一种单晶生长炉远程监控系统

1.本实用新型涉及远程监控设备技术领域，具体为一种单晶生长炉远程监控系统。

背景技术：

2.目前，半导体市场中有95％以上半导体器件和集成电路都用到硅单晶，但我国在此方面研究起步较晚，在大尺寸电子级晶体生长控制技术方面与国外存在一定差距。正是上述原因使我国用于集成电路的硅单晶长期依赖进口，并成为制约我国集成电路产业发展的主要原因之一。所以单晶生长炉远程监控系统的需求越来越大。
3.现有技术对于单晶生长炉内温度和提拉速度一般使用传感器采集，处理器进行数据处理，但传统采集温度数据使用的是模拟量型温度传感器，会增加传感器与网关之间通讯的ad转换过程。传统的晶体数据储存是直连式储存，所以在晶体生长期间会产生大量的过程数据，虽然简单可靠，但会给系统带来极大的负担，并且实现不了过程数据的共享和备份，增加维护成本，对本地服务器的存储造成压力，导致本地服务器积累现象，不利于日常管理。

技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种单晶生长炉远程监控系统，能够直接检测单晶生长炉内温度、提拉速度、炉内溶液图像和实时查看的目的，需采用在单晶生长炉内直接设计一套检测装置的方案代替业内常见的方案，有利于远程监控直接查看数据。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种单晶生长炉远程监控系统，所述单晶生长炉远程监控系统包括：
6.用于测量单晶生长炉内参数的数据采集模块；
7.用于接受单晶生长炉内参数采集信息并进行控制的plc控制器模块；
8.数据采集模块包括用于采集单晶生长炉内溶液图像的ccd相机；
9.用于连接客户端模块和采集数据的通信模块；
10.用于与各硬件装置连接并进行供电的电源模块；
11.用于数据上传和存储的服务器模块；
12.所述数据采集模块电性连接plc控制器模块，所述plc控制器模块电性连接通信模块，所述电源模块电性连接plc控制器模块，所述通信模块电性连接客户端模块，所述客户端模块连接服务器模块。
13.优选的，所述数据采集模块位于单晶生长炉内部，所述数据采集模块包括温度传感器、编码器和压力传感器。
14.优选的，所述数据采集模块位于单晶生长炉内部，所述数据采集模块设置有ccd相机、模拟量采集模块和频率采集模块。
15.优选的，所述通信模块的通信装置位于单晶生长炉外部，所述通信装置采用嵌入
式网关并以太网modbus tcp/ip协议用于客户端模块监控和下层网关硬件的通信。
16.优选的，所述温度传感器和压力传感器均为rs485型传感器。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
18.(1)本实用新型提供的种单晶生长炉远程监控，各硬件设备数据传输方式采取有线传输，使用rs485通讯传输接口与modbus通讯协议，克服了无线传输设备距离带宽受限的缺点，同时可以支持多设备连接，适合于多个测量参数与客户端模块之间数据的共同传输需求；而且，rs485是差分信号传输方式，具有较强的抗干扰能力，满足单晶生长炉厂内测控的要求；
19.(2)本实用新型在温度传感器硬件选取上选择数字量输出，减少使用模拟量输出传感器时的ad转换过程。另外，本实用新型设计共包含多种传感器，能够测量温度、提拉转速和重量；
20.(3)本实用新型设计含有数据库部分，可以储存数据与查询历史数据，客户端模块用户能够对数据进行查看与分析；
21.(4)本实用新型的系统选择采用以太网modbus tcp/ip协议用于客户端模块监控和下层网关硬件的通信，可以实现用户远程监控数据和发布命令、故障报警等功能，本实用新型整体设计功能全面且性能可靠。
附图说明
22.图1是本实用新型提供的一种单晶生长炉远程监控系统的工作流程图；
23.图2是本实用新型提供的一种单晶生长炉远程监控系统的结构示意图；
24.图3是本实用新型提供的一种单晶生长炉远程监控系统的结构连接图。
25.图中：数据采集模块1、plc控制器模块2、通信模块3、客户端模块4、服务器模块5、电源模块6、编码器7、压力传感器8、温度传感器9、ccd相机10。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的本实用新型附图，对本实用新型实施例中的本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1所示，本实用新型提供的单晶生长炉远程监控系统主要包括以下六大模块：数据采集模块1、plc控制器模块2、通信模块3、客户端模块4、服务器模块5和电源模块6。
28.数据采集模块1位于单晶生长炉内部，包括温度传感器9、编码器7、压力传感器8，分别用于采集单晶生长炉内温度、提拉传速、硅单晶生长重量，ccd相机10用于采集炉内溶液图像。上述数据采集模块1与plc控制器模块2连接，ccd相机10直接连到pc电脑端。温度传感器9和压力传感器8均为rs485型传感器，本身可以将采集到的数据转化为对应的数字量信号，传输给plc控制器模块2进行数据处理。而编码器7则需要通过频率采集模块将pwm信号转485modbus。综上所述，温度传感器9、压力传感器8、编码器7将这些信息上传发送给plc控制器模块，以此作为调节控制炉内温度、提拉传速、硅单晶生长重量的参数依据。
29.plc控制器模块2位于单晶生长炉外部，在将调试好的程序写入plc存储器后，plc
存储器将现场输入信号进行处理，产生控制信号来调控单晶生长炉内参数。该模块包括温度plc控制器模块，提拉转速plc控制器模块、硅单晶称重plc控制器模块，上述plc控制器模块与数据采集模块2连接。
30.通信模块3位于单晶生长炉外部，连接plc控制器模块2，使用以太网modbus tcp/ip协议于客户端模块4监控和下层网关硬件的通信，将各参数数据传输至客户端模块4，对数据进行存储。
31.客户端模块4位于单晶生长炉外部，负责监控实时数据、对历史数据进行查询和下发控制命令，建立mysql数据库储存采集到的数据，同时将数据上传服务器模块5，客户端模块与服务器模块5连接。数据库开发语言为sql，开发软件为mysql，数据库主要功能是通过存储数据来查询历史数据。pc端是web形式，开发语言为html,整个模块用户可以在远程查看各参数数据并发布命令。
32.服务器模块5位于单晶生长炉外部，负责将数据库数据进行远程发布和储存，用户通过客户端模块4远程查询数据和下达命令。
33.电源模块6位于单晶生长炉外部，与plc控制器模块2相连接为其供电。plc控制器模块2通常为直流24v或交流220v供电，选择交流220v供电，输出电压根据网关模块电压决定。
34.如图2所示，本单晶生长炉主要区域有炉体和控制室，其中单晶生长炉内部为数据采集模块1，包括温度传感器9、编码器7、压力传感器8和ccd相机10，分别用于采集单晶生长炉内温度、提拉传速、硅单晶生长重量，炉内溶液图像。上述数据采集模1块与plc控制器模块2连接，ccd相机10直接连到pc电脑端。plc控制器模块2将现场输入信号进行处理，产生控制信号来调控单晶生长炉内参数。网关使用以太网modbus tcp/ip协议于客户端模块4监控和下层网关硬件的通信，将各参数数据传输至客户端模块4，对数据进行存储。pc电脑端负责监控实时数据、对历史数据进行查询和下发控制命令，同时建立mysql数据库储存采集到的数据，再将数据上传服务器模块5。服务器模块5负责将数据库数据进行远程发布和储存，用户通过客户端模块4远程查询数据和下达命令。电源模块6位于单晶生长炉外部，与plc控制器模块2相连接为整个装置供电。
35.如图3所示，24v直流电源模块6为整个装置供电，其中rs485型温度传感器接口a为信号正极，接口b为信号负极，接口a与plc控制器模块2的x0口相接，接口b与plc控制器模块2的com口相接，rs485型有压力传感器接口a为信号正极，接口b为信号负极，接口a与plc控制器模块2的x1口相接，接口b与plc控制器模块2的com口相接，编码器7型号为e6b2-cwz6c，编码器7的接口a相、b相、z输出为脉冲信号，编码器7的接口a相、b相分别于频率采集模块in0和in1依次连接，频率采集模块采用舟正科技为正反向脉冲计数器，将pwm信号转为485modbus信号，输出接口data+与plc控制器模块2的x2口相接，接口data-与plc控制器模块2的com口相接，plc控制器模块2采用gb cpu224xp-eth型号，其中网关接口eth-port与网关lan1接口相连；通信网关采用zlan5143型号，其中lan0接口与pc端lan1接口连接，使用以太网modbus tcp/ip协议于客户端模块4监控和下层网关硬件的通信；ccd相机直接与pc端usb口连接。
36.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修
改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种单晶生长炉远程监控系统，其特征在于，所述单晶生长炉远程监控系统包括：用于测量单晶生长炉内参数的数据采集模块(1)；用于接受单晶生长炉内参数采集信息并进行控制的plc控制器模块(2)；数据采集模块(1)包括用于采集单晶生长炉内溶液图像的ccd相机(10)；用于连接客户端模块(4)和采集数据的通信模块(3)；用于与各硬件装置连接并进行供电的电源模块(6)；用于数据上传和存储的服务器模块(5)；所述数据采集模块(1)电性连接plc控制器模块(2)，所述plc控制器模块(2)电性连接通信模块(3)，所述电源模块(6)电性连接plc控制器模块(2)，所述通信模块(3)电性连接客户端模块(4)，所述客户端模块(4)连接服务器模块(5)。2.根据权利要求1所述单晶生长炉远程监控系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)位于单晶生长炉内部，所述数据采集模块(1)包括温度传感器(9)、编码器(7)和压力传感器(8)。3.根据权利要求1所述单晶生长炉远程监控系统，其特征在于，所述数据采集模块(1)位于单晶生长炉内部，所述数据采集模块(1)设置有ccd相机(10)、模拟量采集模块和频率采集模块。4.根据权利要求1所述单晶生长炉远程监控系统，其特征在于，所述通信模块(3)的通信装置位于单晶生长炉外部，所述通信装置采用嵌入式网关并以太网modbus tcp/ip协议用于客户端模块(4)监控和下层网关硬件的通信。5.根据权利要求2所述单晶生长炉远程监控系统，其特征在于，所述温度传感器(9)和压力传感器(8)均为rs485型传感器。

技术总结

本实用新型公开了一种单晶生长炉远程监控系统，所述单晶生长炉远程监控系统包括：用于测量单晶生长炉内参数的数据采集模块；用于接受单晶生长炉内参数采集信息并进行控制的PLC控制器模块；数据采集模块包括用于采集单晶生长炉内溶液图像的CCD相机；用于连接客户端模块和采集数据的通信模块；用于与各硬件装置连接并进行供电的电源模块；用于数据上传和存储的服务器模块。本实用新型提供的种单晶生长炉远程监控，各硬件设备数据传输方式采取有线传输，使用RS485通讯传输接口与Modbus通讯协议，克服了无线传输设备距离带宽受限的缺点，适合于多个测量参数与客户端模块之间数据的共同传输需求；而且，RS485是差分信号传输方式，具有较强的抗干扰能力。具有较强的抗干扰能力。具有较强的抗干扰能力。