴드 압력이 분석기 매니폴드 압력에 상응하는 저장된 자료값에 비해 낮은지를 결정하고, 그렇지 않으면 루울 베이스 프로그램을 제로 가스에서 "자동 검량"을 실행할 것인지를 결정하도록 진행시킨다. 자동 검량은 그럿의 조작이 본 발명의 일부분이 아닌 검량 프로그램에 내장형 컴퓨터(25)를 제어하는 자동 검량 시퀀스를 선정한다. 이미 설명된 바와 같이, 각각의 분석기(24, 35, 40, 45 및 50)를 검량할 목적의 표본 가스 대신에 스팬 가스의 표본 및 제로 가스의 표본을 각 분석기에 공급한다. 각 분석기는 각 분석기를 적절히 검량되게 유지하도록 용이하게 진단될 수 있는 각각의 스팬 가스 표본 및 제로 가스 표본에 대해 예측가능한 응답을 제공해야 한다. 본 발명의 전문가 시스템은 자동 검량 조작이 제대로 수행되지 않았는지를 결정하여, 그리고 진단의 결정으로서 가장 존재가능한 문제를 판정하도록 오류를 진단한다. 이에 따라, 제3D도의 논리 순서도에 지시된 바와 같이, 결정 박스(box)(l05)는 처음에 제로 가스로 자동 검량 오류의 존재를 입증하고, 그리고 만약 그렇다면 문제시되는 제로 가스상에 오류를 지정한다. 이것은 변수 또는 표시어 명 지정부 "ZSI102"는 분석기가 오류로 자동 검량되더라도 판정하는 표시어 명에서 가변 정수를 갖는 자동 검량 상태를 규정하는 루울 베이스 프로그램서 RULL NUMBER(71)에 대응한다. 정수로 이어지는 디지트는 오류가 발생했는지 또는 제로 또는 스팬 가스인지를 판정한다. 오류가 발생한다면, 계속해서 조회 결정은 오퍼레이터의 존재를 결정하도록 한다. 오퍼레이터는 루울 베이스 프로그램이 추가의 진단을 제공하도록 응답하여야만 한다. 그렇지 않으면, 루울 베이스 프로그램은 제로 가스에서 자동 검정 오류로 판정된 문제를 떠나 다음 분석기로 진행될 것이다. 오퍼레이터가 존재하여 긍정적으로 응답된다면, 루울 베이스 프로그램은 빈 실린더 또는 제로 드리프트(drift)로서 결과된 것 중 어느 하나로서 자동 검량 오류로부터 얻어진 문제를 정확히 지적하기 위해 다이아로그로 오퍼레이터와 대화한다. 어느 한 경우에는, 루울 베이스 프로그램은 보정 작용을 제공하지 않는다. 이것은 명령 프로그램에 의해 제공된다.
만약 자동 검량이 제로 가스에서 오류가 생기지 않았다면, 루울 베이스 프로그램은 자동 검량이 스팬 가스에서 오류가 생기지 않았는가를 결정하도록 실행된다. 이 진단은 처음에 오퍼레이터의 존재에 관해 조사함에 의해 제로 가스에 대해 수행된 것과 유사하다. 만약 오퍼레이터가 존재한다면 루울 베이스 프로그램은 문제를 정확히 지적하도록 다이아로그로 오퍼레이터와 대화한다.
루울 베이스 프로그램은 문제의 존재를 판정하고, 그리고 논리적 결정으로 문제를 더 진단하도록 논리적이고 예정된 시퀀스로 탐색이 진행된다. 문제가 발견되고 진단이 판정될 때 루울 베이스 프로그램은 유사한 분석을 수행하도록 다음 분석기 또는 입자 계수기로 진행된다. 이에 따라서, 만약 자동 검량 스팬 가스 문제가 발견된다면, 진단은 문제가 정확히 지시된 후에는 종결된다.
예를 들어, 만약 분석기 감도 변환 문제가 발견된다면, 루울 베이스 프로그램이 진행되어 탄화수소 분석기에 대해 연료/공기 혼합물이 적당한지를 결정하고, 그렇지 않다면 문제로서 이것을 판정하도록 다음 결정 박스(108)로 진행됨에 의해 문제를 추가로 진단하도록 진행된다. 만약 연료/공기 혼합물 비가 정확하다면, 루울 베이스 프로그램은 표본 가스 압력이 매우 낮은 지를 판정하도록 마지막 결정 박스(109)로 진행한다. 만약 표본 압력이 낮다면, 이것은 다음 분석기로 진행되기 전에 문제로서 판정된다. 만약 문제가 발견되지 않는다면, 문제는 "NONE"의 값으로 남게 되고, 그리고 루울 베이스는 다음 분석기로 진행된다.
루울 베이스 프로그램의 실행은 명령 프로그램의 지시하에 명령이 발생한다. 명령 프로그램(94)에 대한 논리 흐름선도는 제4도의 순서도에 나타내었으며, 그리고 다음은 몇몇 실례의 포괄적인 문제와 탄화수소 총량 분석기(50)를 위한 보정 작용을 조작하도록 적용된 본 발명의 공정을 수행하기 위한 쉘을 조정하는 명령 프로그램으로부터의 전문 시스템이다.
제 4도의 논리 순서도로부터 알수 있는 바와 같이, 명령 파일은 이미 조사된 자료가 부적절한 것으로 판독되지 않는다면 쉘을 자동적으로 실행하기 위해 미리 선택된 시간 간격에서 자동적으로 실행된다. 만약 조사된 자료가 무용하다면, 쉘의 실행은 내장형 컴퓨터(25)로부터의 조사 자료가 유효한 것으로 판독될 때까지, 또는 만약에 PC의 주메뉴로부터 오퍼레이터에 의해 특정 작용이 선택되지 않는다면 중단될 것이다. 만약 자료 조사가 유효하다면, 계속해서 이 분석기는 오퍼레이터가 존재하는지 또는 아닌지를 진단한다. 이 특성은 단지 오퍼레이터의 존재하에 발생하는 보정 작용을 위해 제공되어진다. 명령 루울 서술문에 의해 제시된 바와 같은 초기의 명령은 VPOS로서 판정되는 프로그램을 수행하여 표본, 제로 또는 스팬 가스 흐름을 제어하는 어느 매니폴드값이 흐름값의 위치를 판정하기 위해 지정되는 S1917D, S1917E 및 S1917E의 컴퓨터 자료값을 토대로 활성화할 것인가를 결정한다. 오퍼레이터의 존재를 결정한 후에, 명령 프로그램을 속행시켜 게이지 오류, 동력 공급 오류 또는 저압과 같은 포괄적 문제의 존재를 토대로 한 보정 작용을 제공하도록 진행된다. 포괄적 문제의 존재는 논리적 체계로 결정되는데, 이때 평가된 각각의 포괄적 문제는 이것의 존재를 결정하고, 그리고 만약 그렇다면 보정 작용 파일에서 보정 작용으로 문제를 조정하도록 우선적으로 선형적으로 평가된다. 보정 작용은 각 문제를 위해 존재한다. 보정 작용 스크린은 대응하는 보정 작용으로 문제를 판정한 그래프적인 표현을 제공한다. 보정 작용은 가변값이 PC 검퓨터에 지정되는 자료로서 나타내어진다. 보정 작용의 디스플레이는 문제를 해결하거나 또는 어떻게 문제를 해결하는가 하는 상세한 분석을 위한 지시를 오퍼레이터에게 제공할 것이다. 예를 들어, 만약 문제가 범위 밖의 연료 압력을 토대로한 탄화수소 총량 분석기에서의 문제로서 판정된다면, 계속해서 명령 파일은 스크린 파일에 접근을 제공하여 특정하게 판정된 문제에 대응하는 보정 내용의 적절한 블록을 제공한다. 그 밖에 명령 파일은 쉘을 조정하여 루울 베이스 프로그램에 의해 인쇄를 위해 컴퓨터 디스크 파일에 지정된 모든 문제를 기록한다. 모든 이전의 정보는 계속해서 지워지게 되고, 그리고 연속적 작동을 위해 "NONE"에서 모든 문제를 개시한다. 오퍼레이터가 존재하지 않을 때 보정 작용은 제공되지 않는다. 대신에 모든 적용받지 않은 문제는 컴퓨더 디스크 파일에 보내어져서 인쇄된다.

Claims (10)

  1. 공정 가스 스트리임 중 O2, N, Ar 또는 H2의 미량의 오염물을 연속적으로 분석하고, 그리고 상기 공정 가스 스트리임 중 그러한 미량의 오염물을 나타내는 자료를 판정, 저장 및 기록하고, 틀린 분석 자료를 판정하도록 저장된 자료를 분석하고, 그리고 상기 틀린 분석 자료를 야기시키는 조건을 보정하는 보정 작용을 판정하는 방법으로서, 표본가스의 스트리임을 제공하도록 상기 공정 가스를 채취하는 단계와, O2, H2, CO, CO2, 탄화수소, 수분(H2O) 및 미립자 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 미량의 오염물의 존재를 결정하도록 상기 공정 가스를 선택하는 것과는 구별하여 표본 가스의 상기 스트리임을 다수의 분석기를 통해 통과시키는 단계와, 각각의 미량의 오염물을 조사하면서 상기 공정 가스 스트리임 중 각각의 미량의 오염물에 대한 불순물 수준에 상응하는 각 분석의 출력 신호를 생성하는 단계와, 하나 또는 그 이상의 상기 분석기의 조작 신호에 대응되는 분석기 조작의 미리 선택된 파라메터를 나타내는 상태 신호를 생성하는 단계와, 상기 상태 신호와 출력 신호를 자료값의 형태로 저장하기 위해 컴퓨터에 전송하는 단계와, 다른 문제에 대응하는 상황을 형성하도록 배열된 다수의 루울로 구성된 전문가 시스템 루울 베이스 프로그램을 사용하여 문제의 존재를 판정하기 위해 상기 자료값을 분석하는 단계와, 전문가 시스템 쉘을 사용하여 상기 자료값이 한계치 밖에 있거나 또는 존재하지 않을 때를 인식하여 각 문제에 따라 상기 루울 베이스 프로그램을 실행하는 단계와, 미리 선택된 다수의 문제 조건에 대한 보정 작용의 파일을 저장하는 단계와, 상기 전문가 시스템 쉘은 예정된 체계와 선형의 시퀀스로 있는 상기 루울 베이스 프로그램의 상기 루울을 조사할 것인가를 선택하게 하는 단계와, 및 상기 보정 작용의 파일에서 하나 또는 그 이상의 미리 선택된 보정 작용으로 상기 루울 베이스 프로그램의 실행에 의해 판정된 문제를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 판정된 문제와 대응하는 보정 작용이 오퍼레이터가 있을 때에는 디스플레이 모니터상에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분석기로부터의 각각의 출력 신호가 조사를 수행할 때 미량의 오염물 수준을 나타내는 아나로그 또는 디지탈 형태의 분석 자료에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 아나로그 자료를 상기 컴퓨터에 저장하기 위해 디지탈 신호로 전환하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상태 신호가 하나 이상의 각 분석기에 대한 가스 표본 압력, 분석기 조작 범위, 온도, 흐름 조건 및 밸브 위치의 파라메터로 나타내어 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방법 분석기가 산소 분석기, 수분 분석기, 수고 및 일산화탄소 분석기, 탄화수소 총량 분석기 및 입자 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 입자 분석기는 표준 레이저 입자 계수기와 응결핵 계수기를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 루울 베이스 프로그램은 역방향 시퀀스가 선형으로 진행되어 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 루울 베이스 프로그램은 오퍼레이터의 판정을 요구하고, 그리고 상기 루울 베이스 프로그램에 의해 추가의 상태 입력 정보를 수용하도록 상기 오퍼레이터와의 다이아로그를 위해 제공되는 대화형 프로그램인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 오퍼레이터가 존재하지 않는 것으로 인정될 때 모든 판정된 문제가 인쇄를 위해 컴퓨터 디스크 파일에 지정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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