Автоматизация процесса выращивания монокристаллов германия

Преимущество этого метода заключается в том, что кристалл растет в свободном пространстве без контакта со стенками тигля, при этом достаточно легко можно менять диаметр растущего кристалла и визуально контролировать рост.

В части «Автоматизация»  был проведен анализ процесса выращивания монокристаллов германия  как объекта управления. Рисунок вы видите на слайде.

К основным управляющим воздействиям относятся:

- частота вращения валов двигателей;

- сила тока, подаваемая на электронагреватели;

- расход аргона;

 - количество германия;

- состав германия

К возмущающим воздействиям относятся:

- состав атмосферы;

- вибрации установки.

Выходными параметрами являются:

- диаметр, длина, состав и структура слитка,

- температура тигля,

- давление в печи

Анализ процесса выращивания монокристаллов германия как объекта управления позволяет нам определить основные контролируемые и регулируемые параметры, а именно:

давление в печи

-  температуру тигля;

-   скорость перемещения тигля;

-   скорость перемещения затравки;

-   скорость вращения тигля;

-    скорость вращения затравки.

Проектом предусматривается создание трехуровневой системы управления.

Задачами первого (нижнего) уровня являются: измерение значений технологических параметров (скорости, температуры, давления), преобразование  измеренных сигналов; индикация мгновенных значений технологических параметров в цифровом виде; выдача управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

В основу работы контроллера среднего уровня АСУ ТП выращивания положен принцип выработки управляющих воздействий на исполнительные механизмы путем математической обработки информации о ходе процесса, которая полученна с датчиков.

Верхний уровень АСУ ТП выращивания состоит из автоматизированных рабочих мест оператора и сервера базы данных.

Вся информация о состоянии технологического оборудования процесса выращивания от контроллера среднего уровня передается на верхний уровень управления, где производится ее обработка. Для реализации данной схемы управления сделан выбор технических средств и разработана функциональная схема автоматизации. А так же выполнены принципиальная электрическая схема АСР температуры тигля и схема внешних электрических и трубных соединений. Все это вы можете видеть на стенде и в раздаточном материале.

          Так же в части «Автоматизация» разработана мнемосхема  в SCADA-системе Genesis-32, предназначенная для визуализации процесса и оперативного управления им.

В специальной частипроекта произведен расчет АСР температуры тигля.

На основе кривой разгона, которую вы видите на экране, построена единичная переходная характеристика и выполнена аппроксимация объекта.

Ошибка аппроксимации не превышает 3 %. Передаточная функция полученная в результате аппроксимации изображена на экране.

В качестве регулятора выбран типовой ПИД-регулятор непрерывного действия. В ПП VisSim 6.0 произведена оптимизация настроек регулятора. На слайде изображен переходной процесс с оптимальными настройками регулятора при внешнем возмущающем ступенчатом воздействии в 6 % хода регулирующего органа. Анализ полученных результатов показывает, что при оптимальных