TWI781147B - 流體控制裝置和流體控制裝置用程式存儲介質 - Google Patents
流體控制裝置和流體控制裝置用程式存儲介質 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI781147B TWI781147B TW107107100A TW107107100A TWI781147B TW I781147 B TWI781147 B TW I781147B TW 107107100 A TW107107100 A TW 107107100A TW 107107100 A TW107107100 A TW 107107100A TW I781147 B TWI781147 B TW I781147B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- flow rate
- operation amount
- fluid control
- opening operation
- steady state
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 55
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 47
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 27
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B6/00—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
- G05B6/02—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Spray Control Apparatus (AREA)
Abstract
流體控制裝置包括流量測量部測量流過流道內的流體的流量；流體控制閥設置在流道上；開度操作量輸出部，基於預先設定的設定流量與流量測量部的測量流量的偏差和預先設定的控制係數得到的流體控制閥的開度操作量輸出為開度操作量信號，在測量流量穩定的穩定狀態和因設定流量的變化而使測量流量變化的過渡狀態下，設定控制係數，在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，開度操作量輸出部將根據在穩定狀態下的多個時點輸出的各開度操作量計算出的切換時用開度操作量輸出為切換時用開度操作量信號。
Description
本發明涉及流體控制裝置和用於該流體控制裝置的流體控制裝置用程式，所述流體控制裝置控制例如在半導體製造工序中使用的材料氣體的流量等。
如專利文獻1所示，作為這種流體控制裝置，其具有：流量測量部，測量在流道內流動的流體的流量；以及流體控制閥，設置在流道上，所述流體控制裝置以使流量測量部的測量流量跟蹤預先設定的設定流量的方式控制流體控制閥的開度。
更具體地說，使用測量流量與設定流量的偏差和預先設定的PID係數等控制係數，以使所述偏差變小的方式輸出流體控制閥的開度操作量。以下，對於所述控制，對開度操作量是向流體控制閥施加的施加電壓的情況進行詳細說明。
首先，考慮測量流量與設定流量的偏差變小且測量流量的特性穩定的穩定狀態。在該穩定狀態下，將所述控制係數的增益設定為偏大，並使針對所述偏差的施加電壓的變化變大。這是為了即使在穩定狀態下穩定在控制上適當的值（以下稱為中值）附近的施加電壓因干擾等而變化（以下稱為雜訊變化），也能夠使所述雜訊變化後的施加電壓立即返回中值附近，並將測量流量的特性維持為穩定狀態。
另一方面，考慮例如通過使設定流量變化而使測量流量向變化後的設定流量變化的過渡狀態。在該情況下，如果控制係數大，則設定流量變化後的施加電壓的變化變得過大，產生所謂的下沖或過沖。因此，在過渡狀態下，與穩定狀態相比，通過將控制係數的增益設定成比穩定狀態偏小，使針對偏差的施加電壓的變化變緩，來抑制下沖和過沖。
但是，如圖12所示，在所述控制方法中，在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點施加電壓產生了雜訊變化的情況下，由於在過渡狀態下以施加電壓的變化變緩的方式設定控制係數，所以在過渡狀態下雜訊變化後的施加電壓很難復原。
由此，如果雜訊變化是增大方向，則在過渡狀態下流體控制閥的開度不可預料地變大，反之如果雜訊變化是減少方向，則在過渡狀態下流體控制閥的開度不可預測地變小。其結果，如圖13所示，測量流量產生例如尖峰狀的峰值。
現有技術文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2007-34550號
本發明是用於解決所述的問題點而做出的發明，本發明的主要目的在於在以使針對測量流量與設定流量的偏差的開度操作量在過渡狀態下比在穩定狀態下變緩的方式設定控制係數的控制中，抑制測量流量產生峰值。
即，本發明提供一種流體控制裝置，其包括：流量測量部，測量在流道內流動的流體的流量；流體控制閥，設置在所述流道上；以及開度操作量輸出部，將基於預先設定的設定流量與所述流量測量部的測量流量的偏差和預先設定的控制係數得到的所述流體控制閥的開度操作量輸出為開度操作量信號，在所述測量流量穩定的穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的過渡狀態下，以針對所述偏差的所述開度操作量的變化在所述過渡狀態下比在所述穩定狀態下變緩的方式設定所述控制係數，在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述穩定狀態下的多個時點輸出的各個所述開度操作量計算出的切換時用開度操作量輸出為切換時用開度操作量信號。
按照如上所述構成的流體控制裝置，由於在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，輸出根據在穩定狀態下的多個時點輸出的各開度操作量計算出的切換時用開度操作量，所以即使在進行該切換的時點開度操作量產生了雜訊變化，也能夠使發生了雜訊變化的開度操作量立即成為切換時用開度操作量。因此，通過使切換時用開度操作量成為例如穩定狀態下的開度操作量的中值附近，切換時用開度操作量輸出後能夠成為與在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點未產生雜訊變化的情況大體相同的控制狀態。因此，在切換時用開度操作量輸出後的過渡狀態下，流體控制閥的開度不會不可預測地變化，並且能夠抑制因干擾等造成的開度操作量的變化引起測量流量產生峰值。
為了使切換時用開度操作量成為穩定狀態下的開度操作量的中值或其附近的值，優選的是，所述流體控制裝置包括切換時用開度操作量計算部，所述切換時用開度操作量計算部將在所述穩定狀態下，所述開度操作量輸出部輸出的所述開度操作量的平均值計算為所述切換時用開度操作量。
可是，即使在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前輸出了切換時用開度操作量，在切換時用開度操作量與穩定狀態下的切換操作量的中值之間也可能產生稍許的差。因此，如果該差較大，則從穩定狀態切換為過渡狀態的時點的開度操作量的變化變大，與雜訊變化的情況同樣，有時在過渡狀態下流體控制閥的開度不可預測地變化並使測量流量產生峰值。
作為抑制所述測量流量的峰值的方法，可以考慮如下方法：通過在從穩定狀態切換為過渡狀態之後、即在設定流量變化之後，繼續使用穩定狀態下的增益大的控制係數，使在進行該切換的時點產生的開度操作量的變化立即返回中值附近。
但是，如果繼續使用增益大的控制係數，則當設定流量的變化大時，有可能產生所述的下沖或過沖。
因此，為了抑制下沖和過沖並進一步抑制測量流量的峰值，優選的是，當所述設定流量從第一流量變化為第二流量且所述第一流量與所述第二流量的差比規定的閾值小時，在所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的時點之後，繼續使用所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量前的所述穩定狀態下的所述控制係數。
按照這樣的構成，由於在設定流量變化的時點之後，也繼續使用穩定狀態下的控制係數，所以即使在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點，開度操作量產生了與雜訊變化不同的變化，也能夠使所述開度操作量立即返回穩定狀態下的中值附近。由此，能夠防止在過渡狀態下流體控制閥的開度不可預測地變化，從而能夠進一步抑制測量流量產生峰值。
此外，由於當第一流量與第二流量的差比規定的閾值小時、即設定流量的變化小時，繼續使用穩定狀態下的控制係數，所以也能夠抑制產生下沖和過沖。
為了自動切換在設定流量變化後是否繼續使用穩定狀態下的控制係數，可以舉出如下的構成：所述流體控制裝置還包括過渡或穩定狀態判斷部，所述過渡或穩定狀態判斷部對所述第一流量與所述第二流量的差和所述規定的閾值進行比較，當所述差比所述規定的閾值大時，所述過渡或穩定狀態判斷部將從所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的時點開始的規定期間判斷為過渡狀態，當所述差比所述規定的閾值小時，所述過渡或穩定狀態判斷部將從所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的時點開始的所述設定流量是所述第二流量的期間判斷為所述穩定狀態。
當所述設定流量被設定為持續規定時間階段性減少或增加的流量時，能夠顯著發揮所述的作用效果。
此外，本發明還提供一種流體控制裝置用程式，其用於流體控制裝置，所述流體控制裝置包括：流量測量部，測量在流道內流動的流體的流量；以及流體控制閥，設置在所述流道上，所述流體控制裝置用程式使電腦發揮作為開度操作量輸出部的功能，所述開度操作量輸出部將基於預先設定的設定流量與所述流量測量部的測量流量的偏差和預先設定的控制係數得到的所述流體控制閥的開度操作量輸出為開度操作量信號，在所述測量流量穩定的穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的過渡狀態下，以針對所述偏差的所述開度操作量的變化在所述過渡狀態下比在所述穩定狀態下變緩的方式設定所述控制係數，在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述穩定狀態下的多個時點輸出的各個所述開度操作量計算出的切換時用開度操作量輸出為切換時用開度操作量信號。
按照這樣的流體控制裝置用程式，能夠得到與所述流體控制裝置同樣的作用效果。
此外，本發明還提供一種流體控制裝置用程式存儲介質，其存儲有用於流體控制裝置的流體控制裝置用程式，所述流體控制裝置包括：流量測量部，測量在流道內流動的流體的流量；以及流體控制閥，設置在所述流道上，所述流體控制裝置用程式使電腦發揮作為開度操作量輸出部的功能，所述開度操作量輸出部將基於預先設定的設定流量與所述流量測量部的測量流量的偏差和預先設定的控制係數得到的所述流體控制閥的開度操作量輸出為開度操作量信號，在所述測量流量穩定的穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的過渡狀態下，以針對所述偏差的所述開度操作量的變化在所述過渡狀態下比在所述穩定狀態下變緩的方式設定所述控制係數，在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述穩定狀態下的多個時點輸出的各個所述開度操作量計算出的切換時用開度操作量輸出為切換時用開度操作量信號。
此外，本發明還提供一種流體控制裝置，其包括：流量測量部，測量在流道內流動的流體的流量；流體控制閥，設置在所述流道上；以及開度操作量輸出部，將基於預先設定的設定流量與所述流量測量部的測量流量的偏差和預先設定的控制係數得到的所述流體控制閥的開度操作量輸出為開度操作量信號，在所述測量流量穩定的穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的過渡狀態下，分別設定所述控制係數，在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的時點或從該時點開始經過規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述穩定狀態下的多個時點輸出的各個所述開度操作量計算出的切換時用開度操作量輸出為切換時用開度操作量信號。
按照如上所述構成的本發明，在以針對測量流量和設定流量的偏差的開度操作量在過渡狀態下，比在穩定狀態下變緩的方式設定控制係數的控制中，能夠抑制測量流量產生峰值。
＜第一實施方式＞
下面，參照附圖，對本發明的流體控制裝置的第一實施方式進行說明。
本實施方式的流體控制裝置100是質量流量控制器，該質量流量控制器控制例如在半導體製造工序中使用的材料氣體的流量等，具體地說，如圖1所示，流體控制裝置100包括：流體流動的流道L1；流量測量部10，設置在流道L1上，測量在所述流道L1內流動的流量；流體控制閥20，設置在所述流量測量部10的上游；以及控制裝置30，控制所述流體控制閥20的開度。
流量測量部10測量流過流道L1的流體的作為物理量的流量，在本實施方式中是所謂的熱式流量感測器。
具體地說，所述流量測量部10具有：作為流道阻力的層流元件13，設置在流道L1上；感測器流道L2，在層流元件13的上游從流道L1分路，並在所述層流元件13的下游與流道L1匯合；第一溫度感測器11和第二溫度感測器12，分別設置在感測器流道L2的上游和下游；以及流量計算部14，基於由第一溫度感測器11和第二溫度感測器12測量的溫度差，計算在流道L1內流動的流量。
另外，利用後述的控制裝置30的計算功能構成流量計算部14。
流體控制閥20通過調整其開度來控制在流道L1內流動的流量，在本實施方式中是壓電式的流體控制閥，通過由壓電元件構成的執行器（actuator）能夠使開度變化。
更具體地說，所述流體控制閥20通過被從外部（在本實施方式中為後述的開度操作量輸出部32）提供開度操作量信號來驅動所述執行器，並根據所述開度操作量信號的值來調整開度，從而控制流量。
控制裝置30是具有CPU、記憶體、AC/DC轉換器和輸入裝置等的所謂的電腦，通過由CPU執行存儲在所述記憶體中的各種程式，如圖2所示，控制裝置30具有作為流量計算部14、設定流量接收部31、開度操作量輸出部32、控制係數存儲部33、過渡或穩定狀態判斷部34和切換時用開度操作量計算部35的功能。
以下，對各部分進行說明。
如上所述，流量計算部14基於由各溫度感測器11、12測量的溫度差，計算在流道L1內流動的流量，具體地說，基於所述溫度差計算在感測器流道L2內流動的質量流量，並且基於流道L1和感測器流道L2的分流比，計算在流道L1內流動的質量流量。
設定流量接收部31接收由使用者通過例如鍵盤等輸入裝置輸入的設定流量。
用戶能夠適當地改變設定流量，例如存在以在控制的中途使流量減少或增加的方式進行設定的情況、以及以反復進行流量的減少和增加的方式進行設定的情況等流量伴隨時間經過而變化的情況。
在此，如圖3所示，作為設定流量的一個例子，說明以持續規定時間流量在微觀上階段性減少而在宏觀上逐漸減少的方式進行設定的情況。此外，設定流量也可以以持續規定時間流量在微觀上階段性增加而在宏觀上逐漸增加的方式進行設定。
開度操作量輸出部32取得設定流量接收部31接收到的設定流量，並且取得流量計算部14計算出的測量流量，基於設定流量與測量流量的偏差和預先設定的控制係數，以使所述偏差變小的方式向流體控制閥20輸出開度操作量信號，所述開度操作量信號表示流體控制閥20的開度操作量。
更具體地說，所述開度操作量輸出部32取得存儲在形成於所述記憶體的規定區域內的控制係數存儲部33中的比例係數、積分係數和微分係數，通過使用這些控制係數對設定流量與測量流量的偏差進行PID計算，從而計算作為開度操作量的施加電壓。此外，將表示計算出的施加電壓的大小的開度操作量信號向流體控制閥20輸出，從而對流體控制閥20的開度進行回饋控制。
另外，控制係數不僅是比例係數、積分係數和微分係數，也可以是包含溫度等的函數。
在此，參照圖4，說明利用了所述的PID計算的回饋控制形成的流量（在本實施方式中由流量測量部10測量的測量流量）的特性。
在本實施方式中，如上所述，由於以微觀上流量階段性減少的方式對設定流量進行設定，所以作為測量流量的特性反復出現穩定狀態和過渡狀態，所述穩定狀態是測量流量與設定流量的偏差小的測量流量穩定的狀態，所述過渡狀態是因設定流量從所述穩定狀態變化（減少）而使測量流量朝向變化後的設定流量變化的狀態。另外，在此穩定狀態是指測量流量與設定流量的偏差比規定值小的狀態。此外，在此過渡狀態是指測量流量與設定流量的偏差比所述規定值大的狀態，例如是從設定流量變化的時點開始的100msec～300msec的期間。
在此，在本實施方式中，為了分別在穩定狀態和過渡狀態下進行高精度的流量控制，分別設定用於穩定狀態的PID計算的穩定狀態用控制係數和用於過渡狀態的PID計算的過渡狀態用控制係數，並將它們存儲在控制係數存儲部33中。即，在本實施方式的控制係數存儲部33中存儲有作為穩定狀態用控制係數的比例係數、積分係數和微分係數、以及作為過渡狀態用控制係數的比例係數、積分係數和微分係數。
更具體地進行說明，為了將測量流量的特性維持為穩定狀態，將穩定狀態用控制係數的增益設定為偏大，為了防止設定流量變化後的下沖和過沖，將過渡狀態用控制係數的增益設定為偏小。
即，以針對設定流量與測量流量的偏差的開度操作量（施加電壓）的變化在過渡狀態下比在穩定狀態下變緩的方式設定各控制係數，換句話說，以在所述偏差相同的情況下過渡狀態的開度操作量（施加電壓）比穩定狀態的開度操作量（施加電壓）變小的方式設定各控制係數。
過渡或穩定狀態判斷部34判斷測量流量的特性是穩定狀態或過渡狀態的哪一種，並將表示是哪一種狀態的特性狀態信號向所述開度操作量輸出部32輸出。
具體地說，所述過渡或穩定狀態判斷部34例如將從設定流量從第一流量變化為與第一流量不同的第二流量的時點開始的規定期間判斷為過渡狀態，並將經過所述規定期間後設定流量是第二流量的期間判斷為穩定狀態。
另外，根據實驗等的結果決定所述規定期間，例如基於第一流量與第二流量的差等設定為預先計算出的時間，在此例如是100msec～300msec。
切換時用開度操作量計算部35基於在穩定狀態下開度操作量輸出部32在多個時點輸出的多個開度操作量，將該穩定狀態下的開度操作量的中值或其附近的值計算為切換時用開度操作量。
具體地說，所述切換時用開度操作量計算部35將在穩定狀態下開度操作量輸出部32輸出的開度操作量的平均值計算為所述切換時用開度操作量，在此，逐次取得開度操作量輸出部32輸出的施加電壓，並將其平均值逐次計算為作為切換時用開度操作量的切換時用施加電壓。
接著，參照圖5的流程圖，對本實施方式的流體控制裝置100的動作進行說明。
首先，使用者例如使用鍵盤等輸入裝置對設定流量進行設定，並使流量控制開始（S1）。
如果流量控制開始，則過渡或穩定狀態判斷部34判斷測量流量的特性是穩定狀態或過渡狀態的哪一種，並將表示是哪一種狀態的特性狀態信號向開度操作量輸出部32發送（S2）。另外，穩定狀態和過渡狀態的判斷方法如上所述。
在此，如果在測量流量與設定流量的偏差小、測量流量的特性穩定的狀態下設定流量發生變化，則測量流量的特性從穩定狀態切換為過渡狀態。
在這樣的情況下，如圖6所示，如果在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點因干擾等造成施加電壓發生變化（以下稱為雜訊變化），則所述雜訊變化後的施加電壓在過渡狀態下不能立即復原，過渡狀態的施加電壓維持為比穩定狀態下的中值高或低的狀態。其原因是因為以針對測量流量與設定流量的偏差的開度操作量的變化在過渡狀態下比在穩定狀態下變緩的方式設定各控制係數。其結果，流體控制閥20的開度不可預測地變大或變小，測量流量產生例如尖峰狀的峰值。
於是，在本實施方式中，基於從過渡或穩定狀態判斷部34發送的特性狀態信號，開度操作量輸出部32判斷是否從穩定狀態切換成了過渡狀態（S3）。
當測量流量的特性未切換時，開度操作量輸出部32從控制係數存儲部33取得與特性狀態信號所表示的狀態對應的穩定狀態用控制係數或過渡狀態用控制係數（S4）。此外，將該控制係數附加於設定流量與測量流量的偏差來計算作為流體控制閥20的開度操作量的施加電壓，並將表示該施加電壓的值的開度操作量信號向流體控制閥20輸出（S5）。此時，切換時用開度操作量計算部35始終將在穩定狀態下從開度操作量輸出部32輸出的開度操作量的平均值計算為切換時用開度操作量。
另一方面，當測量流量的特性從穩定狀態切換為過渡狀態時，開度操作量輸出部32在進行所述切換的時點，取得由切換時用開度操作量計算部35計算的切換時用施加電壓（S6）。此外，將表示該切換時用施加電壓的大小的切換時用開度操作量信號向流體控制閥20輸出（S7）。
這樣，在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點，通過向流體控制閥20施加切換時用施加電壓，如圖7所示，可以使過渡狀態下的施加電壓穩定在穩定狀態下的施加電壓的中值附近。
按照如上所述構成的本實施方式的流體控制裝置100，即使在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點產生了雜訊變化，也由於在該時點向流體控制閥20施加切換時用施加電壓，所以雜訊變化後的施加電壓立即成為切換時用施加電壓並返回穩定狀態下的中值附近。由此，施加切換時用施加電壓之後成為與在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點未產生雜訊變化的情況大體相同的控制狀態。因此，在過渡狀態下，流體控制閥的開度不會不可預測地變化，能夠防止因雜訊變化引起測量流量產生峰值。
可以通過圖8所示的實驗結果來明確所述的作用效果，通過使用本實施方式的流體控制裝置100，抑制了使用以往的流體控制裝置時產生的尖峰狀的峰值。
另外，本發明並不限於所述第一實施方式。
例如，所述實施方式的開度操作量輸出部32在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點輸出切換時用開度操作量信號，但是也可以在從進行切換的時點起經過規定時間之前輸出切換時用開度操作量信號。
在該情況下，作為所述規定時間例如可以設為在從穩定狀態切換為過渡狀態後直到流體控制閥20開始動作為止的時間亦即直到向流體控制閥20提供施加電壓為止的時間。
按照這樣的構成，例如可以在從穩定狀態切換為過渡狀態之後，在流體控制閥20開始動作之前輸出切換時用開度操作量信號，與所述實施方式同樣，能夠抑制因雜訊變化引起測量流量產生峰值。
此外，所述實施方式的切換時用開度操作量計算部35將穩定狀態下的開度操作量的平均值計算為切換時用開度操作量，但是例如也可以將穩定狀態下的開度操作量的最大值與最小值的平均值、以及包含在穩定狀態下的規定的控制時間內的開度操作量的平均值等計算為切換時用開度操作量。
此外，開度操作量輸出部32也可以具有計算切換時用開度操作量的功能。
＜第二實施方式＞
接著，對本發明的流體控制裝置的第二實施方式進行說明。
在所述第一實施方式中，在設定流量變化後，使用與在該變化前的穩定狀態所使用過的控制係數不同的過渡狀態用控制係數，但是第二實施方式的流體控制裝置與所述第一實施方式的不同點在於，在設定流量變化後無需一定使用過渡狀態用控制係數。
為了對該不同點進行說明，首先說明在第一實施方式的流體控制裝置100中可能產生的測量流量的特性。
所述第一實施方式的流體控制裝置100在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點輸出切換時用施加電壓，但是由於切換時用施加電壓是穩定狀態下的施加電壓的平均值，所以在切換時用施加電壓與穩定狀態下的施加電壓的中值之間可能產生稍許的差。
因此，如果該差較大，則與圖6所示的情況同樣，即與在從穩定狀態切換為過渡狀態的時機產生雜訊變化的情況同樣，在過渡狀態下流體控制閥20的開度不可預測地變化，雖然比圖8所示的尖峰狀的峰值小，但是有時也如圖9所示使測量流量產生峰值。
因此，第二實施方式的流體控制裝置100在設定流量的變化量比規定的閾值小時，在發生變化的時點之後繼續使用變化前的穩定狀態下的控制係數。
更具體地進行說明，在第二實施方式中，過渡或穩定狀態判斷部34基於設定流量接收部31接收到的設定流量，在該設定流量從例如第一流量變化為與第一流量不同的第二流量時，對第一流量與第二流量的差和所述規定的閾值進行比較。
此外，當所述差比閾值大時，與所述第一實施方式同樣，如圖10的上部分所示，過渡或穩定狀態判斷部34將從設定流量從第一流量變化為第二流量的時點開始的規定期間判斷為過渡狀態。
另一方面，當所述差比閾值小時，如圖10的下部分所示，過渡或穩定狀態判斷部34從由第一流量變化為第二流量的時點開始不設置所述規定期間，將設定流量是第二流量的期間判斷為穩定狀態。
按照所述構成，當第一流量與第二流量的差比閾值小時，即使在設定流量從第一流量變化為第二流量之後，從過渡或穩定狀態判斷部34向開度操作量輸出部32發送的特性狀態信號也表示穩定狀態。
因此，即使在設定流量從第一流量變化為第二流量之後，開度操作量輸出部32也取得在設定流量的變化前的穩定狀態下使用的穩定狀態用控制係數，並在設定流量變化後，使用該穩定狀態用控制係數來計算作為開度操作量的施加電壓。
按照這樣構成的第二實施方式的流體控制裝置100，由於在設定流量發生變化的時點之後也繼續使用穩定狀態下的控制係數，所以即使在從穩定狀態切換為過渡狀態的時點開度操作量變化了，也可以使該開度操作量立即返回穩定狀態下的中值附近。由此，如圖11所示，與第一實施方式相比能夠進一步抑制測量流量的峰值，從而能夠進一步使測量流量高精度地跟蹤設定流量。
此外，由於當第一流量與第二流量的差比規定的閾值小時，繼續使用穩定狀態下的控制係數，所以能夠抑制發生下沖和過沖。
另外，本發明並不限定於所述各實施方式。
例如，作為流量測量部10並不限定於使用熱式流量感測器，例如也可以是壓力式流量感測器。
此外，作為流道阻力使用了層流元件13，但是例如也可以使用節流孔等。
此外，作為流體控制閥20並不限定於壓電式的，也可以是螺線管式等其他方式。
此外，本發明並不限定於所述實施方式，可以在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種變形。
可以相互組合本發明的各個實施方式（實施例）中所記載的技術特徵形成新的技術方案。
10‧‧‧流量測量部11‧‧‧第一溫度感測器12‧‧‧第二溫度感測器13‧‧‧層流元件14‧‧‧流量計算部20‧‧‧流體控制閥30‧‧‧控制裝置31‧‧‧設定流量接收部32‧‧‧開度操作量輸出部33‧‧‧控制係數存儲部34‧‧‧過渡或穩定狀態判斷部35‧‧‧切換時用開度操作量計算部100‧‧‧流體控制裝置
圖1是示意性表示第一實施方式的流體控制裝置的整體結構的圖。 圖2是表示第一實施方式的控制裝置的功能的功能框圖。 圖3是用於說明第一實施方式的設定流量的圖。 圖4是用於說明第一實施方式的穩定狀態和過渡狀態的圖。 圖5是表示第一實施方式的流體控制裝置的動作的流程圖。 圖6是用於說明第一實施方式的因干擾等造成的施加電壓的變化的圖。 圖7是用於說明第一實施方式的切換時用施加電壓的圖。 圖8是表示使用第一實施方式的流體控制裝置的實驗結果的圖。 圖9是用於說明第一實施方式中可能產生的測量流量的峰值的圖。 圖10是用於說明第二實施方式的穩定狀態和過渡狀態的圖。 圖11是表示使用第二實施方式的流體控制裝置的實驗結果的圖。 圖12是用於說明以往的流體控制裝置的測量流量產生的峰值的圖。 圖13是用於說明以往的流體控制裝置的測量流量產生的峰值的圖。
Claims (7)
- 一種流體控制裝置，其特徵在於：所述流體控制裝置包括：一流量測量部，測量在一流道內流動的一流體的一流量；一流體控制閥，設置在所述流道上；以及一開度操作量輸出部，將基於預先設定的一設定流量與所述流量測量部的一測量流量的偏差和預先設定的一控制係數得到的所述流體控制閥的一開度操作量輸出為一開度操作量信號；其中在所述測量流量穩定的一穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的一過渡狀態下，以依據所述偏差的所述開度操作量在所述過渡狀態下比在所述穩定狀態下變緩的方式設定所述控制係數；以及在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的切換時點或從所述切換時點開始經過一規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述切換時點前之所述穩定狀態下的多個時點輸出的多個所述開度操作量計算出的一切換時用開度操作量輸出為一切換時用開度操作量信號。
- 如請求項1所述的流體控制裝置，其特徵在於：所述流體控制裝置包括一切換時用開度操作量計算部，所述切換時用開度操作量計算部將在所述穩定狀態下所述開度操作量輸出部輸出的所述開度操作量的一平均值計算為所述切換時用開度操作量。
- 如請求項1所述的流體控制裝置，其特徵在於：當所述設定流量從一第一流量變化為一第二流量且所述第一流量與所述第二流量的差比一規定的閾值小時； 在所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的所述切換時點之後，繼續使用所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量前的所述穩定狀態下的所述控制係數。
- 如請求項3所述的流體控制裝置，其特徵在於：所述流體控制裝置還包括一過渡或穩定狀態判斷部，所述過渡或穩定狀態判斷部對所述第一流量與所述第二流量的一差和所述規定的閾值進行比較；當所述差比所述規定的閾值大時，所述過渡或穩定狀態判斷部將從所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的所述切換時點開始的所述規定期間判斷為所述過渡狀態，當所述差比所述規定的閾值小時，所述過渡或穩定狀態判斷部將從所述設定流量從所述第一流量變化為所述第二流量的所述切換時點開始的所述設定流量是所述第二流量的期間判斷為所述穩定狀態。
- 如請求項1所述的流體控制裝置，其特徵在於：所述設定流量被設定為持續所述規定時間階段性地減少或增加的流量。
- 一種流體控制裝置用程式存儲介質，其存儲有用於所述流體控制裝置的一流體控制裝置用程式，所述流體控制裝置包括：一流量測量部，測量在一流道內流動的一流體的一流量；以及一流體控制閥，設置在所述流道上；所述流體控制裝置用程式存儲介質的特徵在於：所述流體控制裝置用程式使一電腦發揮作為一開度操作量輸出部的功能，所述開度操作量輸出部將基於預先設定的一設定流量與所述流量測量部 的一測量流量的偏差和預先設定的一控制係數得到的所述流體控制閥的一開度操作量輸出為一開度操作量信號；在所述測量流量穩定的一穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的一過渡狀態下，以依據所述偏差的所述開度操作量，在所述過渡狀態下比在所述穩定狀態下變緩的方式設定所述控制係數；以及在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的切換時點或從所述切換時點開始經過一規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述切換時點前之所述穩定狀態下的多個時點輸出的多個所述開度操作量計算出的一切換時用開度操作量輸出為一切換時用開度操作量信號。
- 一種流體控制裝置，其特徵在於：所述流體控制裝置包括：一流量測量部，測量在一流道內流動的一流體的一流量；一流體控制閥，設置在所述流道上；以及一開度操作量輸出部，將基於預先設定的一設定流量與所述流量測量部的一測量流量的偏差和預先設定的一控制係數得到的所述流體控制閥的一開度操作量輸出為一開度操作量信號；其中在所述測量流量穩定的一穩定狀態和因所述設定流量的變化而使所述測量流量變化的一過渡狀態下，分別設定所述控制係數；以及在從所述穩定狀態切換為所述過渡狀態的切換時點或從所述切換時點開始經過一規定時間之前，所述開度操作量輸出部將根據在所述切換時點前之所述穩定狀態下的多個時點輸出的多個所述開度操作量計算出的一切換時用開度操作量輸出為一切換時用開度操作量信號。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017-041577 | 2017-03-06 | ||
| JP2017041577A JP6879782B2 (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 流体制御装置及び流体制御装置用プログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201833466A TW201833466A (zh) | 2018-09-16 |
| TWI781147B true TWI781147B (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=63355591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107107100A TWI781147B (zh) | 2017-03-06 | 2018-03-02 | 流體控制裝置和流體控制裝置用程式存儲介質 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10705544B2 (zh) |
| JP (1) | JP6879782B2 (zh) |
| KR (1) | KR102384043B1 (zh) |
| CN (1) | CN108536180B (zh) |
| TW (1) | TWI781147B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019101867A1 (de) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Regeleinheit und Regelsystem zur Regelung eines Messwerts eines Messmediums sowie entsprechendes Regelverfahren |
| JP7337012B2 (ja) * | 2020-03-17 | 2023-09-01 | 川崎重工業株式会社 | 制御装置、及びそれを備える液圧システム |
| JP7473397B2 (ja) | 2020-05-26 | 2024-04-23 | アズビル株式会社 | マスフローコントローラおよびハンチング抑制方法 |
| JP7204145B2 (ja) * | 2020-07-30 | 2023-01-16 | 株式会社大一商会 | 遊技機 |
| CN115332033A (zh) * | 2021-05-10 | 2022-11-11 | 中国科学院微电子研究所 | 一种刻蚀流程控制方法及装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034550A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Horiba Stec Co Ltd | マスフローコントローラ |
| US20110106319A1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-05 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Mass flow controller |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57176405A (en) * | 1981-04-24 | 1982-10-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process controlling method |
| JPS61803A (ja) * | 1984-06-13 | 1986-01-06 | Kubota Ltd | コンスタントフイ−ドウエアの制御方法 |
| JP2734207B2 (ja) * | 1991-01-17 | 1998-03-30 | 株式会社日立製作所 | 系統電圧制御方法及び装置 |
| JP3666107B2 (ja) * | 1996-02-08 | 2005-06-29 | 日立金属株式会社 | 流量制御方法 |
| JP3287297B2 (ja) * | 1998-02-10 | 2002-06-04 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料ポンプの制御装置 |
| US7258923B2 (en) | 2003-10-31 | 2007-08-21 | General Electric Company | Multilayered articles and method of manufacture thereof |
| CN101394878A (zh) * | 2006-02-09 | 2009-03-25 | 德卡产品有限公司 | 外围系统 |
| KR20090060412A (ko) * | 2006-10-03 | 2009-06-12 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 매스 플로우 컨트롤러 |
| JP5082989B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-11-28 | 日立金属株式会社 | 流量制御装置、その検定方法及び流量制御方法 |
| KR101668483B1 (ko) * | 2009-12-11 | 2016-10-21 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 매스플로우 컨트롤러 |
| CN103298512B (zh) * | 2010-12-03 | 2016-01-13 | 费雪派克医疗保健有限公司 | 用于供应气体的系统、设备以及方法 |
| US9534795B2 (en) * | 2012-10-05 | 2017-01-03 | Schneider Electric Buildings, Llc | Advanced valve actuator with remote location flow reset |
| EP3702998A1 (en) * | 2014-05-30 | 2020-09-02 | Wayne Fueling Systems LLC | Methods and systems for communication between a fuel dispenser and a mobile device |
| JP6415889B2 (ja) * | 2014-08-01 | 2018-10-31 | 株式会社堀場エステック | 流量制御装置、流量制御装置用プログラム、及び、流量制御方法 |
-
2017
- 2017-03-06 JP JP2017041577A patent/JP6879782B2/ja active Active
-
2018
- 2018-02-28 KR KR1020180024842A patent/KR102384043B1/ko active IP Right Grant
- 2018-03-02 TW TW107107100A patent/TWI781147B/zh active
- 2018-03-02 US US15/910,869 patent/US10705544B2/en active Active
- 2018-03-02 CN CN201810174449.8A patent/CN108536180B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007034550A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Horiba Stec Co Ltd | マスフローコントローラ |
| US20110106319A1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-05-05 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Mass flow controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108536180A (zh) | 2018-09-14 |
| US10705544B2 (en) | 2020-07-07 |
| JP2018147218A (ja) | 2018-09-20 |
| US20180253112A1 (en) | 2018-09-06 |
| JP6879782B2 (ja) | 2021-06-02 |
| KR102384043B1 (ko) | 2022-04-07 |
| CN108536180B (zh) | 2022-08-02 |
| KR20180102015A (ko) | 2018-09-14 |
| TW201833466A (zh) | 2018-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI781147B (zh) | 流體控制裝置和流體控制裝置用程式存儲介質 | |
| JP5607501B2 (ja) | マスフローコントローラ | |
| JP6027395B2 (ja) | 流体制御装置 | |
| CN108227763B (zh) | 流量控制装置和程序存储介质 | |
| KR102421587B1 (ko) | 유량 제어 방법 및 유량 제어 장치 | |
| US11269362B2 (en) | Flow rate control method and flow rate control device | |
| JP6220699B2 (ja) | 流量制御装置及び流量制御装置用プログラム | |
| WO2019163676A1 (ja) | 流量制御装置および流量制御方法 | |
| JP7148302B2 (ja) | 流量制御装置 | |
| TW202221441A (zh) | 流體控制裝置、流體控制裝置的控制方法和儲存有流體控制裝置用程序的程序儲存媒體 | |
| JP6279675B2 (ja) | 流体制御装置 | |
| TWI770792B (zh) | 流量控制裝置以及流量控制方法 | |
| JP7054297B2 (ja) | 流体制御装置及び流体制御装置用プログラム | |
| JP3637270B2 (ja) | マスフローコントローラ | |
| JP7495732B2 (ja) | 流量制御装置 | |
| JP2001236125A (ja) | マスフローコントローラ | |
| US20220228896A1 (en) | Pressure control system, pressure control method, and pressure control program | |
| JP2019145047A (ja) | 流体制御装置、制御プログラム及び流体制御システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |