一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统，单片机控制单元连接上位机，用于接收上位机的控制指令；单片机控制单元连接开关阀控制电气比例阀，向开关阀控制电气比例阀发送开关阀模拟控制电压，控制开关阀控制电气比例阀的通断；单片机控制单元连接回吸阀控制电气比例阀，向回吸阀控制电气比例阀发送回吸阀模拟控制电压，控制回吸阀控制电气比例阀的开关；开关阀控制电气比例阀通过开关阀供气管路连接开关回吸阀阀体，对开关回吸阀阀体进行流量控制；回吸阀控制电气比例阀通过回吸阀供气管路连接开关回吸阀阀体，控制开关回吸阀阀体进行回吸。本发明专利技术所有参数可以通过上位机设置并存储在控制器的EEPROM中，具有良好的一致性。

A digital control system of switch suction valve based on single chip microcomputer and its control method

The invention relates to a digital control system of switch return valve based on single chip microcomputer. The MCU control unit connects the upper computer to receive the control instruction of the upper computer. The MCU control unit connects the switch valve to control the electrical proportional valve, and the switch valve is used to control the voltage of the switch valve to control the opening valve. The electrical proportional valve is controlled and the electrical proportional valve is connected to the suction valve to control the electrical proportional valve, the return valve is used to control the electrical proportional valve to send the return valve to simulate the control voltage, and the return valve is controlled to control the switch of the electrical proportional valve; the switch valve controls the switch back to the valve body through the valve supply line of the valve. The flow control is carried out for the valve body of the switch return valve; the return valve controls the electrical proportional valve to connect the switch back to the valve body through the return valve supply line and control the return suction valve body. All parameters of the invention can be set up and stored in the controller's EEPROM by the upper computer, and have good consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统及其控制方法
本专利技术涉及半导体装备控制领域技术，具体地说是一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统及其控制方法。
技术介绍
开关阀和回吸阀是光刻领域，光刻胶涂覆装置中，光刻胶供胶管路中最后一个可控环节。通过该环节可以关断光刻胶液路，回吸管路中胶液，防止胶嘴余滴和胶嘴外胶液固化。在向被涂覆部件(如半导体硅片)定量供胶末期，需要将胶嘴末端的胶液管路关闭，并回吸到胶嘴内部一定高度，此时胶液藏在胶嘴内减少了和空气的接触面积，当进一步回吸一部分保护性液体，起到隔绝保护作用。传统回吸阀采用开关阀和回吸阀两部分构成，开关阀控制液路通断，回吸阀控制液路回吸。开关阀平时通过弹簧压力控制，当要开阀时，气阀进气，形成压力将阀芯顶开。当要关阀时，气阀排气，阀芯复位。进气压力通过进气调节阀控制，排气压力通过排气调节阀控制；调节两个阀的开度实现开阀关阀的速度可控。回吸阀的原理是通过弹簧带动膜片，通过进气压力与弹簧力平衡，当进气无压力时，弹簧处于原位，膜片在顶部，处于最大回吸量位置。当进气有压力时，弹簧受力拉伸，膜片降低，处于较小回吸量位置。如同开关阀的控制，进气压力通过进气调节阀控制，排气压力通过排气调节阀控制；调节两个阀的开度实现开阀关阀的速度可控。传统方法是由调试人员根据管路实际情况进行现场调节，需要调节4个调节阀，完全依靠人工经验，然而大型匀胶设备中，往往有数十个这样的回吸系统，在现场调节时费时费力，效率差，不稳定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统及其控制方法,针对四路调节阀需要调节的这一情况，通过单片机控制电气比例阀，来调节进气和排气压力，从而实现对开关回吸阀的控制。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统，包括：单片机控制单元连接上位机，用于接收上位机的控制指令；单片机控制单元连接开关阀控制电气比例阀，向开关阀控制电气比例阀发送开关阀模拟控制电压，控制开关阀控制电气比例阀的通断；单片机控制单元连接回吸阀控制电气比例阀，向回吸阀控制电气比例阀发送回吸阀模拟控制电压，控制回吸阀控制电气比例阀的开关；开关阀控制电气比例阀通过开关阀供气管路连接开关回吸阀阀体，对开关回吸阀阀体进行流量控制；回吸阀控制电气比例阀通过回吸阀供气管路连接开关回吸阀阀体，控制开关回吸阀阀体进行回吸。所述单片机控制单元包括：光耦隔离电路，连接单片机，作为数字量IO接口与上位机进行隔离通信；串行接口，连接单片机，作为通信接口与上位机进行通信；单片机、D/A转换器和运算放大器依次连接，输出控制电压；EEPROM连接单片机，用于单片机存取数据；电源电路为单片机控制单元供电。所述开关回吸阀阀体包括相互串联的第一阀体和第二阀体，第一阀体为开关阀，连接开关阀控制电气比例阀；第二阀体为回吸阀，连接回吸阀控制电气比例阀。所述开关阀控制电气比例阀和回吸阀控制电气比例阀为电气比例阀。一种基于单片机的开关回吸阀数字控制方法，当单片机收到上位机的开阀指令时，按照预定参数向开关阀控制电气比例阀输出控制电压，控制开关阀控制电气比例阀输出气压升高，使开关阀逐渐打开；同时，单片机按照电压升压速率和设定的时序，向回吸阀控制电气比例阀输出直流电压，控制开关回吸阀阀体保持在无回吸状态；当单片机收到上位机的关阀指令时，按照预定参数向开关阀控制电气比例阀输出控制电压，控制开关阀控制电气比例阀输出气压降低，使开关阀逐渐关闭；同时，单片机按照设定的电压降压速率和设定的时序，逐渐减小向回吸阀控制电气比例阀输出的直流电压，控制开关回吸阀阀体回吸速率逐渐减小，达到预定的回吸状态。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术通过数字化控制方法，所有参数可以通过上位机设置并存储在控制器的EEPROM中，具有良好的一致性；2.本专利技术多路开关回吸阀的调节参数通过复制即可完成，调试效率高；3.本专利技术不同工艺时，用软件调用不同参数即可，不需重新手动调试，切换灵活；4.本专利技术采样16位D/A转换器，实现65536级细分调节；5.本专利技术数字化的参数固化在EEPROM中，不会因振动等因素发生漂移，具有良好的稳定性。附图说明图1是本专利技术的结构连接图；其中，1为单片机控制单元，2为回吸阀控制电气比例阀，3为开关阀控制电气比例阀，4为开关回吸阀阀体，5为回吸阀模拟控制电压，6为开关阀模拟控制电压，7为回吸阀供气管路，8为开关阀供气管路；图2是本专利技术的单片机结构图；图3是本专利技术的开阀控制时序图；图4是本专利技术的关阀回吸控制时序图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示为本专利技术的结构连接图。针对开关阀和回吸阀控制的气路的压力是通过电气比例阀实现的，而电气比例阀是由单片机控制板1上的两路D/A转换器的输出的模拟电压控制。单片机控制板1中存放应用程序和配置参数，通过软件控制时D/A转换器输出电压按照设定规律逐渐变化，从而驱动电气比例阀输出的气压，使开关回吸阀的开闭回吸动作都按照软件设定来进行。由于软件的灵活性，使多段回吸等控制变的很简单。如图2所示为本专利技术的单片机结构图。单片机采用了STM32F103作为核心控制器，存储并执行程序。AD5754是一个双通道DAC转换器，该芯片通过SPI接口和单片机相连，根据程序指令输出直流模拟电压。运算放大器LM324作为模拟电压的驱动放大，直接输出到电气比例阀；控制参数存放于EEPROM24LC256中；为了和上位机进行接口，设计了两种方案，通信接口采用MAX232串行通信，IO接口通过光耦TLP281进行隔离通信；电源电路将外部输入24V指令变成单片机需要的+3V和模拟电路需要+10V电压。单片机芯片，其内部FLASH存放控制程序。通信转换芯片，用于和外部进行接口。光耦隔离数字IO电路，用于和外部传递指令和状态。EEPROM芯片，用于存放控制参数。D/A转换及放大电路，用于输出电压指令，来作为电气比例阀的输出压力；电-气转换单元比例阀是两个电气比例阀构成，它们是将指令电压转换成对应的稳定气压的装置。电气转换单元由两路电气比例阀构成：第一路：开关阀电气比例阀，产生连续可调的开关阀的控制气压；第二路：回吸阀电气比例阀，产生连续可调的回吸阀的控制气压。如图3所示为本专利技术的开阀控制时序图。当收到开阀指令时，单片机在t1时刻按照预定参数控制D/A转换器输出电压，从而控制电气比例阀输出气压升高，直到t2时刻达到设定电压值从而使开关阀逐渐打开；与此同时，按照设定电压，控制另一路D/A转换器输出直流电压，从而控制另一路电气比例阀，使回吸阀保持在无回吸状态。开关阀逐渐打开是指单片机控制器在设定时间内上升到设定电压，从而控制电气比例阀输出气压上升，从而控制开关阀逐渐打开。如图4所示为本专利技术的关阀回吸控制时序图。当收到关阀指令时，单片机在t3时刻按照预定参数控制D/A转换器输出电压，从而控制电气比例阀输出气压降低，直到t5时刻电压降至0，从而使开关阀逐渐关闭；与此同时，单片机在t4时刻按照参数控制另一路D/A转换器逐步减小输出直流电压，直到t6时刻电压降到设定值，从而使另一路电气比例阀输出气压逐渐降低，使回吸阀达到预定的回吸状态。开关阀逐渐关闭是指单片机控制器在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统，其特征在于，包括：单片机控制单元连接上位机，用于接收上位机的控制指令；单片机控制单元连接开关阀控制电气比例阀，向开关阀控制电气比例阀发送开关阀模拟控制电压，控制开关阀控制电气比例阀的通断；单片机控制单元连接回吸阀控制电气比例阀，向回吸阀控制电气比例阀发送回吸阀模拟控制电压，控制回吸阀控制电气比例阀的开关；开关阀控制电气比例阀通过开关阀供气管路连接开关回吸阀阀体，对开关回吸阀阀体进行流量控制；回吸阀控制电气比例阀通过回吸阀供气管路连接开关回吸阀阀体，控制开关回吸阀阀体进行回吸。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的开关回吸阀数字控制系统，其特征在于，包括：单片机控制单元连接上位机，用于接收上位机的控制指令；单片机控制单元连接开关阀控制电气比例阀，向开关阀控制电气比例阀发送开关阀模拟控制电压，控制开关阀控制电气比例阀的通断；单片机控制单元连接回吸阀控制电气比例阀，向回吸阀控制电气比例阀发送回吸阀模拟控制电压，控制回吸阀控制电气比例阀的开关；开关阀控制电气比例阀通过开关阀供气管路连接开关回吸阀阀体，对开关回吸阀阀体进行流量控制；回吸阀控制电气比例阀通过回吸阀供气管路连接开关回吸阀阀体，控制开关回吸阀阀体进行回吸。2.根据权利要求1所述的基于单片机的开关回吸阀数字控制系统，其特征在于：所述单片机控制单元包括：光耦隔离电路，连接单片机，作为数字量IO接口与上位机进行隔离通信；串行接口，连接单片机，作为通信接口与上位机进行通信；单片机、D/A转换器和运算放大器依次连接，输出控制电压；EEPROM连接单片机，用于单片机存取数据；电源电路为单片机控制单元供电。3.根据权利要求1所述的基于单片机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，
申请(专利权)人：沈阳芯源微电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21