X'inhuma l-Għażliet għall-Kontroll tat-Temperatura ta' -Żona Multipli fuq Pjanċa Waħda tat-Tisħin?

Pjanċa kbira b'żona tat-tisħin waħda biss ta 'spiss għandha perimetru kesħin minħabba li t-telf tat-tarf huwa akbar. Il-kontroll ta' multi-żona jippermetti li l-pjanċa tkun maqsuma f'żoni li huma regolati individwalment li jippermettu li ż-żoni tat-tarf jiġu mbuttati kemmxejn aktar sħan biex jikkumpensaw jew żoni separati biex iżommu setpoints differenti għal proċessi kumplessi. Sistemi b'ħafna -żoni joffru uniformità u flessibilità tal-proċess f'applikazzjonijiet ta' tisħin ta' preċiżjoni bħall-manifattura ta' wejfer tas-semikondutturi, laminazzjoni, formazzjoni ta' vakwu, jew hot plates tal-laboratorju li sistema ta'-żona waħda ma tistax tagħti.

Manifattura ta' hot plate b'ħafna -żoni
Il-hotplate b'ħafna -żoni jinkludi numru ta' ċirkwiti ta' tisħin indipendenti mibnija fil-korp tal-pjanċa. Kull ċirkwit ħafna drabi huwa element ta 'tisħin reżistenti (fojl inċiż, wajer jew traċċa ta' film oħxon stampat-) f'tqassim partikolari. Kull żona għandha s-sensor tat-temperatura speċjalizzat tagħha stess (tipikament termokoppja jew ditekter tat-temperatura tar-reżistenza (RTD)) u hija kkontrollata minn ċirku ta 'feedback ddedikat. Iż-żoni huma iżolati elettrikament minn xulxin iżda għandhom materjal ta 'pjanċa termalment konduttiv komuni (aluminju, ram jew azzar li ma jissaddadx).

Fejn jinsabu l-elementi tat-tisħin jistabbilixxi l-fruntieri taż-żoni. Kull żona għandha tkun 2-3 darbiet il-ħxuna tal-pjanċa biex tagħti grad raġonevoli ta 'indipendenza. Din l-euristika tnaqqas it-taħdit termali bejn iż-żoni ġirien. Iktar ma jkunu irqaq il-pjanċi jew iżgħar iż-żoni, aktar tinħoloq interazzjoni u iktar ikun diffiċli l-kontroll indipendenti.

Approċċi Tipiċi taż-Żoni
Tliet skemi ewlenin ta 'zoning huma użati fi hot plates industrijali u tal-laboratorju. L-għażla hija ddettata mit-talbiet tal-proċedura.

Żona Perimetru Boost (Kumpens tat-Tarf)
Is-sħana mitlufa mill-periferija ta 'pjanċa hija ħafna akbar minn dik miċ-ċentru tagħha, peress li l-periferija toffri wiċċ akbar għall-arja aktar friska ta' madwarha biex taġixxi magħha. Pjanċa b'żona waħda għalhekk għandha tnaqqis fit-temperatura fil-marġini. F'disinn b'ħafna -żona, iż-żona ta 'barra (jew ċirku tat-tarf speċifiku) hija misjuqa b'aktar qawwa jew issettjata għal temperatura ogħla miż-żoni ta' ġewwa. Dan jammonta għal telf tat-tarf u jipproduċi kamp ta 'temperatura omoġenju fuq il-wiċċ sħiħ tal-pjanċa.

Konfigurazzjoni popolari hija pjanċa ċirkolari ta '3 żoni, żona ċirkolari ta' ġewwa, żona annulari tan-nofs u żona annulari ta 'barra. Iż-żona ta 'barra hija 5-15-il grad aktar sħuna mis-settpoint fin-nofs, skont id-daqs tal-pjanċa u ċ-ċirkostanzi ambjentali. Fil-każ ta' pjanċi rettangolari, iż-żona tal-perimetru ddawwar dik ċentrali.

Immaniġġjar tal-Gradjent
Għal xi operazzjonijiet huwa meħtieġ gradjent tat-temperatura skop madwar il-pjanċa. Każijiet bħal dawn jinkludu profili ta' tqaddid fejn materjal jeħtieġ li jissaħħan b'mod progressiv, minn naħa għall-oħra, jew ittestjar termali ta' komponenti taħt rampa ta' temperatura regolata fil-porzjon kollu. Il-gradjent huwa kkontrollat ​​billi tissettja t-temperatura taż-żoni li jmissu magħhom għal valuri differenti. In-numru ta 'żoni jiddefinixxi l-finezza tal-gradjent.

Il-pjanċa lineari ta 'erba' -żona tista 'tiġi ssettjata għal 50 grad , 70 grad , 90 grad u 110 grad kif xieraq (żona 1 sa tarf wieħed, żona 4 sa tarf l-ieħor). Il-materjal tal-pjanċa ma jmexxi s-sħana iżda l-linja ta 'kontroll individwali f'kull żona żżomm is-setpoint lokali minkejja l-fluss tas-sħana minn żoni ġirien. Irfinar tal-kontrollur jindirizza crosstalk termali; applikazzjonijiet gradjent tipikament jitolbu qligħ proporzjonali akbar.

Żoni għal Partijiet Speċifiċi
Fl-ipproċessar awtomatizzat, sezzjonijiet biss tal-pjanċa fejn biċċa tax-xogħol hija preżenti jistgħu jissaħħan. Per eżempju pjanċa enormi b'diversi sezzjonijiet żgħar jista 'jkollha żoni separati għal kull tqegħid ta' parti. Is-sezzjonijiet taħt parti huma mixgħula biex jiffrankaw l-enerġija u jipprevjenu sħana żejda ta 'partijiet vakanti. Dan l-istess approċċ huwa utilizzat fis-siġill tas-sħana jew tagħmir ta 'twaħħil, fejn iż-żona biss li tikkuntattja l-parti teħtieġ li tissaħħan.

Sensing tal-preżenza tal-parti (eż. sensuri ottiċi jew mekkaniċi) u mekkaniżmu ta' kontroll biex jiġu attivati ​​jew diżattivati ​​żoni speċifiċi tal-parti- huma meħtieġa. Il-pjanċa tat-tisħin nnifisha għandu jkollha diviżjoni taż-żona fin biżżejjed li taqbel mat-tqassim tal-oġġett.

Speċifikazzjoni tas-Sistema ta' Kontroll tal-Pjanċi ta' Multi-Żona
Kull żona teħtieġ is-sensor tat-temperatura tagħha stess u l-linja ta 'kontroll separata. Hemm żewġ varjanti għas-sistema ta 'kontroll:

Kontrollur PID b'ħafna -kanal - Strument wieħed li jieħu diversi inputs ta' thermocouple jew RTD u jagħti outputs ta' kontroll multipli (tipikament relays jew tiristori ta' stat solidu). Kull kanal jaħdem b'mod indipendenti bil-parametri PID tiegħu stess. Dawn il-kontrolluri huma disponibbli f'2, 4, 8 jew 16-il żona verżjonijiet.

PLC b'I/O analogu - Kontrollur tal-loġika programmabbli (PLC) għandu diversi moduli ta 'input tat-temperatura u moduli ta' output li jmexxu loops PID indipendenti fis-softwer. Din is-soluzzjoni hija aktar flessibbli għal sensors tal--preżenza, illoggjar tad-dejta u interfacing ma' sistemi ta' livell ogħla.

L-irfinar ta' multi-żona għandu diffikultà akbar minn żona waħda minħabba crosstalk termali. Bidla tal-elettriku f'żona waħda tfixkel iż-żoni ġirien. Il-kontrolluri PID moderni għandhom funzjonijiet ta' rfinar awtomatiku-li jistgħu jlaħħqu ma' crosstalk minuri, iżda akkoppjar qawwi jista' jkollu bżonn tekniki ta' diżakkoppjar jew kontroll ibbażat fuq il-mudell-.

Spjegazzjoni ta' Dijagramma ta' Pjanċi Rettangolari ta' 3 Żoni
Hawn taħt hemm pjanċa tipika tat-tisħin rettangolari b'ħafna żoni għall-kumpens tat-tarf (l-ebda immaġni, iżda arranġament testwali huwa pprovdut):

Dimensjonijiet ġenerali tal-pjanċa: 600 mm x 400 mm x 20 mm (aluminju)

Żona 1 (Ċentru): Żona rettangolari ta' 300 mm × 200 mm fiċ-ċentru. Din iż-żona hija koperta b'mod uniformi mill-mudell tal-heater.

Żona 2 (Nofs): rettangolu annulari wiesa' 50 mm fuq l-erba' kantunieri kollha taż-Żona 1. Il-mudell tal-heater huwa linja differenti

Żona 3 (Xfer): Perimetru ta' 50 mm l-aktar 'il barra. Mudell tal-heater ikkonċentrat fit-truf.

Termokoppja hija impjantata fiċ-ċentru ġeometriku ta 'kull żona. Kull waħda mit-tliet żoni hija kkontrollata b'mod indipendenti minn kontrollur PID bi 3 kanali. Żona 3 hija ssettjata ogħla mill-objettiv, b'10 gradi, Żona 2 hija ogħla mill-mira bi 3 gradi, u Żona 1 hija stabbilita fil-mira, għal temperatura konsistenti tal-pjanċa. It-temperatura reali tal-wiċċ imkejla b'kamera infra-aħmar turi ± 1 grad omoġeneità fuq il-pjanċa.

Kwistjonijiet ta 'Disinn u Crosstalk Termali
L-iżolament termali bejn iż-żoni qatt mhu perfett. Is-sħana dejjem tgħaddi mir-reġjun sħun għar-reġjun li jkessaħ maġenbu. Dan il-crosstalk jimplika li bidla fil-punt tas-sett f'żona waħda se tbiddel it-temperatura tal-ġirien tagħha. Madankollu, tinkiseb indipendenza adegwata b'wisa' taż-żona xierqa ($\\geq 2-3$ $\\times$ ħxuna tal-pjanċa) u rfinar PID bir-reqqa.

Jekk iż-żoni huma dojoq wisq, jew il-pjanċa rqiqa wisq, is-sistema taġixxi aktar bħal żona waħda b'ħafna heaters-jegħlbu l-għan tal-kontroll b'ħafna żoni. Għalhekk, disinn ta 'pjanċa tat-tisħin b'ħafna żoni għandu jkun ibbażat fuq analiżi ta' elementi finiti jew ittestjar sperimentali biex jidentifika l-wisa 'ta' żona minima għall-prestazzjoni meħtieġa.

Ieħor huwa d-distribuzzjoni tad-densità tal-watt tal-heater. Iż-żoni tat-tarf jistgħu jeħtieġu densità ta 'watt akbar (W/cm 2 ) biex jipprovdu l-enerġija addizzjonali meħtieġa għall-aġġustament tat-tarf. Il-proporzjon tal-qawwa bejn iż-żoni tat-tarf u ċ-ċentru huwa ġeneralment fil-medda ta '1.5:1 sa 3:1, skont id-daqs tal-pjanċa u l-insulazzjoni fuq it-tarf.

Vantaġġi u Żvantaġġi tal-Vantaġġi tal-Kontroll ta' Multi-Żona:

Uniformità aħjar tat-temperatura (kumpens tat-tarf)

Kapaċità li jiġu stabbiliti-gradjenti ta' temperatura definiti tajjeb

Parti-applikazzjonijiet speċifiċi tad-diżattivazzjoni taż-żona għall-iffrankar tal-enerġija

Rispons termali aktar mgħaġġel jekk parti biss tal-pjanċa teħtieġ tibdel it-temperatura

Limitazzjonijiet:

Aktar għaljin (ħafna sensuri, ħiters u kanali ta' kontroll)

Setup u rfinar aktar sofistikati

Il-crosstalk termali jillimita l-indipendenza teoretika

Żieda fid-daqs minimu tal-pjanċa għal żoni multipli

Konklużjoni
Kontroll tat-temperatura b'ħafna żoni għal uniformità u flessibilità mtejba fi pjanċi tat-tisħin ta 'format kbir. It-tliet metodoloġiji ewlenin għat-tqassim f'żoni huma l-ispinta taż-żona tal-perimetru għall-kumpens tat-tarf, il-kontroll tal-gradjent għal profili tat-temperatura intenzjonati u żoni parti-speċifiċi għall-ipproċessar effiċjenti tal-enerġija. Kull żona hija kkontrollata mis-sensor u l-linja ta 'kontroll tagħha stess, ġeneralment implimentati minn kontrolluri PID jew PLCs b'ħafna -kanali. Il-crosstalk termali bejn iż-żoni huwa inevitabbli, iżda jista' jittaffa bl-użu ta' wisgħat taż-żona tal-inqas 2-3 darbiet il-ħxuna tal-pjanċa u permezz ta' rfinar bir-reqqa tal-kontrollur. Il-kontroll avvanzat huwa faċilitatur kritiku għall-preċiżjoni tal-proċess f'applikazzjonijiet mill-manifattura tas-semikondutturi għal laminazzjoni industrijali. Is-soluzzjoni tal-għażla għall-proċessi li jeħtieġu omoġenità ta '±1 grad jew gradjenti ta' temperatura programmabbli hija pjanċa tat-tisħin b'ħafna żoni mibnija b'mod korrett.