一种智能冷水机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能冷水机控制系统，所述智能冷水机温度控制系统包括多个通道，每个通道包含一个通道控制模块和一个通道机械模块，每个通道中的通道机械模块中的各个执行器由对应的通道控制模块进行控制；所述多个通道的通道控制模块由整机控制模块进行统一控制；外部设备通信模块实现冷水机与外部主设备的通信，图像通信模块实现所述冷水机与红外探测仪的通信，分析模块用于所述冷水机确定功率分配方案和温度设定值范围。本发明专利技术提供了一种智能化的冷水机控制方案，通过多通道PID控制实现对各通道的精准控制，同时配合红外探测仪对区域温度的实时感应，对热图进行分析动态调整功率分配方案和设定值范围使得温控系统运行更加智能和稳定。更加智能和稳定。更加智能和稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种智能冷水机控制系统


[0001]本专利技术属于计算机控制系统
，尤其涉及一种智能冷水机控制系统。

技术介绍

[0002]在半导体行业中，冷水机多用于Fab厂半导体生产工艺，作为半导体工艺设备的附属设备，对工艺主设备腔室环境进行控温，而主设备通常有多个腔室，需要多个冷水机同时对不同的腔室进行温度控制，通常Fab厂厂房建设非常昂贵，厂房内空间有限，需要合理的利用，所以会将多个冷水机合并设计成多个通道的一个冷水机，以节约空间。这种多通道设计仅仅是简单的堆叠，每个通道的控制和运行都相对独立，没能形成系统控制，主设备需要跟每个通道进行独立的通信控制，需要多个通信模块和大量的线路，不利于使用和管理，另外，冷水机的控温稳定性和精度要求相对较高，一般的控制系统无法满足其稳定性和精度要求。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种智能冷水机温度控制系统，包括整机控制模块、多个通道控制模块，多个通道机械模块、外部设备通信模块、图像通信模块、分析模块，其特征在于：
[0004]所述智能冷水机温度控制系统包括多个通道，每个通道包含一个通道控制模块和一个通道机械模块，每个通道中的通道机械模块中的各个执行器由对应的通道控制模块进行控制；所述多个通道的通道控制模块由整机控制模块进行统一控制；
[0005]外部设备通信模块实现冷水机与外部主设备的通信，图像通信模块实现所述冷水机与红外探测仪的通信，分析模块用于所述冷水机确定功率分配方案和温度设定值范围；
[0006]其中，所述红外探测仪周期性向所述冷水机发送全区域红外热成像检测生成的热图，所述图像通信模块将接收到的热图发送至分析模块进行存储，所述分析模块根据热图确定不同通道的功率分配方案和设定值范围；
[0007]所述整体控制模块中包括PLC数据块，将遗传算法优化后的控制参数在PLC数据块里建立查询表，所述整体控制模块根据实时采集的传感器数据通过指针查表得到相应的最优控制参数，并发送给对应通道的通道控制模块。
[0008]其中，所述通道机械模块包含制冷和制热功能，当中间介质从外部设备流入到所述通道机械模块后，所述通道机械模块的制冷剂和高温制冷剂在蒸发器和水箱内跟中间介质进行热交换达到冷热平衡，
[0009]其中，所述制冷功能是是蒸汽压缩式制冷实现；
[0010]其中，所述制热功能包括通过将蒸汽压缩制冷中压缩机出口的高压高温制冷剂不经冷凝过程直接释放到蒸发器，和/或使用电加热棒对中间介质进行加热。
[0011]其中，每个通道中的通道机械模块中的各个执行器由对应的通道控制模块进行控制，包括：
[0012]对水泵电机转速进行控制，确保输出中间介质的流量和扬程；
[0013]对压缩机电机进行控制，使其能力与模块需要的制冷能力匹配；
[0014]PID控制器，使用所述整体控制模块发送的最优控制参数执行温度控制；
[0015]所述PID控制器通过改变所述电子膨胀阀的开度，对通过所述电子膨胀阀的制冷剂质量流量进行控制；
[0016]所述PID控制器通过改变所述电子热气旁通阀的开度，对通过所述电子热气旁通阀的高温制冷剂质量流量进行控制；
[0017]所述PID控制器通过PWM占空比输出脉冲给固态继电器SSR，使得电加热棒提供热量给中间介质；
[0018]接收温度传感器、压力传感器和流量传感器的反馈，监控进入冷水机该通道的中间介质经过该模块后，输出时跟设定温度相同且控温稳定。
[0019]其中，所述整机控制模块将各通道控制模块进行整合，监控各通道的运行状况，包括报警状态、数据采集及处理、参数设定、执行器控制、自动运行；
[0020]所述整机控制模块将外部控制信息进行汇总和处理，统一下发到各模块执行；
[0021]所述整机控制模块对整机层面的报警进行收集和控制；
[0022]所述整机层面的报警在异常温度变化区域大于1的情况下触发，在异常温度变化区域等于0或1的情况下不触发整机层面的报警。
[0023]其中，所述外部设备通信模块接收外部设备的控制信号，以及输送冷水机的状态给所述外部设备；
[0024]所述冷水机将各通道的设定值范围通过所述外部设备通信模块转化成所述外部设备可以读取的数据信号，使得可以通过所述外部设备在各通道的设定值范围内选择设定值；
[0025]所述外部设备将开机、关机、温度设定值、流量设定值发送给冷水机，所述外部设备通信模块接收到指令后，将指令转化成所述冷水机内部命令传输给所述整机控制模块，由所述整机控制模块对各通道的开机、关机、温度设定值、流量设定值进行控制；
[0026]所述冷水机将报警信号、实际温度值和实际流量值通过所述外部设备通信模块转化成所述外部设备可以读取的数据信号，使得所述外部设备远程监控冷水机的各通道状态。
[0027]其中，所述分析模块根据热图确定不同通道的功率分配方案，包括：
[0028]根据短时热图数据确定功率分配方案，所述短时热图为0.15
×
I(t
‑
2)+0.3
×
I(t
‑
1)+0.55
×
I(t)，其中I(t
‑
2)为两周期前的热图数据，I(t
‑
1)为一周期前的热图数据，I(t)为当前热图数据；
[0029]对短时热图数据进行分析，包括对于热图对应区域进行划分识别，所述区域包括设备区域、水管区域；
[0030]将设备区域的热图数据输入至预先训练好的CNN网络中生成状态结果，根据所述状态结果确定功率分配方案。
[0031]其中，所述根据所述状态结果确定功率分配方案，包括：
[0032]若判断区域x内异常温度变化，确定区域x对应的通道x，所述区域x的正常温度为Tx_0，所述区域x的当前温度为Tx_1，所述冷水机进行单位摄氏度温度控制在单位时间内所
需的功率为Pc，则确定为所述通道x分配的功率Px为Px＝|Tx1‑
Tx0|
×
P
c
；
[0033]对于剩余通道的功率分配方案包括：
[0034]若Pmax
‑
Px≥∑P_other，所述P_other为除通道x外其他通道所需的最优功率，Pmax为所述冷水机的最大额定功率，则按照P_other为除通道x外其他通道分配功率；
[0035]若Pmax
‑
Px＜∑P_other，则为第i个通道分配的功率Pi为：
[0036]其中P_other_i为第i个通道所需的最优功率；
[0037]其中，P_other根据如下方式确定：
[0038]对于区域m，所述区域m的正常温度为Tm_0，所述区域m的当前温度为Tm_1，所述冷水机进行单位摄氏度温度控制在单位时间内所需的功率为P
c
，则确定所述区域m对应的通道m所需的最优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能冷水机温度控制系统，包括整机控制模块、多个通道控制模块，多个通道机械模块、外部设备通信模块、图像通信模块、分析模块，其特征在于：所述智能冷水机温度控制系统包括多个通道，每个通道包含一个通道控制模块和一个通道机械模块，每个通道中的通道机械模块中的各个执行器由对应的通道控制模块进行控制；所述多个通道的通道控制模块由整机控制模块进行统一控制；外部设备通信模块实现冷水机与外部主设备的通信，图像通信模块实现所述冷水机与红外探测仪的通信，分析模块用于所述冷水机确定功率分配方案和温度设定值范围；其中，所述红外探测仪周期性向所述冷水机发送全区域红外热成像检测生成的热图，所述图像通信模块将接收到的热图发送至分析模块进行存储，所述分析模块根据热图确定不同通道的功率分配方案和设定值范围；所述整体控制模块中包括PLC数据块，将遗传算法优化后的控制参数在PLC数据块里建立查询表，所述整体控制模块根据实时采集的传感器数据通过指针查表得到相应的最优控制参数，并发送给对应通道的通道控制模块。2.如权利要求1所述的智能冷水机温度控制系统，其特征在于，所述通道机械模块包含制冷和制热功能，当中间介质从外部设备流入到所述通道机械模块后，所述通道机械模块的制冷剂和高温制冷剂在蒸发器和水箱内跟中间介质进行热交换达到冷热平衡，其中，所述制冷功能是是蒸汽压缩式制冷实现；其中，所述制热功能包括通过将蒸汽压缩制冷中压缩机出口的高压高温制冷剂不经冷凝过程直接释放到蒸发器，或使用电加热棒对中间介质进行加热。3.如权利要求1所述的智能冷水机温度控制系统，其特征在于，每个通道中的通道机械模块中的各个执行器由对应的通道控制模块进行控制，包括：对水泵电机转速进行控制，确保输出中间介质的流量和扬程；对压缩机电机进行控制，使其能力与模块需要的制冷能力匹配；PID控制器，使用所述整体控制模块发送的最优控制参数执行温度控制；所述PID控制器通过改变所述电子膨胀阀的开度，对通过所述电子膨胀阀的制冷剂质量流量进行控制；所述PID控制器通过改变所述电子热气旁通阀的开度，对通过所述电子热气旁通阀的高温制冷剂质量流量进行控制；所述PID控制器通过PWM占空比输出脉冲给固态继电器SSR，使得电加热棒提供热量给中间介质；接收温度传感器、压力传感器和流量传感器的反馈，监控进入冷水机该通道的中间介质经过该模块后，输出时跟设定温度相同且控温稳定。4.如权利要求1所述的智能冷水机温度控制系统，其特征在于，所述整机控制模块将各通道控制模块进行整合，监控各通道的运行状况，包括报警状态、数据采集及处理、参数设定、执行器控制、自动运行；所述整机控制模块将外部控制信息进行汇总和处理，统一下发到各模块执行；所述整机控制模块对整机层面的报警进行收集和控制；所述整机层面的报警在异常温度变化区域大于1的情况下触发，在异常温度变化区域
等于0或1的情况下不触发整机层面的报警。5.如权利要求1所述的智能冷水机温度控制系统，其特征在于，所述外部设备通信模块接收外部设备的控制信号，以及输送冷水机的状态给所述外部设备；所述冷水机将各通道的设定值范围通过所述外部设备通信模块转化成所述外部设备可以读取的数据信号，使得可以通过所述外部设备在各通道的设定值范围内选择设定值；所述外部设备将开机、关机、温度设定值、流量设定值发送给冷水机，所述外部设备通信模块接收到指令后，将指令转化成所述冷水机内部命令传输给所述整机控制模块，由所述整机控制模块对各通道的开机、关机、温度设定值、流量设定值进行控制；所述冷水机将报警信号、实际温度值和实际流量值通过所述外部设备通信模块转化成所述外部设备可以读取的数据信号，使得所述外部设备远程监控冷水机的各通道状态。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：戴忠林，
申请(专利权)人：无锡迈泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：