BW正面-960119-2

<一> 溫度控制需求

溫度是所有化學反應重要參數,尤其在反應式鍍膜、光學度膜、溫度控制、其重要性,更是手屈一指。

依實際製程需求,有著不同範圍與精度之控制方式之進度,因CPU之進步,使得溫度控制器,已完全進入 。

電腦化時代,於PVD設備中溫度控制應用及要求如下

溫度控制

需求精度

應用控制

所需功能

60~80℃

+-5%

塑膠基材除水氣

腔體除水

1. 多點設定啟動

2. Autotuning

180~250℃

+-5%

金屬基材除水氣

膜質改善

1. 多點設定啟動

2. Autotuning

3. 多段控制

250~380℃

+-3%

光學玻璃基材鍍膜

1. 多點設定啟動

2. Autotuning

3. Remote D/A , A/D

4. 多段控制

400~750℃

+-1%

反應式鍍膜

1. 多點設定啟動

2. Autotuning

3. Remote D/A , A/D

4. 多段控制

<二>控制對象的特性

要良好的溫度控制,在選擇系統元件及控制方式必須先充分了解控制對象特性。

<三> 溫度控制系統組成

<四> 溫度控制系統元件及功用

元件

功用

加熱器(IR、Micro Heater)

加熱源

測溫器(熱電偶)Thermal couple

回饋加熱器溫度

操作器(SCR或SSR)

電力調整

溫度控制器

設定及顯示與控制

<五> 溫度控制種類

控制加熱器之方法有

1. ON,OFF方式:以Relay半導體功率元件組成

2. PID式:以TRAIC或SCR組成

3. 分段式:將電力功率以步進方式控制

<六> PID溫度控制之原理

   PID控制方式是目前真空鍍膜設備最常用方式,其控制原理,就像人用手控制調整瓦斯爐火一樣,看到溫度升高快,就趕快減少火力,隨著修正火力以保持所需溫度。

所謂PID就是由P(誤差之比例寬度)I(積分)D (微分)三項控制器組成。

1. Proportional Bamd:P

以設定點為中心,建立正、負範圍的溫度帶,在該溫度帶中,以增加或減少供熱原來改變溫度,使供應熱源維持在所需範圍內,其功用可降低系統時間數及被控制物的靜態增益。

例如:    

當P設定 →2.5%,設定溫度200℃,溫度控制範圍=200℃×2.5%=5℃

若溫度為202℃ 時,則溫控器調節Power輸出=50%-50%×2/5=30%

若溫度為199℃時,則溫控器調節Power輸出=50%+50%×1/5=60%

2. Integral:I

I功能是對誤差取關於時間的積分,隨時間增加,積分項會增大,而使控制器輸出增大,進而使誤差降至零。

例如:

當P=2.5,設定溫度200℃,I=1

若溫度為202℃ 時,則溫控器調節Power輸出=1%/℃×2℃=2%

Power=50%-2%=48%既以每分鐘降2% Power電力

3. Derivative=D

此功能主要是改善元件之反應滯後特性

利用預測誤差變化率,以避免過沖現象發生,主要功能是快速改善外擾的回應。

當P 設定5,溫度設定200℃ I=1.0 D設定2時

當溫度=202℃ 時,PI控制方式以2%/分Power下降,而PD控制方式,則以2%/分×2分=4%power下降。

<七>結語

PID溫控方式已廣泛在真空設備應用多年,隨著設備對精度及穩定性要求日精,傳統PID缺陷也日益顯現,主要問題是PID參數設定值在整個控制過程都是固定不變,造成外亂應答及目標值應答難以兼顧,因此智能PID控制就應用而出。

智能PID控制就是導入專家系統、Fuzzy控制、神經網路技術,使控制器有自適應,PID參數不依賴數學模型而可實時的在線調整,對系統參數變化有較好的堅固耐用性。

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