1、產品的市場背景
單晶爐是一種在惰性氣體(氮氣、氦氣為主)環境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生長無錯位單晶的設備。單晶爐需要控制的內容包含晶體的直徑、溫度(功率)、原料(硅料)、泄漏率和氬氣質量等，其中溫度控制好壞直接影響到是否成為晶體的關鍵因素。昌暉儀表制造有限公司引進2自由度PID控制方式和Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法的YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器在單晶爐的溫度控制中發揮著重要的作用。
2、多段限可編程幅溫控器的主要技術原理
①YR-RJDP系列多段限幅溫控器軟件采用Ra-PID(RationaLOOP PID)和Just-FiTTER的PID控制算法，通過上電自動跟蹤測量值變化，根據時間和所設定控制值的函數關系分段實現溫度的升溫、保溫和降溫的溫度調節。
②根據編程的生產工藝曲線，可實現曲線的步進、跳轉、停止、清零等功能。
③產品在整個單晶路溫度調節中主要負責溫度的精準控制。
④2自由度PID控制
⑤獨立分段限幅功能
每個廠家溫控器都有輸出限幅功能(所有程序段設置同一限幅值)，昌暉多段可編程溫控器是獨立分段限幅(即每段程序都具備輸出限幅功能；特別適合控溫精度要求高)，這種方式對保護加熱功率元件、滿足工藝控制要求和控制溫度過沖很實用，特別適合控溫精度要求高的行業。
⑥平臺運行功能
平臺運行功能為昌暉多段限幅溫控器技術亮點！每個廠家的多段可編程溫控器都可以通過儀表面板按鍵實現手動“啟動”、“停止”、“清零”、“步進”等功能，昌暉儀表在此基礎上推出更可靠和智能的多段可編程溫控器平臺運行功能：
A、PV等待功能
a、多段限幅溫控器每個程序段的運行時間是由用戶自己根據實際工藝需要設定的，儀表按照設定的程序時間運行。假如過程控制中出現異常導致實際溫度并未達到該段程序所要求的目標溫度值但該段程序運行時間已達到，其他廠家的儀表則自動轉入下一段程序開始運行，解決這個問題必須通過人工合理設置該段程序運行時間，讓溫度達到工藝要求后才運行下一段程序，否則將導致控溫要求不滿足工藝要求。“PV等待功能”很好的解決該問題：對于升溫段可以選擇傳統的以時間為準，也可以選擇以PV為準運行程序；對于升溫段，“PV等待功能”自動處理因程序段時間設置不合理的問題，儀表會自動增加時間或扣掉多余時間，直到PV達到目標溫度，儀表才會運行下一段程序。
b、對升溫段和降溫段而言程序段時間用戶只要隨便設置大于零的數值即可，不用再糾結程序時間的夠不夠用；
c、對于保溫段嚴格按照設定的時間運行。
B、任意段測量值啟動功能
昌暉多段可編程溫控器在任意程序段掉電后儀表可以自動從掉電時的PV值啟動(此時下窗口的SV=PV)，省去用戶人工跳過已經執行過的程序段的過程，且該段的運行時間自動扣除此段已運行的時間。
C、儀表會自動識別升溫或降溫過程
a、在整個程序段中儀表會自動識別控制系統處于升溫或降溫階段，只要PV達到下一程序目標溫度，即使程序運行時間尚未走完，自動轉入下一段程序運行。這便于有效提高控制系統的工作效率。
b、昌暉多段可編程溫控器可以自動識別控制過程處于保溫段還是升溫段，對于保溫段昌暉多段可編程溫控器嚴格按照設定的時間運行。
⑦開放的儀表參數存儲功能
已調試好的昌暉多段限幅溫控器參數(非出廠設置參數)備份和恢復對于設備制造商而言備份現場已調試好的參數可以減少售后服務的工作量。
a、備份的具體操作：按SET鍵兩秒進入菜單，將LOC參數設置為0，退出菜單顯示狀態；再次按SET鍵兩秒進入菜單，這時只有出現幾個現場參數，將LOC設為202；屏幕會出現1-2秒的閃爍，這代表完成了參數的備份；
b、恢復已備份的參數：按SET鍵兩秒進入菜單，將LOC參數設置為0，退出菜單顯示狀態；再次按按SET鍵兩秒進入菜單，這時只有出現幾個現場參數，將LOC設為303；屏幕會出現1-2秒的閃爍，這時完成了已備份參數的恢復。
⑧具備恢復出廠設置功能
實際使用中可能會出現參數被設置亂的情況，這時可以將控制參數恢復到出廠設置狀態，首先按SET鍵兩秒進入菜單，將LOC參數設置為0，退出菜單顯示狀態；再次按SET鍵兩秒進入菜單，這時只有出現幾個現場參數，將LOC設為404，此時屏幕會出現1-2秒的閃爍，這代表參數已恢復到出廠設置。
3、多段限幅溫控器的應用
昌暉YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器在單晶路溫度控制原理圖見下圖：
電路說明：交流電源經變壓器降壓后使用，輸出電壓25V/輸出電流28A；MJYD-JL-75為晶閘管智能模塊，內含晶閘管和移相控制電路，輸出最大電壓450V，最大電流75A；L1為過流保護熔斷器；RSV為過壓保護阻容元件；RW為電爐絲；YR-RJDP能多段限幅溫控器輸出為0-10mA電流，經過1K電阻后，輸出變為0-10V直流電壓，滿足晶閘管模塊的輸入電壓要求。
◆主要控制設備：昌暉YR-RJDP溫控器
◆輔助設備：熱電偶、可控硅、固態繼電器、過壓保護阻容器件等
根據單晶爐溫度控制的特點，昌暉YR-RJDP系列高性能多段限幅溫控器設定工藝曲線如下：
曲線序號 設定值℃ 時間 限幅值 備注
第1段 C01=25 t01=60 r=100 從室溫25.0℃開始升溫，升溫時間為30分鐘，功率輸出設定100%
第2段 C02=255.0 t02=120 r=100 升溫，升溫時間為30分鐘，功率輸出設定100%
第3段 C03=255.0 t03=120 r=30
第4段 C04=455.0 t04=90 r=30
第5段 C05=455.0 t05=300 r=30
第6段 C06=825.0 t06=8640 r=30
第7段 C07=825.0 t07=8640 r=30
第8段 C08=825.0 t08=8640 r=30
第9段 C09=825.0 t09=8640 r=30
第10段 C010=825.0 t010=4320 r=30
第11段 C011=825.0 t011=360 r=30
第12段 C012=355.0 t012=600 r=30
第13段 C013=25.0 t013=-121 r=30
按照上述的設定參數試驗控制效果極佳，控制精度可達±0.5℃。
采用昌暉YR-RJDP系列多段限幅溫控器作為主核心控制系統以來，碲鎘汞單晶爐的控制運行狀況良好，至今仍無故障出現，完全可以替代進口的控制儀表。無論從運行實際狀況來看，還是從性價比來看，選擇YR-RJDP多段限幅溫控器確實能夠完全滿足要求。
