[发明专利]一种非侵入式的设备控制与数据采集方法及工控装置

说明书

本发明公开了一种非侵入式的设备控制与数据采集方法及工控装置，该方法包括：将触控屏与主机间的一对一串口通讯通过串口转发装置改造为外接工控机与主机、触控屏与主机的“Y”型结构的串口通讯；所述串口转发装置包括微控制单元、电源以及计时晶振；将主机向显示器提供的视频信号通过分屏器转换为两路，一路接入显示器，另一路通过视频信号采集器接入外接工控机；在外接工控机上部署通讯模块，通过其与上位系统间的通信，实现上位系统对设备的远程控制与数据采集。本发明提出一种非侵入式的设备控制与数据采集方法及工控装置，通过一种非侵入式的方式完成半导体生产设备的自动化改造，使其在原功能不受影响的基础上，具有对外通信能力，进而实现远程控制与数据采集。

技术领域

本发明涉及一种设备的智能制造控制方法，尤其涉及一种非侵入式的设备控制与数据采集方法及工控装置。

背景技术

在半导体制造行业，随着晶圆单片价值越来越大，品质追溯要求趋于严格，而人工操作的不确定性导致产品良率波动较大，因此对于工厂自动化水平的要求是越来越高；并且随着人工成本的不断增加，通过人工完成制造设备的相关操作，逐渐不能满足生产与经营的双重要求。在提升工厂自动化水平的过程中，对于价格昂贵但又无法对外通信的封闭设备，由于经营压力不可直接将其淘汰，那么如何实现这种设备的自动化控制，是一个无法忽视的问题。

例如某半导体制造企业，在生产过程中，有若干通过操作触控屏控制机台的设备，需要此类设备必须满足一定的自动化水平，即可以远程控制和采集数据。此类设备的技术特点是触控屏使用RS232串口将用户操作的信号发送到设备主机，主机根据信号值进行对应的加工操作，同时将作业过程中的生产参数、机台状态等数据以VGA视频信号展示在显示器上。

采用常规的自动控制改造方法将这类设备改造为自动化设备，存在以下问题：常规方案中将主机的输入输出接入外部工控机，会直接导致原触控操作无法施行，设备原显示和触控屏均失效，影响设备原有的操作和显示功能。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种非侵入式的设备控制与数据采集方法及工控装置，通过一种非侵入式的方式完成封闭半导体生产设备的自动化改造，使其在原功能不受影响的基础上，具有对外通信能力，并能够在原控制流程正常流畅运行的情况下实现远程控制与数据采集。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种非侵入式的设备控制与数据采集方法，用于触控控制设备的自动化改造，所述触控控制设备包括主机、显示器和触控屏，触控屏与主机间的一对一串口通讯通过串口转发装置改造为外接工控机与主机、触控屏与主机的“Y”型结构的串口通讯；所述串口转发装置包括微控制单元；主机向显示器提供的视频信号通过分屏器同时显示在显示器以及外接工控机的显示屏上；外接工控机通过实时抓取采集到的视频信号获取所述触控控制设备的实时数据，在外接工控机上部署通讯模块，通过其与上位系统间的通信，实现上位系统对设备的远程控制与数据采集；所述微控制单元转发触控屏与设备主机之间的信号实现原有控制流程，所述微控制单元将外接工控机的串口指令发送至设备主机执行，实现外部指令控制封闭设备。

其中，所述微控制单元发送外接工控机的串口指令至设备主机执行，包括以下步骤：

(11)所述触摸屏产生的控制命令发送到串口转发装置，所述串口转发装置将控制命令转发到设备主机和外接工控机；设备主机接收到控制命令之后将回复消息发送到所述串口转发装置，所述串口转发装置将串口命令发送到触摸屏和外接工控机；

(12)外接工控机上获取触摸屏的控制命令和对应的设备主机的回复消息，将该控制命令保存为配置文件，同时分析信号值特征，获得每种操作指令的帧头、帧尾，以及数据长度校验规则；

(13)当需要执行外部指令时，外接工控机将外部指令所配置的控制命令发送到串口转发装置，串口转发装置根据信号值特征，在触控屏与设备主机间的串口信号流中插入控制命令，将控制命令发送到设备主机执行。

所述的外接工控机获取所述触控控制设备的实时数据，包括以下步骤：