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倍福靈活的單晶爐自動(dòng)化生產(chǎn)助力企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力

德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司
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  浙江晶盛機(jī)電股份有限公司最早是使用單獨(dú)的過程和溫度控制系統(tǒng)來控制半導(dǎo)體單晶硅生長(zhǎng)過程。自從改用了倍; PC 的控制技術(shù)后,不僅節(jié)省了成本,而且其可擴(kuò)展性也使項(xiàng)目的實(shí)施變得更加便捷。TwinCAT 軟件還能為客戶的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)注入附加值。

 

  浙江晶盛機(jī)電股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱:晶盛機(jī)電)總部位于中國(guó)浙江省,是全球領(lǐng)先的光伏和半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商。晶盛機(jī)電憑借其優(yōu)異的設(shè)備工藝和多年積累的豐富行業(yè)經(jīng)驗(yàn),長(zhǎng)期位列全球長(zhǎng)晶設(shè)備龍頭。過去,晶盛機(jī)電一直使用傳統(tǒng)的 PLC 和溫度控制器實(shí)現(xiàn)單晶爐的自動(dòng)化。但溫度控制器的功能有限,并且與 PLC 結(jié)合使用時(shí)靈活性太差。因此,晶盛機(jī)電轉(zhuǎn)而采用倍?刂破脚_(tái),它由嵌入式控制器、TwinCAT 自動(dòng)化軟件和各種 EtherCAT 端子模塊構(gòu)成,并結(jié)合 EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)總線,能夠輕松、靈活地連接各類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這種集成式控制平臺(tái)取代了兩臺(tái)獨(dú)立的設(shè)備,可以更靈活地滿足客戶的個(gè)性化需求。

  穩(wěn)定的工藝控制是重中之重

  單晶生長(zhǎng)需要特定的溫度條件。硅原料首先在熔爐中被加熱熔化成液態(tài)硅,然后提拉頭上的單晶籽晶被浸入熔融的硅液中,開始進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。熔融硅液必須保持在一定溫度,緩慢旋轉(zhuǎn)籽晶,并向上提拉,使熔融硅液凝固,逐漸長(zhǎng)大到所需直徑的單晶硅錠。半導(dǎo)體單晶硅的優(yōu)點(diǎn)是其取向非常均勻,因此具有較高的轉(zhuǎn)換效率,它們被切割成硅片后可用于制作太陽(yáng)能電池組件。

  這需要精確的順序控制和長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)天至半個(gè)月)穩(wěn)定的生長(zhǎng)過程控制。其中,溫度控制尤為重要,因?yàn)闇囟炔痪鶆蚩赡軙?huì)導(dǎo)致多晶材料在生長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)晶格結(jié)構(gòu)缺陷。單晶爐持續(xù)運(yùn)行時(shí),控制系統(tǒng)需要處理大量數(shù)據(jù)。不過,這對(duì)于倍福的嵌入式控制器來說不成問題。適合 DIN 導(dǎo)軌安裝的工業(yè)級(jí)控制器在惡劣的環(huán)境條件下表現(xiàn)相當(dāng)出色。晶盛機(jī)電一開始使用的是 CX1030 嵌入式控制器,隨著項(xiàng)目需求的增加,目前采用 CX9020 或 CX8190 作為中央設(shè)備控制器。隨著 CPU 性能的不斷提升,倍?刂破鞯男阅芤仓鹉暝鰪(qiáng),幫助晶盛機(jī)電不斷優(yōu)化和提升其控制系統(tǒng),從而提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

  晶盛機(jī)電主要使用 TwinCAT 2 控制軟件,但對(duì)于某些項(xiàng)目需要使用新功能時(shí),可以方便地切換到 TwinCAT 3 軟件平臺(tái)。在進(jìn)行切換時(shí),只需對(duì)代碼稍作改動(dòng),就可以擴(kuò)展和升級(jí)原有項(xiàng)目。此外,TwinCAT 還支持多種通信協(xié)議,可以實(shí)現(xiàn)主控制系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)和磁場(chǎng)產(chǎn)生系統(tǒng)等子系統(tǒng)的通信。這樣可以無縫地傳輸和共享信息,提高系統(tǒng)的整體效率和協(xié)同性。

  晶盛機(jī)電高級(jí)專家王先生

  對(duì)倍福軟硬件平臺(tái)給予了很高的評(píng)價(jià):

  “TwinCAT 軟件成熟穩(wěn)定,其靈活的編程方式方便處理各類數(shù)據(jù)。此外,基于 PC 的控制架構(gòu)簡(jiǎn)化了控制器與集控系統(tǒng)的連接,從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)和企業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。”

  

  單晶爐不間斷穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)天至兩周是確保高質(zhì)量半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)的重要前提

  由于 EtherCAT 具有實(shí)時(shí)通信能力,晶盛機(jī)電可以從眾多可用的 EtherCAT 端子模塊中進(jìn)行選擇。

  王先生解釋道:“EtherCAT 的分布式 I/O 模塊給項(xiàng)目帶來了極大的便利,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活不受限制,具有非常多樣的配置選擇。我們可以根據(jù)不同項(xiàng)目的需求與成本進(jìn)行選擇。倍福的 EtherCAT 產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用且兼容性好,可替換不同廠家的從站產(chǎn)品,在保證 EtherCAT 產(chǎn)品一致性前提下完全不影響整體性能和穩(wěn)定性。由于 EtherCAT 無需交換機(jī)或其它有源器件,安裝和維護(hù)成本大大降低,同時(shí)也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的布線和調(diào)試工作。”

  多任務(wù)處理便于程序加密

  單晶爐控制程序的核心之一是溫度控制,客戶需要高度保密這部分知識(shí)產(chǎn)權(quán)。TwinCAT 模塊化自動(dòng)化軟件的優(yōu)勢(shì)在于,用戶可以方便地將整套控制程序根據(jù)其重要性,分離出多套子任務(wù)程序由不同用戶獨(dú)立管理。不同子任務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換可通過變量映射實(shí)現(xiàn)。這些任務(wù)將在 TwinCAT 的 Runtime 中被調(diào)用。這種模塊化的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)的維護(hù)和開發(fā)更加靈活和高效。晶盛機(jī)電采用多 PLC 任務(wù)處理,將核心工藝算法封裝在單個(gè) PLC 程序中。為了保護(hù)核心算法程序的安全性,晶盛機(jī)電將程序保存為無法反編譯的二進(jìn)制代碼。此外,程序部署也非常方便,只需要復(fù)制這些二進(jìn)制代碼文件到目標(biāo)控制器上,即可實(shí)現(xiàn)程序的下載。

  隨著新一輪技術(shù)創(chuàng)新的迭代升級(jí),王先生說道:“晶盛機(jī)電推出了基于開放平臺(tái)架構(gòu)的第五代單晶爐,其最大的亮點(diǎn)在于改變了傳統(tǒng)的封閉控制系統(tǒng)模式,配置了基于開放架構(gòu)的用戶可編程的軟件定義工藝平臺(tái)。該平臺(tái)可以基于 TwinCAT 的 Automation Interface 功能通過高級(jí)語(yǔ)言編程自動(dòng)創(chuàng)建 TwinCAT XAE 組態(tài)實(shí)現(xiàn)。終端客戶可根據(jù)平臺(tái)接口,將自己的特殊制程工藝制作成模塊供平臺(tái)調(diào)用。這大大提高了終端用戶開發(fā)個(gè)性化工藝的能力,助力他們?cè)诩夹g(shù)上持續(xù)創(chuàng)新提升競(jìng)爭(zhēng)力。”

 

  2023 年,晶盛機(jī)電代表團(tuán)訪問了倍福威爾總部(從左到右):何超博士(負(fù)責(zé)倍福中國(guó)的區(qū)域銷售經(jīng)理,來自倍福德國(guó)總部)、華長(zhǎng)盛博士(倍福中國(guó)銷售總監(jiān))、馬興凱(倍福中國(guó)總經(jīng)理)、Hans Beckhoff(倍福全球總裁)、曹建偉博士(晶盛機(jī)電董事長(zhǎng))、涂瑾(晶盛機(jī)電總裁助理)和 Kai Ristau(倍福全球銷售總監(jiān))

  

   

  關(guān)于德國(guó)倍福

  倍福(Beckhoff)是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè),創(chuàng)立于 1980 年,總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者,倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn),是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng),可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力,倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu),加上全球的合作伙伴,業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

  倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū),現(xiàn)有員工 300 人,辦事處遍及國(guó)內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽(yáng)能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。

  公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn),并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司,倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新,在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍; PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性,它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議,將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起,為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

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狀 態(tài): 離線

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公司名稱: 德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司
聯(lián) 系 人: 銷售部
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