摘要：傳統的控制器由于主要用來實現控制要求，而人機交互設計則比較簡單。隨著工業技術的不斷發展，控制器配合人機界面，使其圖文并茂，更加人性化。本文介紹了用LEODO人機界面改造晶體生長控制器的經驗和方法。 關鍵詞：硅單晶 光環法 PID控制 LEODO人機界面 一、引言 自從1947年貝爾實驗室的William Shockely等人發明了晶體管，幾十年來，硅智能技術加快了人類探索世界的步伐。不僅全球電子業制造半導體芯片都是采用硅晶體材料，就連現在應用越來越成熟的太陽能技術也離不開硅單晶體。單晶硅的制作普遍采用提拉法，該法可以生長出比較均勻、無缺陷的硅單晶體。目前，利用提拉法可以生長出直徑約為150毫米的優質硅單晶。 由于硅單晶產品在國內外市場銷售旺盛，硅單晶生產廠家不斷壯大，對國產軟軸硅單晶爐的需求猛增。本文主要是介紹人機界面在這種軟軸單晶硅爐系統中的應用。 二、 系統配置圖 此系統由工作站服務器、LEODO人機界面、晶體生長控制器和軟軸單晶硅爐構成。這種分散控制方式具有高可靠性，而且每部分可以獨立設計、開發和測試。以前的方式是晶體生長控制器自己帶有小的顯示屏和RS485通信接口,由于顯示屏的視角很窄，遠距離看不清楚，而且RS485通信方式需要單獨布線，不太方便，很多用戶對此提出要求。還有一種方式是用工控機替代以單片機為主的晶體控制器，工控機處理速度快，功能強大，能實現更復雜的控制，可是如果采用VxWork這種高可靠性的嵌入式操作系統比較昂貴，而Windows 2000操作系統無法保證這種高可靠性。由于接口板卡引入的干擾也容易導致出現故障，所以可靠性是這種方案需要考慮的問題。 三、 系統特點 1、人機界面 LEODO人機界面產品是由32位嵌入式微處理器、WinCE.net操作系統和ET組態軟件構成了新穎的人機界面產品。該產品適用于工業現場環境，安全可靠，可以廣泛地應用于生產過程設備的操作和數據顯示，與傳統的人機界面相比具有信息處理和網絡功能的特點。用戶可以采用隨機提供的組態軟件，也可以運行第三方的組態軟件。對OEM用戶提供Windows CE.net 4.1 SDK、EVC++4.0開發環境。向下可以連接符合RS232/422/485標準通信接口的PLC、變頻器、智能儀表、智能模塊等控制裝置，可以完成生產過程數據采集、數據存儲和畫面顯示操作；向上有面向生產制造執行系統（MES）的Ethernet網絡接口可以完成數據傳輸。 2、晶體生長控制器 晶體生長控制器采用80C19KC單片機，AT29C256（32K）FLASH ROM等高品質進口元器件、接插件，加入各種容錯和數據安全保護措施；采用全隔離的輸入/輸出接口，系統安全可靠。晶體生長控制器是集晶體直徑控制、過程溫校控制、堝轉控制、收尾控制、晶體長度計算、晶體重量計算為一體的多功能控制儀器。 控制原理：在晶體生長過程中，晶體的直徑主要受晶升速度和熔體溫度的變化而變大或變小，當晶升速度增大時，晶體直徑變小，反之當晶升速度減小時，晶體直徑變大。當熔體溫度升高時，晶體直徑變小，反之當熔體溫度下降時，晶體直徑變大，因此，晶體直徑的控制是通過控制晶升速度和加熱器溫度而實現的。 3、軟軸單晶硅爐 適用于硅半導體材料無錯位直拉生長 主要技術指標： 主爐室：620mm,700mm,800mm 加熱方式：惰性氣體環境中，石墨電阻加熱器 籽晶轉速范圍：2-50R/min 籽晶拉速范圍：0.2-8mm/min 坩堝轉速范圍：1-30R/min 坩堝升速范圍：0.02-1mm/min 四、畫面功能介紹 LEODO人機界面帶有WINCE模擬器，軟件測試方便，能實現自己定制的功能。還可以和ET組態軟件相互調用，既能控制PLC也能控制生長控制器，兩部分可分開開發測試，開發周期短。本軟件把鍵盤和指示燈做成虛擬式的，集成在軟件當中，這樣控制器可以專注于控制功能的實現，使控制系統更加穩定。而實時數據的存儲功能，更便于用戶日后分析統計。 五、應用體會和經驗 這種方式適用于多種現場控制方案，即提高了控制器的可靠性，又給用戶一個友好界面。各部分分開設計測試，縮短了開發周期，升級換代方便。人機界面接口豐富，可以實現客戶的多種要求。以太網接口可以充分利用客戶原有的設備資源，上位機只實現查詢、顯示和統計等非影響控制的功能，保證了控制系統不受病毒和黑客等惡性程序的干擾，使客戶的生產系統和企業管理系統更好的融于一體。