1、产品的市场背景
单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶炉需要控制的内容包含晶体的直径、温度(功率)、原料(硅料)、泄漏率和氩气质量等，其中温度控制好坏直接影响到是否成为晶体的关键因素。昌晖仪表制造有限公司引进2自由度PID控制方式和Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法的YR-RJDP系列高性能多段限幅温控器在单晶炉的温度控制中发挥着重要的作用。
2、多段限可编程幅温控器的主要技术原理
①YR-RJDP系列多段限幅温控器软件采用Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法，通过上电自动跟踪测量值变化，根据时间和所设定控制值的函数关系分段实现温度的升温、保温和降温的温度调节。
②根据编程的生产工艺曲线，可实现曲线的步进、跳转、停止、清零等功能。
③产品在整个单晶路温度调节中主要负责温度的精准控制。
④2自由度PID控制
⑤独立分段限幅功能
每个厂家温控器都有输出限幅功能(所有程序段设置同一限幅值)，昌晖多段可编程温控器是独立分段限幅(即每段程序都具备输出限幅功能；特别适合控温精度要求高)，这种方式对保护加热功率元件、满足工艺控制要求和控制温度过冲很实用，特别适合控温精度要求高的行业。
⑥平台运行功能
平台运行功能为昌晖多段限幅温控器技术亮点！每个厂家的多段可编程温控器都可以通过仪表面板按键实现手动“启动”、“停止”、“清零”、“步进”等功能，昌晖仪表在此基础上推出更可靠和智能的多段可编程温控器平台运行功能：
A、PV等待功能
a、多段限幅温控器每个程序段的运行时间是由用户自己根据实际工艺需要设定的，仪表按照设定的程序时间运行。假如过程控制中出现异常导致实际温度并未达到该段程序所要求的目标温度值但该段程序运行时间已达到，其他厂家的仪表则自动转入下一段程序开始运行，解决这个问题必须通过人工合理设置该段程序运行时间，让温度达到工艺要求后才运行下一段程序，否则将导致控温要求不满足工艺要求。“PV等待功能”很好的解决该问题：对于升温段可以选择传统的以时间为准，也可以选择以PV为准运行程序；对于升温段，“PV等待功能”自动处理因程序段时间设置不合理的问题，仪表会自动增加时间或扣掉多余时间，直到PV达到目标温度，仪表才会运行下一段程序。
b、对升温段和降温段而言程序段时间用户只要随便设置大于零的数值即可，不用再纠结程序时间的够不够用；
c、对于保温段严格按照设定的时间运行。
B、任意段测量值启动功能
昌晖多段可编程温控器在任意程序段掉电后仪表可以自动从掉电时的PV值启动(此时下窗口的SV=PV)，省去用户人工跳过已经执行过的程序段的过程，且该段的运行时间自动扣除此段已运行的时间。
C、仪表会自动识别升温或降温过程
a、在整个程序段中仪表会自动识别控制系统处于升温或降温阶段，只要PV达到下一程序目标温度，即使程序运行时间尚未走完，自动转入下一段程序运行。这便于有效提高控制系统的工作效率。
b、昌晖多段可编程温控器可以自动识别控制过程处于保温段还是升温段，对于保温段昌晖多段可编程温控器严格按照设定的时间运行。
⑦开放的仪表参数存储功能
已调试好的昌晖多段限幅温控器参数(非出厂设置参数)备份和恢复对于设备制造商而言备份现场已调试好的参数可以减少售后服务的工作量。
a、备份的具体操作：按SET键两秒进入菜单，将LOC参数设置为0，退出菜单显示状态；再次按SET键两秒进入菜单，这时只有出现几个现场参数，将LOC设为202；屏幕会出现1-2秒的闪烁，这代表完成了参数的备份；
b、恢复已备份的参数：按SET键两秒进入菜单，将LOC参数设置为0，退出菜单显示状态；再次按按SET键两秒进入菜单，这时只有出现几个现场参数，将LOC设为303；屏幕会出现1-2秒的闪烁，这时完成了已备份参数的恢复。
⑧具备恢复出厂设置功能
实际使用中可能会出现参数被设置乱的情况，这时可以将控制参数恢复到出厂设置状态，首先按SET键两秒进入菜单，将LOC参数设置为0，退出菜单显示状态；再次按SET键两秒进入菜单，这时只有出现几个现场参数，将LOC设为404，此时屏幕会出现1-2秒的闪烁，这代表参数已恢复到出厂设置。
3、多段限幅温控器的应用
昌晖YR-RJDP系列高性能多段限幅温控器在单晶路温度控制原理图见下图：
电路说明：交流电源经变压器降压后使用，输出电压25V/输出电流28A；MJYD-JL-75为晶闸管智能模块，内含晶闸管和移相控制电路，输出最大电压450V，最大电流75A；L1为过流保护熔断器；RSV为过压保护阻容元件；RW为电炉丝；YR-RJDP能多段限幅温控器输出为0-10mA电流，经过1K电阻后，输出变为0-10V直流电压，满足晶闸管模块的输入电压要求。
◆主要控制设备：昌晖YR-RJDP温控器
◆辅助设备：热电偶、可控硅、固态继电器、过压保护阻容器件等
根据单晶炉温度控制的特点，昌晖YR-RJDP系列高性能多段限幅温控器设定工艺曲线如下：
曲线序号 设定值℃ 时间 限幅值 备注
第1段 C01=25 t01=60 r=100 从室温25.0℃开始升温，升温时间为30分钟，功率输出设定100%
第2段 C02=255.0 t02=120 r=100 升温，升温时间为30分钟，功率输出设定100%
第3段 C03=255.0 t03=120 r=30
第4段 C04=455.0 t04=90 r=30
第5段 C05=455.0 t05=300 r=30
第6段 C06=825.0 t06=8640 r=30
第7段 C07=825.0 t07=8640 r=30
第8段 C08=825.0 t08=8640 r=30
第9段 C09=825.0 t09=8640 r=30
第10段 C010=825.0 t010=4320 r=30
第11段 C011=825.0 t011=360 r=30
第12段 C012=355.0 t012=600 r=30
第13段 C013=25.0 t013=-121 r=30
按照上述的设定参数试验控制效果极佳，控制精度可达±0.5℃。
采用昌晖YR-RJDP系列多段限幅温控器作为主核心控制系统以来，碲镉汞单晶炉的控制运行状况良好，至今仍无故障出现，完全可以替代进口的控制仪表。无论从运行实际状况来看，还是从性价比来看，选择YR-RJDP多段限幅温控器确实能够完全满足要求。
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