全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统技术方案

一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其包括上位机电脑、中频加热模块、称重模块及晶体生长控制模块，控制模块与称重模块进行通信以获取称重信号，控制模块与中频加热模块进行通信以设置功率值和读取中频参数，控制模块与上位机电脑进行通信以上传监测信号和接收操作命令，所有通信均采用数字化方式，大大提高了系统的控制精度。本实用新型专利技术系统采用集散型控制系统的思想进行设计，控制模块和上位机电脑在功能上相互独立，使得晶体生长控制可以脱离上位机电脑的软件正常进行，避免了上位机电脑故障带来的隐患，同时可以用一台上位机电脑与多个下位机控制模块联接，从而对晶体生长的监控更为集中，大大减低设备和人力成本。

【技术实现步骤摘要】
全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统
本技术涉及闪烁晶体提拉炉领域，尤其涉及一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统。
技术介绍
提拉法又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年技术的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。为了实现定型的晶体生长，必须对生长过程中晶体的直径进行控制。 无机闪烁晶体LYS0、YS0等广泛运用于辐射探测、大型核医学成像设备领域。目前国内的闪烁晶体提拉炉一般采用基于上位机电脑和温控表的控制系统，晶体的生长控制必须依靠上位机电脑的软件。由于晶体的生长周期很长，电脑死机和软件崩溃会导致晶体的生长控制无法进行。同时这种方式将控制部分和上位机显示操作软件耦合在一起，一台晶体提拉炉必须对应一台上位机电脑，当拥有大量的提拉炉同时进行生产的时候，由于显示操作过于分散，从而不容易集中管理，也大大浪费了人力和设备成本。 目前常见的闪烁晶体提拉炉一般采用模拟信号对温度进行控制，比如说4_20ma的电流信号来控制中频的功率。模拟信号很容易受到各种干扰，特别是闪烁晶体提拉炉控制系统中，由于中频的存在，干扰较大。 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型结构的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，以克服现有技术中闪烁晶体提拉炉控制系统的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其具有自动化程度更高、显示操作和管理分析更加集中、抗干扰能力更强等特点。 为实现上述目的，本技术提供:一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其包括执行模块及上位机，所述执行模块包括控制温度的中频加热模块、控制晶体提拉速度的晶体提拉模块、控制晶体旋转速度的晶体旋转模块及对生长炉内晶体重量进行测量的称重模块，所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统还包括控制晶体生长及各模块运转的控制模块，所述控制模块与上位机及执行模块分别进行通信连接，所述上位机用于进行生长参数设置和实时监测，所述控制模块与上位机在功能上相互独立，所述控制模块与称重模块通信以获取称重信号，所述控制模块与中频加热模块进行通信以设置功率值和读取中频参数，所述控制模块与上位机电脑通信以上传监测信号和接收操作命令，所述控制模块包括可编程控制器。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统包括对控制模块进行供电的不间断电源。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述控制模块控制过程中以数字信号的方式传输称重模块获取的称重数据。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，采用PID控制方式对中频加热模块的功率进行控制，所述控制模块以数字信号的方式传输中频加热模块的功率控制信号。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述控制模块以数字信号的方式与上位机电脑通信。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述控制模块主要基于该可编程控制器，运用梯形图语言和ST语言进行编程完成对整个晶体生长过程的自动控制。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述晶体提拉模块包括第一电机驱动器和与第一电机驱动器连接的提拉电机，所述提拉电机的转速采用控制模块的高速脉冲输出进行控制。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述晶体提拉模块包括与提拉电机配合的减速电机，所述第一电机驱动器采用双脉冲工作方式。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述提拉电机采用五相步进电机。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述晶体旋转模块包括第二电机驱动器和与第二电机驱动器连接的旋转电机，所述旋转电机的转速采用控制模块的高速脉冲输出进行控制。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述晶体旋转模块包括与旋转电机配合的减速电机，所述第二电机驱动器采用双脉冲工作方式。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述旋转电机采用五相步进电机。 上述的一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，优选地，所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统还包括安全监控模块，所述安全监控模块通过上位机显示其监控到的异常情况，上位机对异常情况进行报警和记录。 以上技术方案相对于现有技术具有如下优点: 1、本技术的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其包括执行模块及上位机，所述执行模块包括控制温度的中频加热模块、控制晶体提拉速度的晶体提拉模块、控制晶体旋转速度的晶体旋转模块及对生长炉内晶体重量进行测量的称重模块，所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统还包括控制晶体生长及各模块运转的控制模块，所述控制模块与上位机及执行模块分别进行通信连接，所述上位机用于进行生长参数设置和实时监测，所述控制模块与上位机在功能上相互独立，所述控制模块与称重模块通信以获取称重信号，所述控制模块与中频加热模块进行通信以设置功率值和读取中频参数，所述控制模块与上位机电脑通信以上传监测信号和接收操作命令，所述控制模块包括可编程控制器。本技术方案的控制系统采用控制模块与上位机电脑分离的集散型控制系统的思想进行设计，实现晶体生长的控制部分和显示操作部分在功能上相互独立，稳定性更强，便于集中监视、操作和管理；系统的控制模块部分基于一个可编程控制器，使得晶体的放肩、等径、收尾步骤等生长控制都由控制模块进行控制，可以脱离上位机软件独立运行，避免了电脑死机和软件崩溃导致的生长过程中断；通过本技术方案，可以实现用一台上位机电脑与多个下位机控制模块联接，即用一台上位机电脑控制多台下位机控制模块和相应的闪烁晶体提拉炉，从而使得对晶体生长的操作和监视更为集中，大大减低设备和人力成本。 2、所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统包括对控制模块进行供电的不间断电源。本技术方案使得系统发生意外断电的时候，保证可编程控制器还能进行异常处理。 3、所述控制模块控制过程中以数字信号的方式传输称重模块获取的称重数据。因为数字信号具有抗干扰能力强、准确性高的优点，可以提高系统的控制精度。 4、采用PID控制方式对中频加热模块的功率进行控制，所述控制模块以数字信号的方式传输中频加热模块的功率控制信号。因为数字信号具有抗干扰能力强、准确性高的优点，可以提高系统的控制精度，避免了量化误差，而且可以达到Iw的高精度功率控制。 5、所述控制模块以数字信号的方式与上位机电脑通信，因为数字信号具有抗干扰能力强、准确性尚的优点，可以提尚系统的通?目精度。 6、所述控制模块主要基于该可编程控制器，运用梯形图语言和ST语言进行编程完成对整个晶体生长过程的自动控制。本技术方案中可编程控制器采用较为成熟和稳定的PLC产品，开关量逻辑控制相关的程序，比如说高速脉冲的输出、快速提拉的设置、上下限位开关信号的读取、遥控提拉和下降信号的读取、串口的设置等等都使用梯形图语言进行编程；涉及到复杂的计算过程的程序，比如说晶体的理论重量计算、PID控制算法的实现等等，这些算法涉及到大量浮点数的乘除和三角函数运算，采用ST本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其包括执行模块及上位机，所述执行模块包括控制温度的中频加热模块、控制晶体提拉速度的晶体提拉模块、控制晶体旋转速度的晶体旋转模块及对生长炉内晶体重量进行测量的称重模块，其特征在于：所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统还包括控制晶体生长及各模块运转的控制模块，所述控制模块与上位机及执行模块分别进行通信连接，所述上位机用于进行生长参数设置和实时监测，所述控制模块与上位机在功能上相互独立，所述控制模块与称重模块通信以获取称重信号，所述控制模块与中频加热模块进行通信以设置功率值和读取中频参数，所述控制模块与上位机电脑通信以上传监测信号和接收操作命令，所述控制模块包括可编程控制器。

【技术特征摘要】
1.一种全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其包括执行模块及上位机，所述执行模块包括控制温度的中频加热模块、控制晶体提拉速度的晶体提拉模块、控制晶体旋转速度的晶体旋转模块及对生长炉内晶体重量进行测量的称重模块，其特征在于:所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统还包括控制晶体生长及各模块运转的控制模块，所述控制模块与上位机及执行模块分别进行通信连接，所述上位机用于进行生长参数设置和实时监测，所述控制模块与上位机在功能上相互独立，所述控制模块与称重模块通信以获取称重信号，所述控制模块与中频加热模块进行通信以设置功率值和读取中频参数，所述控制模块与上位机电脑通信以上传监测信号和接收操作命令，所述控制模块包括可编程控制器。2.根据权利要求1所述的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其特征在于:所述全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统包括对控制模块进行供电的不间断电源。3.根据权利要求1所述的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其特征在于:所述控制模块控制过程中以数字信号的方式传输称重模块获取的称重数据。4.根据权利要求1所述的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其特征在于:采用PID控制方式对中频加热模块的功率进行控制，所述控制模块以数字信号的方式传输中频加热模块的功率控制信号。5.根据权利要求1所述的全数字化集散型闪烁晶体提拉炉控制系统，其特征在于:所述控制模块以数字信号的方式与上位机电脑通信。6.根据权利要求1所述的全数字化集散型闪烁晶体提拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑睿，肖鹏，林立，谢庆国，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32