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真空玛雅吧温度控制分析-真空玛雅吧

一、温度控制需求
温度是所有化学反应重要参数,尤其在反应式玛雅吧、光学度膜、温度控制、其重要性,更是手屈一指。
依实际制程需求,有著不同范围与精度之控制方式之进度,因CPU之进步,使得温度控制器,已完全进入   。
计算机化时代,于PVD设备中温度控制应用及要求如下:

温度控制
需求精度
应用控制
所需功能
60~80℃
+-5%
塑料基材除水气
腔体除水
1.    多点设定启动
2.    Autotuning
180~250℃
+-5%
金属基材除水气
膜质改善
1.    多点设定启动
2.    Autotuning
3.    多段控制
250~380℃
+-3%
光学玻璃基材玛雅吧
1.    多点设定启动
2.    Autotuning
3.    Remote D/A , A/D
4.    多段控制
400~750℃
+-1%
反应式玛雅吧
1.    多点设定启动
2.    Autotuning
3.    Remote D/A , A/D
4.    多段控制

二、控制对象的特性
要良好的温度控制,在选择系统元件及控制方式必须先充分了解控制对象特性。
 
三、温度控制系统组成
 
四、温度控制系统元件及功用

元件
功用
加热器(IR、Micro Heater)
加热源
测温器(热电偶)Thermal couple
回馈加热器温度
操作器(SCR或SSR)
电力调整
温度控制器
设定及显示与控制

五、温度控制种类
控制加热器之方法有
1. ON,OFF方式:以Relay半导体功率元件组成
2. PID式:以TRAIC或SCR组成
3. 分段式:将电力功率以步进方式控制
六、PID温度控制之原理
PID控制方式是目前真空玛雅吧设备最常用方式,其控制原理,就像人用手控制调整瓦斯炉火一样,看到温度升高快,就赶快减少火力,随著修正火力以保持所需温度。
所谓PID就是由P(误差之比例宽度)I(积分)D (微分)三项控制器组成。
1.Proportional Bamd:P
以设定点为中心,建立正、负范围的温度带,在该温度带中,以增加或减少供热原来改变温度,使供应热源维持在所需范围内,其功用可降低系统时间数及被控制物的静态增益。
例如:  
当P设定→2.5%,设定温度200℃,温度控制范围=200℃×2.5%=5℃
若温度为202℃时,则温控器调节Power输出=50%-50%×2/5=30%
若温度为199℃时,则温控器调节Power输出=50%+50%×1/5=60%
2.Integral:I
I功能是对误差取关于时间的积分,随时间增加,积分项会增大,而使控制器输出增大,进而使误差降至零。
当P=2.5,设定温度200℃,I=1
若温度为202℃时,则温控器调节Power输出=1%/℃×2℃=2%
Power=50%-2%=48%既以每分钟降2% Power电力
3.Derivative=D
此功能主要是改善元件之反应滞后特性
利用预测误差变化率,以避免过冲现象发生,主要功能是快速改善外扰的回应。
当P 设定5,温度设定200℃ I=1.0 D设定2时
当温度=202℃时,PI控制方式以2%/分Power下降,而PD控制方式,则以2%/分×2分=4%power下降。
七、结语
PID温控方式已广泛在真空设备应用多年,随著设备对精度及稳定性要求日精,传统PID缺陷也日益显现,主要问题是PID参数设定值在整个控制过程都是固定不变,造成外乱应答及目标值应答难以兼顾,因此智能PID控制就应用而出。
智能PID控制就是导入专家系统、Fuzzy控制、神经网络玛雅吧,使控制器有自适应,PID参数不依赖数学模型而可实时的在线调整,对系统参数变化有较好的坚固耐用性。

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