多晶硅铸锭炉操作维护说明书修改版最终版.docx

多 晶 硅 铸 锭 炉操作维护手册无锡开日能源科技股份有限公司2011年3月前言本说明书是指导用户如何使用和维护多晶硅铸锭设备的重要资料，用户在使用多晶硅铸锭设备前一定要仔细阅读本说明书，并充分理解，以便使设备能够正常生产，同时提供了如何避免意外以及预计会产生的故障并提前解决的方法。在自动运行模式下，操作屏有密码保护，需要授权的操作工程师才能进入，可以干预或修改参数。高级参数的设定见附录。本说明书包含如下内容：1) 安全措施及设备规格；2) 设备概述；3) 设备操作；4) 设备维护；5) 常见故障处理措施。无锡开日多晶硅铸锭炉概貌目录1安全51.1安全符号及说明51.2安全保护措施52设备规格82.1设备的平面图92.2 设备接口规格要求113设备概述113.1 操作原理113.2 系统构成124. 操作界面144.1 报警页144.2 主视图214.3 曲线趋势图244.4 历史数据库查询284.5 模式页304.6 主参数和系统配置页304.6 .1主参数页1314.6.2 主参数页2314.6.3 主参数页3水温报警及加热报警参数设置324.6.4 系统配置窗口324.6.5 主参数温度-压力PID分区参数配置表334.6.7 慢抽程序参数设置窗口334.7手动操作344.7.1 热偶仓检漏354.8手动维护屏幕364.9 运行干预操作384.10 初始检查窗口屏幕414.11 配方屏幕444.12 隔热层手动升降屏幕454.13主加热参数屏幕474.14 手动下腔室升降窗口475. 炉子的具体操作485.1 概述485.2 打开下腔室495.3 取出长晶结束后的硅锭515.4 进料过程525.5 选择运行的配方及下载535.6 自动运行初始检查屏545.7 自动循环过程546. 设备维护596.1 设备保养596.2 常见故障及排除596.3 备品备件、易损件清单627. 常见故障处理措施647.1 电源停电/缺相故障处理措施647.2 断水故障处理措施697.3 硅溢流报警处理措施727.4 三相电流不平衡报警处理措施73751安全1.1安全符号及说明本设备安全符号等级分为四种，分别为危险、警告、小心、注意，详细定义见表1.1。表1.1 设备安全符号定义危险表示存在严重的危险性，如不避免将会导致人身死亡或严重的伤害，只有设备维护工程师才能进行维护操作。警告表示存在潜在的危险性，如不避免将会导致严重的人身伤害，只有充分了解警告信息后才能进行操作。小心表示存在一定的危险性，如不避免可能会导致的设备损坏或数据丢失，同时可能会对人身造成伤害。注意表示重要的相关信息，并提供操作建议。1.2安全保护措施任何人操作、打开或维修设备时都必须遵守安全预防措施。操作工和维修人员必须遵守本手册里的所有安全说明。1.2.1 设备危险说明注意：设备危险包括多个压力点，高压和装卸期间暴露在外很热的接线端子，有安全内锁装置和危险警告符号以保护操作工。警告：不要触碰没有保护围栏的设备。警告：不要企图忽略任何安全内锁装置。当门和安全护栏没有处于正确位置时，这些内锁装置能避免自动操作。表1.2 安全预防措施说明1.2.2 高压保护措施仔细阅读这些指南能避免遭到潜在和致命的电击危险，能防止设备遭受意外损害。尤其需要强调的是，在急停情况下，不要单独一个人工作，必须协同另外的操作工一起工作。u 当你在周围有通电导线的场所或者有高压设备的地方工作时，你的一只手必须插在口袋里。u 穿上橡胶底的鞋子或者运动鞋，绝缘地板比金属地板或者裸露的水泥地面绝缘性好，但这是由实际情况决定的（不在你的控制范围内）。一块橡胶垫是很好的绝缘体，但是一块毯子无论多厚都不是很好的绝缘体。u 戴上防护眼镜，有较大的塑料透镜的眼镜或者护目镜。u 不要带任何珠宝或者其他饰品以防意外地接触电路和接通导体电流，或者卡进旋转部件里。u 绝不能没有事先检查就自己猜想任何事情！不能企图走捷径！1.2.3 压缩空气的保护措施u 突然的强大气压或者飞溅碎片会损伤眼镜或者耳膜；u 压缩空气携带而出的飞溅颗粒能损伤操作人员或者损坏设备；u 维护人员必须懂得如何正确使用压缩空气的方法；u 当更换附属装置或者不用压缩空气时必须断开压缩空气系统。1.2.4 锁定装置在维护、检修、操作和相关的活动期间，应该保护人员不受意外接通/启动设备或者释放存储的能量而引起的伤害。注意：当维护、维修、操作定向凝固系统和执行其他的相关动作时，用户必须提供相应的锁定装置能保证潜在的危险状态下几乎不需要人员作任何动作，利用锁定能量隔离装置就可以消除危险。如果没有锁定装置，就必须断开设备以避免意外地接通电源或者释放存储的能量。u 在设备上贴有一个显著的警告标志，以便警告人员不要操作已经断开能量的设备。u 用户代表必须明白锁定功能的所有知识且保证所有员工都理解锁定过程，都能正确地执行锁定操作。u 用户应该定期检查能量控制程序（至少每年一次）以保证正确地遵守控制过程和定期进行检查。u 操作员工应该掌握锁定的所有知识且按照要求锁定。1.2.5 断开/锁定过程所有的相关人员都必须明白断开的原因和结果。如果设备正在操作状态下，可以用正常的方法断开。当卸下载荷时绝不能拔出断路开关以免出现火花甚至爆炸。只有掌握了设备操作的人员才能断开或者重新启动设备。警告：当设备处于静止状态时，可以试运行设备的某些部件（如真空泵、电机、阀门等）不会对设备造成损害，但此时设备是处于待机状态并非断开状态。断开过程：一定要采取措施确保开关或按钮处于断开状态，才能保护自己的安全，如在开关上加锁或标志以防他人误操作，同时加以仔细核实，确保设备完全断开。1.2.6 断开电气设备主电源控制柜有一个主断路开关，这个开关能断开设备内部电源，但柜内电源需要用户供电线路上的开关才能完全断开，同时关闭UPS即可完全切断设备所有的电源。2设备规格表2.1 设备规格型号FT500KR800设备尺寸 mm3L3700W4900H5080L3700W4900H5080硅锭尺寸 mm3420kg：840840270 480kg：840840300650kg：10001000280 700kg：10001000300硅锭重量 kg420-480650-700生产周期 hr52-5460-62配电AC 38010% V，200kVA 三相五线制，50HzAC 38010% V，200KVA 三相五线制，50Hz加热功率 kW165165单炉次加热能耗 kW.hr2900(430kg)4000(680kg)单位公斤硅锭能耗 kW.hr6.86真空等其他能耗 kW.hr 350 400最高温度 16001600最高工作温度 15601560真空系统机械泵+罗茨泵+维持泵机械泵+罗茨泵+维持泵炉内极限真空 mbar0.020.02系统漏率 mbarhr0.010.01抽空时间 min3838冷却水流量：140LPM 压力：0.350.5MPa 压差：0.25MPa 进水温度：21-30流量：140LPM 压力：0.350.5MPa 压差：0.25MPa 进水温度：21-31压缩空气 Mpa0.5-0.6 0.5-0.6工艺气体 Ar流量：050LPM 气源纯度：50ppm 单炉耗气量：70m3 压力：0.40.6MPa 流量：0-50LPM 气源纯度：50ppm 单炉耗气量：100m3 压力：0.40.7MPa环境温度 5 405 40环境湿度 小于65%小于65%地面要求地面水平度：5mm， 承重 2.5T/m2；地面水平度：5mm， 承重 2.5T/m3；2.1设备的平面图设备的平面图给出了设备的布局，并且提供了设备的尺寸，设备的入口位置要求，安全设施，辅助设施，操作侧和安装位置以保证正确的操作。按照设备规格设计的设备平面图，可以参考下面的图纸。图中表示了设备的平面轮廓，标出了水、电、气的联接尺寸和规格。用户可以根据设备的平面图对厂房进行布局设计。图2.1 设备的正面图图2.2 设备的侧面图图2.3 设备的俯视图2.2 设备接口规格要求表2.2 设备水、电、气接口规格表电源380VAC，3，200kVA，50Hz，三相五线配电循环冷却水出入口管道接口均为G2外丝紧急冷却水出入口管道接口均为G2外丝氩气接口G1/2不锈钢管压缩空气接口12PU管真空泵排气口大机械泵：G2内丝，小机械泵：G1 1/4内丝操作温度530相对湿度65at 25（没有冷凝水）3设备概述3.1 操作原理本设备是一种利用定向凝固理论，能生产出大型的优质的多晶硅锭的新型设备，它的生产量很大，能在小于60小时内生产出高达500Kg用于光伏行业的多晶硅锭。将内涂Si3N4的石英坩埚装入多晶硅料后放在导热性很强的石墨块上（即定向凝固块），关闭炉子后排气，接通加热器电源熔化硅料数小时以上。在坩埚四周围有石墨加热器和隔热层。隔热层的垂直边能上下移动以便露出定向凝固块的底部，使热量辐射到下腔室的水冷四壁上。从而使定向凝固块对坩埚底部起到冷却作用，使坩埚内部的熔融硅形成一个竖直的温度梯度。这个梯度使坩埚内的硅料从底部开始凝固，从熔体底部开始向顶部生长。当所有的硅料都凝固后，在程序的控制下，硅料经过退火、冷却以免破裂和将晶格位移降到最低限度。图3.1 多晶硅装载石英坩锅3.2 系统构成本设备由以下八个大部件构成，分别是：机架、平台、炉体、加热区、真空系统、控制柜和配电柜、控制台、冷却水路组成，下面就以上的主要部件的功能分别进行详细阐述。3.2.1 炉体炉体的上炉腔固定在机架上，通过三根丝杆对下炉腔进行提升运动，以便完成装卸料工作。上炉腔顶部有六个电极与内部的石墨加热器相连，有三个滑台进行同步运动控制内部的隔热笼的上下移动以便控制硅锭的长晶过程。由两个压力传感器、一个质量流量控制器和所连接的阀门控制长晶循环相应阶段里传送的氩气。在机架后部有一套水冷系统，将冷却水分配给设备的各个部件，在长晶阶段，提供大量水给下炉腔以吸收辐射的热量。3.2.2 加热区加热区是一个箱体结构，它是由隔热笼、加热器、石墨电极、定向凝固块等组成。加热器由4块石墨板通过角联接器构成的方形结构，有六个石墨电极与加热器相连。定向凝固块是依靠下炉腔底部的3个大的石墨柱进行支撑的，定向凝固块有两个作用，一方面支撑坩埚，另一方面的作用是长晶时可控的冷却源。隔热笼由三个同步滑台控制升降运动，通过提升隔热笼，使定向凝固块的底部逐渐裸露，使其热量通过辐射传递给下炉腔壁，从而在热区内部形成一个竖直的热量梯度，使硅锭从底部向顶部开始生长。3.2.3 真空系统设备的真空系统是由机械泵、罗茨泵、阀门、真空计等构成，能使炉内的压力迅速降低至0.05mbar以下。在工艺的大部分阶段，使用机械泵保持腔室处于部分真空状态（400600）mbar，在某个阶段需要使用氩气时，用一个质量流量控制器控制氩气入口流量，用一个与真空系统相连的比例控制阀调节氩气出口的流量，从而使炉内真空度保持一个稳定的状态。3.2.4 控制柜和配电柜利用水冷电缆为加热器提供165KVA的功率，变压器的输出端每相提供最大电压25V和最大电流3800A。配电柜内装有一个功率控制器，用于调节主变压器的初级电压，还装有电源开关、交流接触器和保险等元器件。控制柜内装有可编程控制器、伺服电机控制器、直流电机控制器、气动阀门和各种低压电源等。3.2.5 控制台控制台通过悬臂安装在机架前方，控制台上装有触摸屏、升降按钮和急停按钮。触摸屏可以对铸锭工艺进行实时监控，同时可以进行工艺编辑、在线修改参数、处理报警事件等。升降按钮对下炉腔的升降起控制作用。急停按钮可以在紧急状态下关闭设备所有的阀门和电源，使设备处于安全状态。本系统可通过控制台完成铸锭工艺全过程，具有主视图、数据页、曲线页、报警页、运行干预、手动及维护、工艺编辑、系统配置、模式操作页等10大功能模块，其特点如下： 中文触摸屏界面，Windows XP 风格，直观、易于操作。 故障自诊断功能，当系统发生报警时，有声光故障报警和详细的故障报警画面，提示相应的操作，以便作进一步的处理。操作者按照屏幕提示，逐步处理故障即可。 具有在线帮助功能，软件对重要的界面具有密码保护、操作安全连锁保护、只有当条件满足，屏幕才有相应的提示操作，防止人为误操作！ 运行的历史数据具有存储、在线查询、分析功能，还可以通过U盘方便地导入/导出到个人电脑，且存储数据海量，还可查看每一炉运行的各组历史曲线。 提供两组成熟的工艺配方、编辑配方最长达60步，配方数目无限，配方曲线具有“曲线预览”功能，设定配方曲线在一个屏幕上显示，非常直观。 设置了手动检修维护界面，方便、实用。 在线运行时，上位机设置看门狗电路，特别适用无人值守的高可靠性场合。 每一炉数据具有水、电、气累积功能，一目了然。 提供全面开放的主参数页设置，用户可配置系统主参数，方便灵活。 具有多台设备联机功能（选件），可通过互连网或局域网，主机可监控每一台设备运行情况。3.2.5 冷却水路本系统有8路冷却水支路，分别是F1-F8，F1-加热电极1，F2-加热电极2，F3-加热电极3，F4-上腔室（上），F5-上腔室（下），F6-下腔室（上），F7-下腔室（下）、F8-真空泵/气体入口，在F6,F7的出水回路，分别安装有水温传感器，控制台能监测2路水温和8路水流状态。在进水和出水口安装有圆盘温度计及进出水压力表，方便操作人员抄表监视水温和压力4. 操作界面 操作者经常使用以下的界面控制铸锭全过程。在屏幕的下方总是显示：主视图、报警页、数据页、趋势图、工艺编辑、模式页、手动操作或运行干预七个按钮。以下详细介绍。 4.1 报警页 随时都可以打开报警屏幕，如果听见报警声音，要求操作者点击红色的“查看”方框，激活相应的报警屏幕，绿色的方框表示操作状态正常。按“报警消声”可以清除报警声音。也可以用这个按钮清除报警状态，当按下此按钮时，如果报警存在，报警方框保持红色，如果报警消失，报警方框显示绿色，所有的报警状态都具有自保持功能，直至报警状态消失，按“报警消声”键方能解除报警。 对于一些紧急报警，如熔硅溢流、停水、停电、缺相、热偶失效、炉温超限、主加热接触器断故障等，会自动弹出相应的报警屏幕。提示操作者作出正确的处理。图4.1 报警页4.1.1 停水报警页本系统有8路冷却水支路，分别是F1-F8，F1-加热电极1，F2-加热电极2，F3-加热电极3，F4-上腔室（上），F5-上腔室（下），F6-下腔室（上），F7-下腔室（下）、F8-真空泵/气体入口，有流量显示，单位为L/Min,在主参数中可对每一路设置水流报警警告值、临界值，水流不足报警时间、水流临界极限报警时间等，当有一路水流流量小于临界值时，自动弹出停水报警故障屏幕，如报警时间超过规定的时间时，则会断开主加热器，停止加热，操作者必须紧急处理。对于该报警，按照屏幕提示逐步操作！详细操作见相应章节。图4.2 停水报警页4.1.2 电源停电/断相报警页 当出现市电停电/断相报警时，会自动弹出此屏幕，声光报警提示操作者紧急处理。在屏幕的上方有初始掉电温度、初始掉电功率、掉电的极限温度、当前温度、DS块温度。电源提示框显示是A、B、C哪一相报警。本系统有UPS备用电源供电，可维持在30分钟以上。当电源恢复时，按“YES”按钮，按“主接触器”键，设定加热功率、确认即可。等待温度恢复到掉电前的温度，按“继续运行”按钮，程序继续运行。 注意：如停电时间过长，温度降到“掉电极限温度”以下时，会自动跳到“紧急冷却”步，保护设备和硅料！详细操作见相应的章节。图4.3 电源停电/断相报警页4.1.3 主接触器断开报警页当系统出现加热器跳闸、炉温超极限、炉腔压力超极限、水流严重报警、断电时，自弹出此屏幕，且自动切断加热器的电源，声光报警提示。操作者应根据屏幕提示，检查主接触器跳闸的原因，作出正确的处理。在屏幕的下方有具体的步骤提示，确认故障处理结束后，按“主接触器”按钮，启动主加热器，设定加热的功率输出值、按“确认”键，开始加热，等到温度上升到“掉电初始温度” 后，再按“程序继续”按钮，恢复程序运行！ 图4.4 主接触器断开报警页4.1.4 硅溢流报警页 此为一级紧急报警，在意外情况下，熔化的高温硅液流出石英坩锅，从下隔热层的开口处流到下腔室地板上的保护垫上，会熔化硅溢流检测传感器，立即弹出下面的屏幕。声光报警提示。在60秒内不处理，将会自动终止程序到紧急冷却状态，操作者应检查其原因。首先，按“报警消声”按钮，清除报警声音，操作者从炉体顶部的观察窗，检查坩锅内熔化的顶部硅液是否有溢流的迹象，检查测量的真空压力和温度是否异常及功率波动情况，根据这些特征能够确认硅液是否溢流，如果有硅液流出，则程序自动跳到紧急冷却状态，断开加热器，提升隔热层到8.0CM,迅速降温保护设备。如果硅液没有流出，硅溢流检测传感器可能烧断，激活“禁止溢流报警”，就不会发出硅溢流报警。请注意当前的程序结束后，必须更换硅溢流检测传感器线，否则，下一炉程序会再次触发！ 图4.5 硅溢流报警页4.1.5 主热偶失效报警报警页 当出现控温热偶TC1故障时，会自动弹出此屏幕。程序处于暂停模式，操作员按绿色的“功率曲线运行”键，计算机按照上一炉正常的历史功率曲线运行，等到工艺结束，再更换一支新的热偶即可。图4.6 主热偶TC1失效报警页4.1.6 DS块测温热偶失效报警页当DS块测温热偶出现失效时，超极限设定温度时，程序只是报警提示，操作工必须仔细检查超温原因，如果确认为炉温超1600，进入模式页，按“暂停”键，再按“紧急停机”键，停止程序运行！图4.7 DS测温热偶失效报警页4.1.7 TC-OT超温热偶失效报警页当出现超温热偶报警时，程序自动进入紧急冷却状态，停止加热，主参数设置超温保护温度为1600，请查明原因，是否TC-OT热偶断开故障，如果时，可将热偶短路，消除故障后，在模式页，按“暂停”键，输入步时间和步模式和子步号，再按“装载新值”后，再按“恢复运行”键，即可跳转到相应步继续运行。图4.8 超温热偶TC-OT报警窗口4.1.8 热偶仓泄漏报警窗口4.1.9 “紧急停机”报警窗口 当设备出现紧急状态时，如有可能发生人身伤害，火灾、硅溢流，按控制台“紧急停机”按钮，将使设备制动，加热器及真空泵，所有动作停止，设备处于安全状态，程序跳到紧急停机状态4.1.10 伺服升降报警窗口 当出现伺服升降故障时，报警页“升降故障”指示框由绿色变为红色，按“查看”键进入以下屏幕，故障原因一目了然。图4.9 伺服升降故障窗口4.2 主视图 在屏幕下方按“主视图”按钮，进入主视图屏幕，直观显示铸锭炉的工况运行图，动画显示大小真空机械泵、罗茨泵、隔热笼的运行状态，对于各动作状态，红色表示“OFF”,绿色表示“ON”,最上方显示运行的配方名、步运行时间、日历时间、当前步设定状态、当前步运行状态。白色仪表框分别显示温度、真空压力、隔热笼位置、冷却水流量、工艺气体流量、气体调节输出比例阀、加热功率控制表的设定值、检测值、调节输出值等。对于各仪表框按“详细”按钮，可显示如温度、流量、压力、隔热笼伺服位置、真空排气开度等的详细曲线图。按“加热及总耗量”键显示加热加热器电流、电压状态及每一炉运行的水、电、气总耗量。炉体顶部有一个光学高温计位置检测指示灯：红色表示不在原位，绿色表示在原位；一个隔热层伺复电机运行指示灯：红色表示停止，绿色表示正在运行，主视图显示如下。图4.10 主界面视图4.2.1 主视图的功率详细屏在主视图中，按功率控制器的“详细”钮，显示以下子屏。能显示功率设定值曲线，步号。拖动标尺条，能显示滑动点时刻的功率设定值数据，实时曲线时间为5小时，可缩放选取的曲线。按“加热状态”键，能显示详细加热电流、电压、功率数据，按“关闭”按钮，能关闭本窗口。图4.11 主视图功率详细屏4.2.2 主视图的温度详细屏在主视图中，按功率控制器的“详细”钮，显示以下子屏。能显示温度设定值、温度检测值曲线。拖动标尺条，能显示滑动点时刻的数据，实时曲线时间为5小时，可缩放选取的曲线，按“加热状态”键，能显示详细的每一相加热电流、电压、功率数据。下栏显示当前时间的温度PID参数，操作工也能够实时修改其值，按“写入PID”键即可。按“关闭”按钮，能关闭本子窗口。注意在“写PID”值时，必须先读“读PID”，必须检查OH（最大功率限幅）之值，否则，会造成功率输出偏小！图4.11 主视图的温度详细屏4.2.3 主视图的流量详细屏在主视图中，按气体质量流量控制器的“详细”钮，显示以下子屏。能显示流量设定值、流量检测值曲线。拖动标尺条，能显示滑动点时刻的数据，流量显示单位为百分比，100.0%表示满量程50SLM(标准升/分钟)，实时曲线时间为5小时，可缩放选取的曲线。按“关闭”按钮，关闭本子窗口。在屏幕的上方显示是“气体输入调节模式”还是“排气调节模式”及显示气体控制器的PID调节参数。图4.12 主视图的流量详细屏 4.2.4 主视图的真空压力详细屏在主视图中，按压力控制器的“详细”钮，显示以下子屏。能显示压力设定值、压力检测值曲线。拖动标尺条，能显示滑动点时刻的数据，压力显示单位为mbar，1mbar=100Pa，实时曲线时间为5小时，可缩放选取的曲线。下栏显示当前时间的压力PID参数，操作工也能够实时修改其值，按“写PID”键即可。在屏幕的上方显示是“气体输入调节模式”还是“排气调节模式”，按“关闭”按钮，关闭本子窗口。 图4.13 主视图的压力详细屏4.2.5 主视图的隔热层位置详细屏在主视图中，按隔热层位置控制器的“详细”钮，显示以下子屏。能显示隔热层目标位置设定值、实际位置检测值曲线,显示隔热层升降设定速度、显示隔热层升降反馈速度，速度单位为厘米/分钟，拖动标尺条，能显示滑动点时刻的数据，压力显示单位为CM，实时曲线时间为5小时，可缩放选取的曲线。在屏幕的中间显示上升极限、下降极限开关状态：红色表示到位，绿色表示未到位，伺复运行指示灯：红色表示停止，绿色表示正在运行，按“关闭”按钮，关闭本子窗口。图4.14 主视图隔热层位置详细4.3 曲线趋势图在屏幕下方按“曲线趋势图”按钮，进入实时的曲线趋势图，可动态滚动显示当前5小时的运行趋势图，如温度、真空压力、隔热笼位置、加热功率设定值、也可以显示“实时熔化生长曲线”、“实时加热曲线”。可放大/缩小选取的图形，在屏幕上方，有曲线提示栏：不同的颜色区分不同的曲线及显示当前时刻的数据，还可以鼠标点中某一条曲线如功率设定值，其对应的曲线动态数字框显示黄色，拖动滚动条，可显示相应时刻的日历时间和数据。还可以按“历史趋势”键，进入历史趋势屏幕，查询已经运行的历史趋势图。其中光学高温计原位指示灯：红色表示不在原位，绿色表示在原位。图4.15 曲线趋势屏4.3.1 实时熔化和生长曲线实时趋势图在曲线显示图中，按“实时熔化生长曲线”按钮，进入以下屏幕，可显示9条曲线当前5小时的运行趋势图，从图例中，操作者根据运行趋势图可以判断溶化、生长情况。按“关闭”钮，返回到实时趋势图。图4.16 实时熔化生长曲线4.3.2 历史趋势及数据查询图在实时趋势图中，按“历史趋势”键，进入历史趋势及数据查询屏幕，操作者设定查询的起始时间如2007年11月30日00：00：00、结束时间如2007年12月1日23：59：59后，点击“查询”钮，显示如下：可放大/缩小选取的图形，按“返回”键，返回到实时趋势图，按“水流趋势图”可查询历史水流趋势图、按“熔化生长趋势图”进入熔化和生长历史趋势图。图4.17 历史趋势及数据查询图4.3.3 熔化和生长历史趋势图在历史趋势图中，按“熔化生长趋势图”键，进入熔化生长历史趋势查询屏幕，点击鼠标右键，可“精确查询”，操作者设定查询的起始时间如2007年12月13日03：59：00、结束时间如2007年12月15日9：59：59后，点击“查询”钮，显示如下：可放大/缩小选取的图形，按“返回”键，返回到趋历史势图。图4.18 历史趋势及数据查询图4.3.4 水流历史趋势图在历史趋势图中，按“水流趋势”键，进入水流历史趋势查询屏幕，点击鼠标右键，可“精确查询”，操作者设定查询的起始时间如2007年12月13日03：59：00、结束时间如2007年12月14日9：59：59后，点击“查询”钮，显示如下：可放大/缩小选取的图形，按“返回”键，返回到历史趋势图。图4.19 历史水流趋势图4.4 历史数据库查询在模式页，按“数据库查询”键，进入数据页屏幕，本系统有三个服务器：历史服务器、报警服务器、日志服务器，点击相应的按钮。可对该服务器进行访问。查看历史数据报表、历史报警报表、和历史日志报表。屏幕上表格显示当前运行状态：配方名称、步运行时间、日历时间、各步运行的设定值、实际值数据等。 图4.20 数据页4.4.1 历史数据报表在数据页中，点击“历史服务器”，进入历史数据报表页，操作者选择“批次报表”，屏幕提示下拉框，点中相应批次号后，显示所选批次的历史数据，包括：日历时间、步号、步模式、功率设定值、温度设定值、主温度PV、DS中心温度、DS边角温度、光学高温计温度、压力设定值、压力检测值、流量PV、流量SV、隔热层位置PV、隔热层位置SV、8路水流流量、2路加热电流、2路加热电压、加热功率PV等，在正常运行过程中，计算机每隔一分钟存储一次数据、数据存储海量、操作者可将数据导出到U盘，存入到个人电脑中，以备查询，打印，导出的数据可用电子表格EXCEL浏览。图4.21 历史数据报表页4.4.2 历史报警报表在数据页中，点击“报警服务器”，进入历史报警报表页，操作者可选择“实时报警”、“历史报警”进行报表显示。图4.22 历史报警报表4.4.3 历史日志报表在数据页中，点击“日志服务器”，进入历史日志报表页，报表显示。 图4.22 历史日志报表4.5 模式页按屏幕下方“模式”按钮，进入模式页屏幕，此屏幕可“配方确认”、“上传”/“下载”配方、进入“系统主参数”、“启动”运行所选配方程序或实时下载修改工艺配方参数、进入“初始检查窗口”等。在配方列表框中，显示多个配方名称，提供给操作员选择。注意：在“启动”运行时，必须选择正确的工艺配方名，仔细检查系统配置的主参数和所选工艺配方参数正确无误，及系统无故障报警后，方能按“自动运行”键，启动工艺程序，否则会造成系统运行不正常！图4.23 模式页4.6 主参数和系统配置页在模式页屏幕，按“系统主参数”键，输入正确的口令后，进入“主参数配置表1”屏幕、按“下一页”进入“主参数配置表2”屏幕、按“PID参数页” 进入温度-压力PID分区参数设定窗口。按“关闭”按钮，返回到模式页。可编辑各主参数数据、温度和压力控制PID分区参数、8路冷却水支路水流流量警告及水流流量临界值参数设置。如果由于某种原因，导致主参数错误，在主参数配置表1”屏幕，按“调缺省主参数”键，可快速恢复所有的缺省主参数，对于温度和压力控制PID分区参数屏幕中，也可以按“调缺省PID参数”键，节省维护时间。注意：1：只有维修工程师或工艺人员才能修改主参数，普通操作工不可随意修改各主参数，否则会造成系统不能正常运行！2： 每次启动程序时，操作工必须认真检查所有主参数值和系统设置项及配方是否正常无误。4.6 .1主参数页1图4.24 主参数配置表14.6.2 主参数页2图4.25 主参数配置表24.6.3 主参数页3水温报警及加热报警参数设置 请正确设置主参数3，否则会导致系统工作不正常主参数配置3水温报警及加热器参数设置4.6.4 系统配置窗口请正确设置系统配置参数，否则会导致系统工作不正常系统配置窗口4.6.5 主参数温度-压力PID分区参数配置表 图4.26 主参数温度-压力PID分区参数配置表4.6.7 慢抽程序参数设置窗口 本系统具备慢抽程序参数设置，便于“粉料”抽真空过程，设定如下:4.7手动操作在主视图等屏幕下方，按“手动操作”键，输入正确的操作口令后，才能进入“手动操作”屏幕。操作者可移动隔热层、下腔室升降、接通/断开加热器电源、打开/关闭各路阀门，启动真空泵、罗茨泵等。各阀门状态：红色方框表示“OFF”,绿色方框表示“ON”。还可以单独点动各阀门动作。在工艺自动循环过程中，当发生紧急事件时，如“停电/缺相”，可进入“手动操作”屏幕，强行操作“隔热层”位置、启动/断开加热器电源等，手动操作优先；在正常自动循环过程中，一般不推荐“手动操作”，可进入“运行干预”屏幕，暂停/恢复运行、跳步、跳转、急停工艺程序！参考4.9运行干预章节。在屏幕的右中部，有一个“手动维护”按键，需输入正确的口令，方能进入！参考图4.27手动维护屏幕。警告：只有通过培训合格的操作人员，才能操作“手动操作”屏幕！图4.27 手动操作屏幕 在手动操作屏幕：按“数据显示”钮，显示温度、流量、压力、水流流量等数据，见图4.28 数据页，按“硅料溢流屏”可查看溢流传感器曲线。图4.28 数据页4.7.1 热偶仓检漏在手动状态，按“热偶仓检漏”键，进入“热偶手动检漏窗口”，操作员可以按照详细的提示，可以检出是何热偶管漏气，简单明了。注意：在退出本窗口时，请将各热偶手动阀打开，同时将所有的阀门动作关闭。4.8手动维护屏幕此屏幕需电子签名，只有相关维修工程师，方能进入。在“手动操作”屏幕的右中部，有一个“手动维护”按键，输入正确的口令，进入手动维护屏幕，显示如下图。可设定温度、压力、气体流量、温度及压力控制PID参数等，安装调试和维护人员可根据设置的温度、压力、流量参数，启动相应的阀门动作，可正确判断故障部位。如启动主加热器ON、设置起始温度定值、目标温度定值、运行时间值，点击“确定”，设置“温度控制模式”为闭环，此时温度定值SV在斜率升降。温度PV 应跟踪SV变化。设置“温度控制”模式为开环，设定温度PID控制输出手动OUT，直接控制加热电流、电压。真空和流量控制操作相同，还可以手动对3色棒灯、旋转灯、溢流喇叭等进行检查和调试。按“关闭”键，返回到手动操作界面。图4.29 手动维护屏幕4.8.1温度调试注意：只有炉子真空压力在0.05mbar以下或真空已经抽至本底，水、电、气正常的情况下，才能调试温度。首先：在“手动操作”屏幕，点击“抽气”按钮，约一个小时后，达到本底真空后，按以下步骤调试温度。1) 温度开环调试：在“手动操作”屏幕，进入“手动维护”窗口，点击“加热及接触器”，启动主加热器ON，此时，主接触器合上，颜色变为“绿色”，点击 “温控模式”按钮，设置为“温度开环”，设定温度手动OUT=2.0-90%，此时应有加热电流、电压，按“加热参数显示”纽，显示加热电流、电压、功率设定值、功率检测值。初始升温时建议设定加热功率30%，隔热笼位置在0.0-5.0CM2) 温度闭环调试：在“手动操作”屏幕，进入“手动维护”窗口，点击“加热及接触器”，启动主加热器ON，此时，主接触器合上，颜色变为“绿色”，进入“手动维护”窗口，点击“温控模式”按钮，设置为“温度闭环”，设定：起始温度定值20、目标温度定值600、运行时间值60分钟，点击“确定”，此时温度定值SV在斜率升降从20在一个小时内升到600，温度PV 应跟踪SV变化，如果温度控制不稳定，可实时调整温度PID参数。 在手动窗口，按“手动维护”输入正确的口令，显示以下画面图4.30 手动维护窗口图4.31 接触器手动启动窗口4.8.2 流量调试在“手动操作”屏幕，点击右上方气体AR入口对应的按键，启动AR电磁阀ON，在手动维护屏幕中，设置“真空模式”为“气体调节”模式，压力调节模式为“调节输出”。在右上方流量设置定值为20(%),此时，流量PV应稳定在20(%)左右。4.8.3 真空排气开度调试在“手动操作”屏幕，点击右上方气体排气“小抽阀”按钮，启动小抽阀电磁阀ON，在手动维护屏幕中，设置“真空模式”为“气体调节”模式，压力调节模式为“调节输入”。设置真空压力为600mbar,设置真空抽气开度为100。0%,此时真空压力能稳定在设定值。 4.8.4棒灯及溢流喇叭调试 在通电调试时，在“手动操作”窗口，可以进入“系统维护”屏幕 点击相应的按钮，可“开”/”“关”红色、黄色、绿色指示棒灯、旋转报警器（灯）及溢流喇叭和加热炉底仓制动闸，即手动检查棒灯及溢流喇叭等安装状态是否正常，初次安装和调试时，特别需要对溢流喇叭和旋转报警器（灯）进行检查和调试 4.9 运行干预操作只有在工艺自动循环过程中，才能进入“运行干预”操作，在模式页中，按“暂停键”，使程序暂停， 模式页左下屏提示框，显示“跳到上一步”，“跳到下一步”，“紧急冷却”，“紧急停机”，也可设定所转步的时间，步模式、步号后，“装载新值”后，按“恢复运行”，即可转到相应步。图4.32 模式页运行干预窗口4.9.1 运行跳步 在模式页中，按“暂停”键，出现以下对话框，你可以修改步设定时间、跳到任一步号、“跳到上一步”、“跳到下一步”、进入“紧急冷却”，“紧急停机”等图4.33 运行跳步窗口在运行过程中，如果要非正常的跳到下一步，如熔化已经结束，中心生长已经结束，长角已经结束，不需要继续延时或由于其他原因要跳到下一步，首先，按“暂停”键，再按“跳到下一步”按钮，提示“确实要程序跳到下一步”信息，按“是（Y）”确认，按“恢复运行”程序自动跳到下一步运行。图4.34 消息提示框4.9.2 当前步实时干预在自动程序运行过程中，进入“运行干预”窗口，可以实时修改“当前步的状态”，如：温度控制模式（功率P/温度T）、功率设定值、目标温度值、真空模式（真空/气体）、调压模式（调节进气/调节排气）、气体输入、压力目标值、排气开度、隔热层目标位置。请注意：操作人员务必评估实时改动所造成的后果，计算机将严格按照实时步目标运行。如：在长晶和硅料已经熔化阶段，将“气体”模式修改为“真空” 模式，此时强抽真空，易发生抽“硅液”的现象，有可能导致“漏硅”的严重后果，请谨慎操作！图4.35 当前步实时干预窗口4.9.3 当前步跳转到设定步干预在模式页，按“暂停”按钮，确认后，进入到以下屏幕。操作员可以键入步时间，新的步号，子步号，“装载新值”按钮可见，按“恢复运行”键，程序将转到相应的步号，且步设定时间为新输入的值。请注意：操作人员需评估“转步”所造成的后果，务必谨慎操作！图4.36 转到目标设定步窗口4.9.4 转到紧急冷却步 在模式窗口，按“暂停”键，当自动程序过程出现异常，操作人员需停止自动程序过程，按“紧急冷却”按钮，提示以下消息，按“是（Y）”确认，程序将自动转到紧急冷却步。 图4.37 消息提示框4.9.5 紧急停机处理 在模式窗口，只有在紧急冷却步，“紧急停机”按钮才能出现，按“紧急停机”按钮，出现以下提示信息，按“是（Y）”确认，程序将自动停机处理！图4.38 消息提示框4.10 初始检查窗口屏幕有三种方式进入初始检查窗口屏幕：a) 在模式页中，按“初始检查窗口”键b) 在报警页中，按正在检漏检查：“查看”键c) 在模式页中，按“启动” 键。模式页，按“启动”键后，进入初始检查窗口屏幕，启动真空泵、罗茨泵、大抽阀动作，当抽到本底真空时，关闭大抽阀，判断真空泄漏状况，只有当系统真空和热偶真空压力在规定时间内压力上升值小于允许的设定值时，才能进入工艺运行，自动跳到主视图屏幕，否则报警提示系统检漏不通过。绿色打勾的选项表示正在执行的动作，按“停止检查”键，停止抽真空，程序中断运行，按“关闭窗口”返回到前级屏幕。初始检查分为5个步骤，简单描叙如下：1）15秒水流检查 进入初始检查程序，15秒钟内检查8路冷却水流量，如果不满足设定要求（见主参数页1） 报警提示，冷却水故障，自动停止初始检查过程图4.39 水流太低报警屏幕2) 60分钟真空抽气到本底真空压力检查 本系统设定60分钟抽气时间，在设定值60分钟之后，炉内压力小于0.030mbar(主参数设定的本底压力)，如果高于设定压力，则报警提示:“本底真空太高”，操作者可按“继续抽气”，重复60分钟抽气过程，或按“停止检查”，停机待查原因 当炉内压力抽到本底是，可按“跳过抽气”，直接进入下一步骤，主腔室真空检漏过程图4.40 本底真空度太高报警屏幕3) 5分钟主腔室真空检漏过程 主参数表设置5分钟真空检漏，关闭主抽阀，判断5分钟的漏率，是否超过允许的设定值（0.015mbar）,如果超过规定值，报警提示：真空漏率太高，按“启动加热”强制跳到自动循环过程，检漏不通过，需手动检查系统是何部件漏气，按“停止检查”返回到待机状态。4) 1分钟的热偶仓抽气 关闭主抽阀，打开热偶抽气阀，继续1分钟的热偶仓抽气，热偶仓压力应抽到0.05mbar以下，时间到后，进入下一步序5) 5分钟的热偶仓检漏 关闭主抽阀和热偶抽气阀，打开热偶放气阀，向热偶仓充气5分钟，如果热偶仓热偶瓷管与炉内密闭不好，或瓷管漏气，则导致放气动作，通过热偶瓷管向炉内漏气，该5分钟炉子漏气率超过允许的设定值（见主参数热偶检漏松驰系数1.5*炉腔允许漏率0.015=0.025mbar），报警提示： 热偶真空漏率太高，按“启动加热“强制进入自动循环过程，按“停止抽气”停机待查， 可进入手动操作，点击“热偶仓检漏”，查找原因 同时自动弹出“热偶管漏率太高”窗口图4.41 热偶仓泄漏报警屏幕图4.42 初始运行检查屏幕4.11 配方屏幕点击任何一个屏幕底部的“配方”按钮，进入配方屏幕。从“模式”页中，选择、装载配方、每一个配方最大可编辑60步，设置加热、熔化、生长、退火、冷却五个过程参数，每一步设置13个参数：1）步模式、2）子步号、3）步时间（小时：分钟）、4）步特殊功能、5）温度/功率模式、6）功率设定值、7）温度设定值、8）真空/气体模式、9）进气 /排气调节模式、10）真空压力设定值、11）进气设定值、12）排气设定值、13）隔热笼位置。有插入步、删除步、清除、编辑配方名、保存配方、曲线预览等功能。如何设置配方，请参考先进功能相关章节。以下为一个标准的配方，请注意，当编辑好配方，曲线预览正确无误后，请按“保存配方”按钮以保存当前配方。配方名可达18位。图4.43 工艺编辑屏幕1图4.44 工艺编辑屏幕2在配方屏幕，按“曲线预览”钮，一屏显示所输入的8条曲线，包含：温度、压力、功率设定、流量、隔热层位置、排气、步号。最大显示时间为60小时，不同的颜色，区分不同的曲线，曲线拐点处，表示一步，关闭本窗口，返回到编辑屏幕。图4.45 工艺曲线预览屏幕24.12 隔热层手动升降屏幕点击手动操作屏幕顶部的“隔热层升降”按钮，就可以打开这个屏幕，使隔热层上升/下降以便装料/出锭等。根据此屏幕顶部的说明设定：隔热层目标位置（0.038.5CM）、移动速度(0.0-30.0 CM/MIN),按“启动运行”键后，隔热层将按新的速度移动到新的位置后停止，当隔热层距离目标位置0.5CM时，速度自动降到2CM/MIN,隔热层位置计数器表示位置绝对脉冲个数，每一CM 对应100，000个脉冲。有提示框显示四个行程开关状态，分别是上升极限、上升过冲、下降极限、下降过冲。红色表示到位，绿色表示未到位。电机提示框：提示电机刹车：自锁/释放，驱动器伺服ON/OFF,一般正常情况下，电机刹车：释放，驱动器伺服ON。如果电机刹车显示自锁，表示伺服电机驱动器故障，隔热层停止移动！参见三菱伺服电机驱动器MR-J2S操作手册。当隔热层位置产生有较大的偏差，按“高级功能”键，底栏部分“建立位置原点”键，可自动建立位置原点，首先隔热层自动以0.5CM/Min 速度下降，到达下降位置后自动停止、下降位置开关显示红色。此时位置为伺服基准原点，脉冲计数自动到0。建议：当装料/出锭时，应设定目标位置大于35.0CM, 提升隔热笼到最大位置