[发明专利]一种多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度控制系统，尤其是涉及一种半导体用多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统及控制方法。

背景技术

多线切割机是半导体用硅片生产的主要设备。多线切割机的轴辊温度是影响硅片质量的一个关键因素。因为多线切割机的轴辊温度会引起轴辊的热形变，导致切割线网排列发生变化，从而影响硅片弯曲度、翘曲度等参数超出生产要求。

常用的温控器仅具有单向控制功能，多线切割机的冷却供水温度约为13℃，轴辊温度要求接近室温。目前，对轴辊温度控制一般采用以下技术方案来实现：温度低于设定值时，关闭温控器，开启加热装置进行加热；温度高于设定值时，关闭加热装置，开启温控器常规PID系统进行冷却。

但由于轴辊温控系统具有大滞后性，且极易受砂浆、切削热及其它随机噪声的影响，在实际应用中，常规PID控制很难达到生产要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种系统简单，可靠有效的多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统，包括：

一个三通调节阀，所述三通调节阀的冷水进口连接冷却水，热水进口连接用于在线加热自轴辊的出水口流出的回流水的在线加热装置的出水口，所述在线加热装置的进水口连接所述轴辊的回流水的出水口；所述轴辊的出水口处安装有采集所述轴辊的实时温度的温度传感器，所述温度传感器、三通调节阀以及所述在线加热装置分别连接内嵌有PID闭环控制模块的PLC控制器，所述PLC控制器用于计算所述轴辊的实时温度偏差以及实时温度变化率，对比所述实时温度偏差与预设温度偏差，结合所述实时温度变化率按预置控制程序输出控制信号开启/关闭所述在线加热装置、调节所述三通调节阀的开度，控制所述混合水的进水温度及流量，使所述轴辊的实时温度恒定在设定温度范围内。

所述多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统，包括一回流泵，设在连接所述轴辊的出水口与所述在线加热装置的进水口的回流水管路上。

所述轴辊通过旋转接头分别连接所述三通调节阀的出水口以及所述在线加热装置的进水口。

所述温度传感器采用铂电阻温度传感器。

所述PID闭环控制模块采用FM455闭环控制模块。

所述在线加热装置包括加热管或热交换装置。

本发明的目的还在于提供一种所述多线切割机的轴辊温度智能PID控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

a)、ER>ER1时，开启所述在线加热装置，所述三通调节阀的热水进口完全打开；

b)、ER<ER2时，关闭所述在线加热装置，所述三通调节阀的冷水进口完全打开；

c)、0<ER<ER1，ΔPV>0时，关闭所述在线加热装置，所述三通调节阀的热水进口完全打开；

d)、0<ER<ER1，ΔPV<0时，打开所述在线加热装置，所述三通调节阀的热水进口完全打开；

e)、ER3<ER<0时，关闭所述在线加热装置，启动所述PID闭环控制模块选用预设的PID控制参数Ⅰ进行控制，使所述轴辊的实时温度与所述设定温度保持一致；

f)、ER2<ER<ER3，ΔPV>0时，关闭所述在线加热装置，所述PID闭环控制模块切换为自动工作模式，选用预设的PID控制参数Ⅱ进行控制，抑制所述轴辊的实时温度升高；

g)、ER2<ER<ER3，ΔPV<0时，开启所述在线加热装置，所述PID闭环控制模块切换为自动工作模式，选用预设的PID控制参数Ⅲ进行控制，使所述轴辊的实时温度以预设速度趋近所述设定温度；

其中，ER为实时温度偏差， ER1、ER2、ER3为预设温度偏差，ΔPV为所述温度传感器测量的实时温度的变化率。

本发明通过冷却水与经过在线加热装置的回流水通过一个三通调节阀混合后流入轴辊内部调节轴辊温度，由内嵌有PID闭环控制模块的PLC控制器通过温度传感器实时采集轴辊温度，区分不同温度变化情况，切换在线加热装置和PLC控制器内部PID闭环控制模块的工作模式，输出模拟信号控制轴辊进水三通调节阀，改变进水温度及流量，使得轴辊温度保持稳定，从而提高了硅片生产质量，使得系统参数变化具有良好适应性，控制精度高，结构简单，可靠有效；另外，轴辊出水经过回流装置成为在线加热装置的进水，避免了能源浪费。

附图说明