一种等径自调控控温系统的制作方法

本发明涉及控温，更具体地说，本发明涉及一种等径自调控控温系统。

背景技术：

1、在单晶硅制造领域，温度控制是一个至关重要的环节，单晶硅的制造过程需要精确控制温度，以确保晶体生长的均匀性和稳定性，然而，传统的温度控制方法在实际应用中常常面临着滞后性大、调节幅度不当以及人员干预错误等问题。

2、具体而言，直拉法单晶硅制造企业现有的温度控制方法主要依赖于传统的pid调节技术。pid（比例-积分-微分）调节器通过计算误差信号的比例、积分和微分项来产生控制信号，以实现对温度的调节，然而，由于单晶硅生长过程中的复杂性和不确定性，pid调节器往往难以准确预测和响应温度的变化，导致温度控制存在滞后性。此外，pid调节幅度的选择也是一个技术难题。如果调节幅度过大，可能导致温度波动过大，影响单晶硅的晶体结构和性能；如果调节幅度过小，则可能无法及时纠正温度偏差，导致单晶硅生长不稳定，因此，如何合理设置pid调节幅度，以实现温度的稳定控制，是单晶硅制造领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种等径自调控控温系统。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种等径自调控控温系统，包括安装在单晶炉炉膛内的温度检测单元，所述温度检测单元的输出端电性连接有智能控制单元，所述智能控制单元的输出端电性连接有加热单元和报警单元，所述智能控制单元与温度检测单元之间设置有反馈单元；

3、所述温度检测单元、反馈单元、智能控制单元和加热单元共同配合建立等径温效自调控控温模型，等径温效自调控控温模型的具体工作方法步骤如下：

4、步骤一、实时监测，通过在单晶生长过程中利用温度检测单元实时监测温度参数，收集温度数据；

5、步骤二、数据处理和分析，通过上位机建立数学模型和算法，对实时监测到的温度数据进行处理和分析；

6、步骤三、自动调整，根据温度预测结果，自动调整加热单元的参数；

7、步骤四、反馈控制，基于反馈单元，采用反馈控制策略，通过不断比较实际温度与预设温度之间的差异，实时调整控制参数；

8、步骤五、优化和改进，设定功率与实际功率偏差大于1kw，上位机将通过报警单元发出报警。

9、作为本发明技术方案的进一步改进，所述温度检测单元具体为等距均匀安装在单晶炉炉膛内壁的若干个温度传感器，所述温度传感器的探头部伸入单晶炉的炉体内部，且每个温度传感器与智能控制单元之间均通过导线电性连接。

10、作为本发明技术方案的进一步改进，所述智能控制单元具体为一种plc控制器，所述plc控制器与上位机之间通过物联网信号连接。

11、作为本发明技术方案的进一步改进，所述加热单元具体为一种加热器，所述加热器安装在单晶炉炉体的底部位置，所述报警单元具体为一种报警器。

12、作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤一中利用温度检测单元对单晶炉内部的实时温度数据监测，所述温度检测单元实时监测的各个位置的温度数据预设每隔5-10分钟保留一组，并自动上传存储至上位机。

13、作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤二数据处理和分析中对实时监测到的温度数据进行处理的方式包括数据清洗（去除异常值、缺失值）、数据标准化或归一化步骤，且建立数学模型和算法时，对晶体生长过程中的各种因素，包括加热速度、散热速度、环境温度、材料特性方面进行前期的记录。

14、作为本发明技术方案的进一步改进，所述步骤二中数学模型为一种基于物理原理的模型，即热传导方程，热传导方程为∂u/∂t=k∇²u，其中u是温度场，t是时间，k是热扩散率。

15、作为本发明技术方案的进一步改进，所述等径温效自调控控温模型的温度自调控方式包括连续式、间歇式和启停式，其中：

16、s1、连续式，适用设定温度与实际温度功率偏差x（x＜0.5kw）以内，不同等径长度，按照既定长度pid进行等径温度调节；

17、s2、间歇式，适用设定温度与实际温度功率偏差x（0.5kw≤x＜0.8kw），不同等径长度，按照既定长度pid进行等径温度调节，根据升降温量幅度，进行间断式升降温，设置最高、最低升降温量、反应时间，超过最高升降温幅度降温量后，按照最高幅度降温量进行调节，开始记录反应时间，到达设定时间后，再次计算降温偏差及加热速率，进行二次升降温；

18、s3、停启式，适用设定温度与实际温度功率偏差x（x≥0.8kw），温度偏差超出范围，自动设定系统自调控升降温量=温度计算设定偏差/2，设定降温时间，自动退出温效调节系统，同时发出报警信号。

19、本发明的有益效果：

20、本发明通过增加间歇式、启停式等径控温调节方式，消除等径过程人员异常干预，在不同温差下进行相应幅度功率调节，提高温度控制系统的稳定性、准确性，提高成品率，同时对偏差较大炉台进行工艺调节，保障单晶生长过程中的最优参数，提高单晶硅生长的稳定性，即通过实时监测、精确控制和反馈调节，实现了对单晶硅生长过程中温度的精准控制，有效提高了单晶硅的质量和产能。

技术特征：

1.一种等径自调控控温系统，其特征在于：包括安装在单晶炉炉膛内的温度检测单元（1），所述温度检测单元（1）的输出端电性连接有智能控制单元（3），所述智能控制单元（3）的输出端电性连接有加热单元（4）和报警单元（5），所述智能控制单元（3）与温度检测单元（1）之间设置有反馈单元（2）；

2.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述温度检测单元（1）具体为等距均匀安装在单晶炉炉膛内壁的若干个温度传感器，所述温度传感器的探头部伸入单晶炉的炉体内部，且每个温度传感器与智能控制单元（3）之间均通过导线电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述智能控制单元（3）具体为一种plc控制器，所述plc控制器与上位机之间通过物联网信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述加热单元（4）具体为一种加热器，所述加热器安装在单晶炉炉体的底部位置，所述报警单元（5）具体为一种报警器。

5.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述步骤一中利用温度检测单元（1）对单晶炉内部的实时温度数据监测，所述温度检测单元（1）实时监测的各个位置的温度数据预设每隔5-10分钟保留一组，并自动上传存储至上位机。

6.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述步骤二数据处理和分析中对实时监测到的温度数据进行处理的方式包括数据清洗（去除异常值、缺失值）、数据标准化或归一化步骤，且建立数学模型和算法时，对晶体生长过程中的各种因素，包括加热速度、散热速度、环境温度、材料特性方面进行前期的记录。

7.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述步骤二中数学模型为一种基于物理原理的模型，即热传导方程，热传导方程为∂u/∂t=k∇²u，其中u是温度场，t是时间，k是热扩散率。

8.根据权利要求1所述的一种等径自调控控温系统，其特征在于：所述等径温效自调控控温模型的温度自调控方式包括连续式、间歇式和启停式，其中：

技术总结本发明公开了一种等径自调控控温系统，具体涉及控温技术领域，包括安装在单晶炉炉膛内的温度检测单元，温度检测单元的输出端电性连接有智能控制单元，智能控制单元的输出端电性连接有加热单元和报警单元，智能控制单元与温度检测单元之间设置有反馈单元；温度检测单元、反馈单元、智能控制单元和加热单元共同配合建立等径温效自调控控温模型。本发明通过增加间歇式、启停式等径控温调节方式，消除等径过程人员异常干预，在不同温差下进行相应幅度功率调节，提高温度控制系统的稳定性、准确性，提高成品率，同时对偏差较大炉台进行工艺调节，保障单晶生长过程中的最优参数，提高单晶硅生长的稳定性。技术研发人员：李亮亮,王建利,郭嘉伟,董智慧受保护的技术使用者：乌海市京运通新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27