一种生产线设备的控制装置及控制系统的制作方法

专利名称：一种生产线设备的控制装置及控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及设备工艺控制领域，特别是涉及一种生产线设备的控制装置及应用这种控制装置的生产线设备控制系统。
背景技术：
生产线设备是现代生活中完成各类产品生产、制造或工艺过程不可缺少的硬件设备，为尽可能降低成本及提高效率，对于生产线设备均配置有相应的控制系统以控制生产线设备的运行。
参考图1所示的现有技术中常用的生产线设备控制系统的结构示意
图，这种控制系统包括工控机11和PLC控制器12。公知的是，工控机(Industrial Personal Computer, IPC )是一种力口固的增强型个人计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行；PLC (ProgrammableLogic Controller ,可编程逻辑控制器)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。在这种控制系统中，工控机ll可以通过通讯卡lll与多个PLC控制器12进行通讯。各个PLC控制器12分别与生产线设备中相应的受控器件13相连，并分别单独编程，根据每一个单独的功能对受控器件13进行独立、自动地循环控制。例如，在In-line PECVD设备(在线镀膜型等离子增强化学气相沉积设备)的控制系统中，可以设置6个PLC控制器分别针对装载台、预热腔、反应腔、冷却腔、卸载腔和回收装置的直接进行控制，即生产线设备的所有功能控制均在PLC控制器12内部实现。工控机控制PLC控制器的启动运行和停止运行，并监控PLC控制器的运行状态,由于工控机与PLC控制器的通讯只采用了相对简单的逻辑，信息交互较少，如果发现针对某一个受控器件的参数设定不合适或受控器件的运行
状态不稳定，则需要控制PLC控制器停止所有受控器件的运行，以方便技术人员进行设备的检修或者分析。而在这种情况下，整个生产线设备将全部处于手动状态，技术人员的调试操作复杂、效率比较低，还存在误操作的可能。并且，由于PLC控制器一般都采用硬件实现，还将导致硬件搭建成本和维护成本增加的问题。
因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够创新地提出一种生产线设备的控制机制，用以在降低成本、提高生产线设备运行效率的基础上，方便对生产线设备的调试及维护，简化对生产线设备的控制操作。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产线设备的控制装置及控制系统，用以在降低成本、提高生产线设备运行效率的基础上，方便对生产线设备的调试及维护，简化对生产线设备的控制操作。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了 一种生产线设备的控制装置，所述生产线设备包括多个受控器件，所述控制装置位于工控机中，通过通讯卡和各个受控器件相连，所述控制装置包括
运行模式控制模块，用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转换；所述运行模式包括自动模式和分立模式；所述自动模式是将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制；所述分立模式是中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行自动控制；
配置模块，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及执行序列；
调度模块，包括读取子模块和线程维护子模块，所述读取子模块用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列；所述线程维护子模块用于针对各个功能控制模块维护相应的线程；至少一个功能控制模块，包括序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
优选的，所述运行模式还包括手动模式，所述手动模式是中止所有功能控制模块的执行序列，并在生产线设备安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号和功能操作。
优选的，所述运行模式还包括维护模式，所述维护模式是中止所有功能控制模块的执行序列，并在屏蔽生产线设备部分安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号操作。
优选的，所述运行模式控制模块依据外部模式控制命令进行模式设
置及转换；或者，所述运行模式控制模块依据调度模块的通知进行模式设置及转换。
优选的，所述调度模块还包括高效控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列的时间超过相应的预设时间阈值时，产生报警信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
优选的，所述调度模块还包括运行状态控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列出错时，产生报警信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
优选的，所述运行模式控制模块进一步包括
运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的动作序列执行情况；
中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
优选的，所述运行模式控制模块进一步包括
动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止
9点，继续执行相应的动作序列；
权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
优选的，所述生产线设备为等离子增强化学气相沉积设备，所述装置包括以下功能控制模块
预热腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动作组合成的序列；
反应腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、工艺、吹扫、送片的动作组合成的序列
冷却腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、抽真空、充大气、送片的动作组合成的序列；
载板传动功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、载板回收的动作组合成的序列。
本发明实施例还公开了 一种生产线设备的控制装置，所述生产线设备包括多个受控器件，所述控制系统包括工控机，用于控制生产线设备运行；
通讯卡，位于工控机中，用于在工控机与生产线设备的受控器件之间进行通讯；
控制装置，位于工控机中，通过通讯卡和各个受控器件相连，所述控制装置包括
运行模式控制模块，用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转换；所述运行模式包括自动模式和分立模式；所述自动模式是将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制；所述分立模式是中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行自动控制；
配置模块，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及 执行序列；
调度模块，包括读取子模块和线程维护子模块，所述读取子模块用 于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列；所述线程 维护子模块用于针对各个功能控制模块维护相应的线程；
至少一个功能控制模块，包括序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
优选的，所述运行模式还包括手动模式，所述手动模式是中止所有 功能控制模块的执行序列，并在生产线设备安全互锁的前提下，将其交 由人工手动进行单独信号和功能操作。
优选的，所述运行模式还包括维护模式，所述维护模式是中止所有 功能控制模块的执行序列，并在屏蔽生产线设备部分安全互锁的前提 下，将其交由人工手动进行单独信号操作。
优选的，所述运行模式控制模块依据外部模式控制命令进行模式设 置及转换；或者，所述运行模式控制模块依据调度模块的通知进行模式 设置及转换。
优选的，所述调度模块还包括高效控制子模块，用于在功能控制 模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列的时间超过相应的预设 时间阈值时，产生报警信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块 将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
优选的，所述调度模块还包括运行状态控制子模块，用于在功能 控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列出错时，产生报警 信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的 自动模式转换为分立模式。
优选的，所述运行模式控制模块进一步包括
运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能 控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的动作
ii序列执行情况；
中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停 止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
优选的，所述运行模式控制模块进一步包括
动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制 模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止 点，继续执行相应的动作序列；
权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明采用软件控制方式代替现有控制系统的硬件控制方式，在现 有的工控机上部署控制软件装置，利用该装置和通讯卡进行信息传输通 讯控制，并通过通讯卡直接和生产线设备的各个受控器件相连。该控制 软件装置不仅降低了成本，还使得需求的变更及版本的控制跟踪方便； 并能灵活配置驱动受控器件完成相应功能的功能控制模块，使各类功能 的实现可灵活配置，不仅增加了控制的灵活性，还增加了程序的易用性， 减少了开发和维护的难度；同时使得各功能模块可以相互协作，解决了 模块间的交互问题，提高了生产线设备的运行效率。
并且，本发明还可以通过运行模式控制模块设置各种运行模式以满 足实际中生产线设备的各种操作需求，特别是在分立模式中，可以中止 出现问题的功能控制模块的执行序列，并将这些功能控制模块启动其人 工手动操作权限，从而方便技术人员进行手动调试；而将其它功能控制 模块仍交由调度模块自动控制执行其相应的动作序列。在这种情况下， 整个生产线设备并不需要全部停止，所以可以保证生产线设备的运行效 率，简化对生产线设备的控制操作；技术人员的调试操作也只针对相应 的功能控制模块进行，即对于某一功能可以实现有针对性地独立维护， 不仅能提高技术人员的操作效率，还能避免技术人员的误操作。以在降 低成本、提高生产线设备运行效率的基础上。
12再者，本发明的运行模式控制模块不仅可以根据外部模式控制命令 进行运行模式的设置及转换，还可以根据调度模式的通知进行模式的设 置及转换。即调度模块在控制过程中监控各模块的协调工作状态，并通 过报警提示获知独立模块在系统中的协作能力。在出现报警提示后可以 得知模块在哪个执行环节出错，以及在何时的运行不够高效等信息，一
旦发现某个功能控制模块的运行状态不正常或不高效等问题，即可通过 运行模式控制模块自动触发从自动模式到分立模式的转换，使得该问题 功能控制模块的运行中止，并启动该功能控制模块的手动操作权限，使
技术人员可以有针对性地调节相关模块功能的处理参数和方法；而在技 术人员调试完成后恢复到自动模式时，能自动获得需要继续执行的动作 序列重新开始自动运行，从而达到实现功能的基础上系统的效率最高， 克服系统瓶颈无法获知、难以调整的技术缺陷；而在此过程中，其它没 有问题的功能控制模块仍然由调度模块控制运行，生产线设备无需全线 停止，从而保证了生产线设备的高效运行。


图1是现有技术中常用的生产线设备控制系统的结构示意图； 图2是本发明的一种生产线设备的控制装置实施例1的结构图； 图3是一种In-line PECVD设备的结构示意图； 图4是在自动模式下一种In-line PECVD设备中调度模块工作过程 示意图5是在分立模式下的一种中止功能控制模块的执行序列的操作过 程示意图6是从分立模式恢复为自动模式的一种恢复操作过程示意图； 图7是本发明的一种生产线设备的控制装置实施例2的结构图； 图8是应用本发明控制装置实施例2的一种In-line PECVD设备控 制过程示意图9是本发明的 一种生产线设备的控制系统实施例的结构图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如多 处理器系统、服务器、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上 任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的 一般上下文中 描述，例如程序模块。 一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定 抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分 布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网
络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模 块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本发明实施例的核心构思之一在于将现有技术的硬件控制方式改 为软件控制方式，即在工控机上部署控制装置，利用该装置和通讯卡进 行信息传输通讯控制，并通过通讯卡直接和生产线设备的各个受控器件 相连。该控制装置以较小成本筒单实现了PLC控制器的功能，能灵活配置 驱动受控器件完成相应功能的功能控制模块，并能根据各种实际需求设 置或转换各功能控制模块的运行模式，从而在降低成本、提高生产线设 备运行效率的基础上，方便了对生产线设备的调试及维护，简化了对生 产线设备的控制操作。
参考图2，示出了本发明的一种生产线设备的控制装置实施例1的 结构图，所述生产线设备包括多个受控器件，所述控制装置位于工控机 中，通过通讯卡和所述生产线设备的各个受控器件相连，所述控制装置 可以包括以下模块
运行模式控制模块201，用于控制各功能控制模块运行模式的设置 及转换；
所述运行模式可以包括自动模式将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制； 分立模式中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动 其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行
自动控制。
配置模块202，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动 作及执行序列；
调度模块203，包括读取子模块2031和线程维护子模块2032,所 述读取子模块2031用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作 及执行序列；所述线程维护子模块2032用于针对各个功能控制模块维 护相应的线程;以及，
至少一个功能控制模块204,包括序列执行子模块2041,用于在相 应的线程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
在具体实现中，所述运行模式可由本领域技术人员根据需要任意设 置，本发明对此并不加以限制。例如，在本发明的另一优选实施例中， 还可以设置以下运行模式
手动模式中止所有功能控制模块的执行序列，并在生产线设备安 全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号和功能操作。
维护模式中止所有功能控制模块的执行序列，并在屏蔽生产线设 备部分安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号操作。
在本实施例中，所述运行模式控制模块可以依据外部模式控制命令 进行模式设置及转换。例如，当前需要生产线设备自动运行，进行流水 线作业时，则可以通过在控制界面点击选取自动模式的控件，或输入进
入自动模式指令等方式发出外部模式控制命令，以将各功能控制模块设 置为自动模式；若生产线设备中某个或某几个功能控制模块的参数设定
出错或者出现动作执行异常、状态不稳定、执行低效的情况，则可以通 过发出转换为分立模式的外部模式控制命令，中止出现问题的功能控制 模块的执行序列，并对这些功能控制模块启动其人工手动操作权限，使
技术人员可以手动调试；而将其它功能控制模块仍交由调度模块自动控
15制执行其相应的动作序列。在这种情况下，整个生产线设备并不需要全
部停止，所以能保证生产线设备的运行效率；技术人员的调试操作也只 针对相应的功能控制模块进行，即对于某一功能可以实现有针对性地独 立维护，不仅能提高技术人员的操作效率，还能避免技术人员的误操作。
以下以PECVD设备(等离子增强化学气相沉积设备)为例来说明 本发明控制装置的一种实现方式。
目前制备晶硅太阳能电池多采用等离子增强化学气相沉积 (PECVD)工艺。而在晶硅太阳能电池制造设备中，PECVD设备多采 用在线型镀膜技术(In-line PECVD,在线镀膜型。参考图3所示的In-line PECVD设备的结构示意图，In-line PECVD设备一般包括若干个真空密 闭腔室，即图中的预热腔1、反应腔2和冷却腔3，打开抽真空的阀门6, 及真空密闭腔室的门阀Gl、 G2、 G3和G4的配合作用，即可保持所述 预热腔1、反应腔2和冷却腔3中的真空状态；该设备还包括装片台7 和卸片台8、载板回收装置9。这种In-line PECVD设备的工作流程如 xl—x9所示的载板搬运方向，主要包括以下步骤
步骤S1、将硅片4放置于载板5上；
步骤S2、将载板5搬运(通过辊轮或机械手等自动装置)到预热腔l 中，在预热腔1进行载板5的预热处理流程，加热载板5和硅片4;将载板5 搬运到工艺腔2中，进行沉积工艺。反应完成后将载板5搬运到冷却腔3中 进行冷却处理，然后将载板5搬运到卸片台8上，将加工完成的硅片4取走；
步骤S3、载板5通过自动搬运装置9返回装片台7。
假设在本例中配置模块配置各功能控制模块所执行的动作及执行 序列为
配置预热腔功能控制模块执行Fll传片、F12加热、F13抽真空、F14 充大气、F15送片的动作序列；
配置反应腔功能控制模块执行F21传片、F22加热、F23抽真空、F24 工艺、F25吹扫、F26送片的动作序列配置冷却腔功能控制模块执行F31传片、F32冷却、F33抽真空、F34 充大气、F35送片的动作序列；
配置载板传动功能控制模块执行F41载板装载、F42载板卸载、F43 栽板回收的动作序列。
在具体实现中，可以根据实际需求任意配置功能控制模块不同的执 行动作及执行序列，例如，在上述预热腔功能控制模块、反应腔功能控 制模块及冷却腔功能控制模块的动作序列中添加送片后的传片动作；或 者，改变反应腔功能控制模块中F24工艺和F25吹扫动作的先后顺序等、 本发明对此无需加以限制。本发明正是通过这种功能控制模块的可配置 性设计，从而方便功能的增删及控制次序的调整，有效提高了控制的灵 活性和有效性。
当运行模式控制模块设置各功能控制模块的运行模式为自动模式 时，所有功能控制模块都将交由调度模块进行自动控制；调度模块的读 取子模块会根据制造需求、工艺需求或测试需求等从配置模块读取当前 所需的功能控制模块，及所需的执行动作及执行序列；然后通过线程维 护子模块针对该功能控制模块维护相应的线程。如图4所示的In-line PECVD设备中调度模块工作过程示意图，具体可以包括以下步骤
步骤401、启动调度模块；
步骤402、从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序
列；
在本例中则可以读取上述预热腔功能控制模块、反应腔功能控制模 块、冷却腔功能控制模块、载板传动功能控制模块的执行动作及执行序 列；下一步则可以针对各功能控制模块分别启动及维护相应的线程，具 体为
步骤403a、维护预热腔功能控制模块的线程T1; 步骤403b、维护反应腔功能控制模块的线程T2; 步骤403c、维护冷却腔功能控制模块的线程T3; 步骤403d、维护载板传动功能控制模块的线程T4。
17在实际中，本领域技术人员采用任一种线程维护方式都是可行的， 例如，进一步配置线程的优先级，建立线程组等，本发明对此无需加以 限制。
在这种情况下，各功能控制模块的序列执行子模块即可在相应的线 程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。例如，预
热腔功能控制模块的序列执行子模块，在线程T1中驱动相应的受控器件 执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动作序列；反应腔功能控 制模块的序列执行子模块，在线程T2中驱动相应的受控器件执行传片、 加热、抽真空、工艺、吹扫、送片的动作序列冷却腔功能控制模块的 序列执行子模块，在线程T3中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、 抽真空、充大气、送片的动作序列；载板传动功能控制模块的序列执行 子模块，在线程T4中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、 载板回收的动作序列。
从功能控制模块控制底层的结构来看，在本发明实施例中，每一个 功能控制模块均可设置驱动层、物理层和功能层；其中，驱动层用于与 通讯卡进行信息传输通讯，实现生产线设备中相应受控器件的功能驱动； 物理层用于按功能对驱动层进行封装，即按功能集成受控器件；功能层 用于实现功能的逻辑控制，完成规定的动作序列。
假设在上述功能控制模块自动运行的过程中，预热腔功能控制模块 的运行状态不稳定，此时技术人员可以发出外部模式控制命令将当前运 行模式转换为分立模式，以中止预热腔功能控制模块的执行序列，启动 该预热腔功能控制模块的人工手动操作权限，使技术人员可以进行调 试；而其它功能模块，即反应腔功能控制模块、冷却腔功能控制模块和 载板传动功能控制模块仍继续按调度模块的控制运行。
在本发明的一种优选实施例中，所述运行模式控制模块可以进一步 包括以下子模块
运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的动作
序列执行情况；
中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停 止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
以上两个子模块主要用于实现针对出现问题的功能控制模块所执 行的中止操作， 一种中止操作过程的示例可以参考图5,具体可以包括 以下步骤
步骤501、启动分立模式；
步骤502、读取各功能控制模块的运动模式，若为自动模式，则转 至下一步；否则执行步骤509提示功能控制模块的运行模式不正确，并 结束操作；
本步骤是结合实际中需要进入分立模式的具体情况设置的，由于分 立模式通常是在自动模式下各功能控制模块的自动运行过程中出现问 题时触发，而在其它模式下的触发有可能是技术人员的误操作，故可以 通过本步骤来避免发生误操作的可能性。
步骤503、确定需要从自动模式转换为分立模式的功能控制模块， 如本例中的预热腔功能控制模块；
在具体实现中，可以为各功能控制模块分配相应的标识，并建立该 标识与具体功能控制模块的对应关系，从而可以通过标识信息，例如外 部模式控制命令中附带的标识信息，简单确定需要转换为分立模式的功 能控制模块。
步骤504、查阅该功能控制模块的运行信息，获得其动作序列执行 情况；
步骤505、判断该功能控制模块是否正在执行某个动作，若是，则 返回步骤504，直到执行完当前动作后，再执行下一步；
步骤506、停止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点； 所述动作中止点可以用作恢复自动模式运行的程序循环入口点，在 实际中，可以记录下一个需要执行的动作为动作中止点，也可以记录当前执行完的动作为动作中止点，还可以根据实际需求记录某个动作为动 作中止点，本发明对此不作限制。
例如，假设查阅到预热腔功能控制模块正在执行加热操作，那么在
加热完毕后，停止继续执行抽真空、充大气和送片的操作，并记录下一 个动作抽真空为动作中止点。
步骤507、启动该功能控制模块的人工手动操作权限。
在本发明的一种优选实施例中，所述运行模式控制模块还可以进一 步包括以下子模块
动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制 模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止 点，继续执行相应的动作序列；
权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
以上两个子模块主要用于实现需要从分立模式转换为自动模式的 功能控制模块的自动运行恢复操作， 一种恢复操作过程的示例可以参考 图6,具体可以包括以下步骤
步骤601、停止分立模式；
步骤602、确定需要从分立模式转换为自动模式的功能控制模块， 如本例中的预热腔功能控制模块；
步骤603、读取该功能控制模块的动作中止点，继续执行相应的动 作序列；
例如，假设记录的动作中止点是下一个动作抽真空，那么预热腔功 能控制模块则从这个动作开始继续执行抽真空、充大气和送片的操作。 步骤604、关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。 应用本实施例，可以实现针对问题功能控制模块的手动操作，而不 影响其它功能控制模块的自动运行，当手动操作完成后，还能通过读取 动作中止点自动恢复到中止前的运行状态，从而有效筒化了恢复操作， 提高了设备的运行效率，并进一步防止了技术人员的误操作。参考图7,示出了本发明的一种生产线设备的控制装置实施例2的 结构图，所述生产线设备包括多个受控器件，所述控制装置位于工控机 中，通过通讯卡和所述生产线设备的各个受控器件相连，所述控制装置 可以包括以下才莫块
运行模式控制模块701,用于控制各功能控制模块运行模式的设置 及转换；
所述运行模式可以为
自动模式将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制； 分立模式中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动 其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行
自动控制。
优选的，所述运行模式控制模块701可以进一步包括以下子模块 运行状态查询子模块7011,用于在所述运行模式控制模块控制某个
功能控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的
动作序列执行情况；
中止操作子模块7012，用于在所述功能控制模块执行完当前动作
后，停止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
更为优选的，所述运行模式控制模块进一步包括以下子模块 动作恢复子模块7013,用于在所述运行模式控制模块控制某个功能
控制模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作
中止点，继续执行相应的动作序列；
权限控制子模块7014，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
配置模块702，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动 作及执行序列；
调度模块703，包括以下子模块
读取子模块7031,用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动 作及执行序列；线程维护子模块7032，用于针对各个功能控制模块维护相应的线
程；
高效控制子模块7033，用于在功能控制模块执行某个动作、某几个 动作或整个动作序列的时间超过相应的预设时间阈值时，产生报警信息 或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动 模式转换为分立模式。
运行状态控制子模块7034，用于在功能控制模块执行某个动作、某 几个动作或整个动作序列出错时，产生报警信息或提示信息，并通知所 述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
所述控制装置还包括，
至少一个功能控制模块704，包括序列执行子模块7041，用于在相 应的线程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
当所述生产线设备为等离子增强化学气相沉积设备，本发明的控制 装置可以包括以下功能控制模块
预热腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动 作组合成的序列；
反应腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、工艺、吹扫、送片 的动作组合成的序列
冷却腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、抽真空、充大气、送片的动 作组合成的序列；
载板传动功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线 程中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、载板回收的动作 组合成的序列。
本实施例与图2所示实施例的主要区别在于，在本实施例中，所述 运行模式控制模块依据调度模块的通知进行模式设置及转换，因而调度
22模块进一步增加了 监控生产线设备运行是否高效的高效控制子模块及 监控生产线设备运行是否正常的运行状态控制子模块，用以在控制过程 中监控各模块的协调工作状态，并通过报警提示获知独立模块在系统中 的协作能力。在出现报警提示后可以得知模块在哪个执行环节出错，以 及在何时的运行不够高效等信息， 一旦发现某个功能控制模块的运行状 态不正常或不高效等问题，即通过运行模式控制模块自动触发分立模式 的转换，使得该问题功能控制模块的运行中止，并启动该功能控制模块 的手动操作权限，使技术人员可以有针对性地调节相关模块功能的处理 参数和方法；而在技术人员调试完成后恢复到自动模式时，能自动获得 需要继续执行的动作序列重新开始自动运行，从而达到实现功能的基础 上系统的效率最高，克服系统瓶颈无法获知、难以调整的技术缺陷；而 在此过程中，其它没有问题的功能控制模块仍然由调度模块控制运行， 生产线设备无需全线停止，从而保证了生产线设备的高效运行。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述高效控制子模块和运行状 态控制子模块可以根据实际情况任意选用，如单选其一，或两两组合均 是可行的，并且，本领域技术人员根据实际需求任意设置其它用于通知 运行模式控制模块进行模式转换的模块都是可行的，本实施例旨在说明 一种较为优选的示例。
参考图8所示的一种In-line PECVD设备控制过程示意图，具体可以包 括以下步骤
步骤801、启动自动模式；
步骤802、调度模块的读取子模块从配置模块读取所需功能控制模块 的执行动作及执行序列；
假设在本例中读取上述预热腔功能控制模块、反应腔功能控制模块、 冷却腔功能控制模块、载板传动功能控制模块的执行动作及执行序列； 下一步则可以针对各功能控制模块分别启动及维护相应的线程，具体为
步骤803a、调度模块的线程维护子模块维护预热腔功能控制模块的线 程T1;
23步骤803b、调度模块的线程维护子模块维护反应腔功能控制模块的 线程T2;
步骤803c、调度模块的线程维护子模块维护冷却腔功能控制模块的线 程T3;
步骤803d、调度模块的线程维护子模块维护载板传动功能控制模块 的线程T4。
在这种情况下，各功能控制模块的序列执行子模块即可在相应的线 程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。例如，所 述预热腔功能控制模块的序列执行子模块，即可在线程Tl中驱动相应 的受控器件执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动作组合成的 序列；所述反应腔功能控制模块的序列执行子模块，即可在线程T2中 驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、工艺、吹扫、送片的 动作组合成的序列所述冷却腔功能控制模块的序列执行子模块，即可 在线程T3中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、抽真空、充大气、 送片的动作组合成的序列；所述载板传动功能控制模块的序列执行子模 块，即可在线程T4中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、 载板回收的动作組合成的序列。
步骤804、调度模块的运行状态控制子模块判断各功能控制模块的运 行状态是否正常，即在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个 动作序列是否出错，若是，则执行步骤P;否则执行下一步；
步骤805、调度模块的高效控制子模块判断各功能控制模块的运行是 否高效，即在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列 的时间是否超过预设时间阈值，若是，则执行步骤P;否则执行下一步；
所述时间阈值可以由配置模块进行配置。
步骤806、判断是否要控制功能控制模块退出运行状态，若是，则执 行步骤807;否则，返回步骤804;
在实际中，可以控制某一个、某几个或全部功能控制模块退出运行 状态，在本例中假设为控制全部功能控制模块退出运动状态。另外，在
24返回步骤804时，还可以才艮据具体情况设置一定的延时，如10ms。
步骤807、分别针对所述预热腔功能控制模块、反应腔功能控制模块、
冷却腔功能控制模块和栽板传动功能控制模块设置退出状态参数
mExit-l，表示当前功能控制模块退出运行；并执行步骤808;
步骤808、停止线程T1、 T2、 T3和T4;在这种情况下，整个调度模块
的工作停止。
步骤809、进行报警处理，产生报警信息或提示信息，并通知所述运
行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式，具体可以通过以下子步骤实现
子步骤P1、启动分立模式；
子步骤P2、确定需要从自动模式转换为分立模式的功能控制模块并执行步骤P3——P6,将其它功能控制模块仍交由调度模块进行自动控制；
子步骤P3、查阅需要进行模式转换的功能控制模块的运行信息，获得其动作序列执行情况；
子步骤P4、判断该功能控制模块是否正在执行某个动作，若是，则
返回步骤P3，直到执行完当前动作后，再执行下一步；
子步骤P5、停止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点；子步骤P6、启动该功能控制模块的人工手动操作权限。若调试完成后，将所述功能控制模块的分立模式又恢复为自动模式，
则还可以进一步执行以下子步骤子步骤P7、停止分立模式；
子步骤P8、确定需要从分立模式转换为自动模式的功能控制模块，如本例中的预热腔功能控制模块；
子步骤P9、读取该功能控制模块的动作中止点，继续执行相应的动作序列；
子步骤PIO、关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。在实际中，所述预热腔功能控制模块、反应腔功能控制模块或者冷却腔功能控制模块还可以包括以下子模块
传片前检查子模块，用于在执行传片动作前，检测相应的受控器件是否满足传片动作执行条件，若是，则执行所述传片动作；否则，等待一定时间，直到相应的受控器件满足传片动作执行条件；
送片前检查子模块，用于在执行送片动作前，检测相应的受控器件是否满足送片动作执行条件，若是，则执行所述送片动作；否则，等待一定时间，直到相应的受控器件满足送片动作执行条件。
综上，本发明采用软件控制方式代替现有控制系统中必须采用PLC控制器来进行的硬件控制方式，不仅降低了成本，还使得需求的变更及版本的控制跟踪方便；并且，对于各类功能的实现可灵活配置，不仅使控制的灵活性增强，还增加了程序的易用性，减少了开发和维护的难度；并可以在调度过程中监控模块的协调工作状态，通过报警获知独立模块在系统中的协作能力。在出现报警提示后可以得知模块在哪个执行环节出错，以及在何时的运行不够高效等信息， 一旦发现某个功能控制模块的运行状态不正常或不高效等问题，即通过运行模式控制模块自动触发分立模式的转换，使得该问题功能控制模块的运行中止，并启动该功能控制模块的手动操作权限，使技术人员可以有针对性地调节相关模块功能的处理参数和方法；而在技术人员调试完成后恢复到自动模式时，能自动获得需要继续执行的动作序列重新开始自动运行，从而达到实现功能的基础上系统的效率最高，克服系统瓶颈无法获知、难以调整的技术缺陷；而在此过程中，其它没有问题的功能控制模块仍然由调度模块控制运行，生产线设备无需全线停止，从而保证了生产线设备的高效运行。
需要说明的是，对于前述的各步骤流程，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。参考图9，示出了本发明的一种生产线设备的控制系统实施例的结构图，所述生产线设备包括多个受控器件94,其特征在于，所述控制系统包括
工控机91,用于控制生产线设备运行；
通讯卡92,位于工控机91中，用于在工控机91与生产线设备的受控器件94之间进行通讯；
控制装置93，位于工控机91中，通过通讯卡92和各个受控器件94相连，所述控制装置93包括
运行模式控制模块931,用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转换；
所述运行模式可以包括自动模式和分立模式；所述自动模式是将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制；所述分立模式是中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行自动控制；
配置模块932，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及执行序列；
调度模块933，可以包括以下子模块
读取子模块9331，用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列；
线程维护子模块9332,用于针对各个功能控制模块维护相应的线
程；
至少一个功能控制模块934，包括序列执行子模块9341，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
在具体实现中，所述运行模式可由本领域技术人员根据需要任意设置，本发明对此并不加以限制。例如，在本发明的另一优选实施例中，还可以设置以下运行模式
手动模式中止所有功能控制模块的执行序列，并在生产线设备安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号和功能操作。和/或，
维护模式中止所有功能控制模块的执行序列，并在屏蔽生产线设备部分安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号操作。
在本发明的一种优选实施例中，所述运行模式控制模块可以依据外部模式控制命令进行模式设置及转换；还可以依据调度模块的通知进行模式设置及转换。
所述调度模块的通知可以由高效控制子模块和/或运行状态控制子模块发出，所述高效控制子模块用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列的时间超过相应的预设时间阈值时，产生报警信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。所述运行状态控制子模块用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列出错时，产生报警信息或提示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
在具体实现中，所述运行模式控制模块可以进 一 步包括以下子模
块
运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的动作序列4丸行情况；
中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
更为优选的，所述运行模式控制模块还可以进一步包括以下子模
块
动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止点，继续执行相应的动作序列；
权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
28作为 一种示例，当所述生产线设备为等离子增强化学气相沉积设备
(PECVD)时，所述控制装置可以包括以下功能控制模块
预热腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动作组合成的序列；
反应腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、工艺、吹扫、送片的动作組合成的序列
冷却腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、抽真空、充大气、送片的动作组合成的序列；
载板传动功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、载板回收的动作组合成的序列。
优选的是，所述预热腔功能控制模块、反应腔功能控制模块或者冷却腔功能控制模块还可以包括
传片前检查子模块，用于在执行传片动作前，检测相应的受控器件是否满足传片动作执行条件，若是，则执行所述传片动作；否则，等待一定时间，直到相应的受控器件满足传片动作执行条件；
送片前检查子模块，用于在执行送片动作前，检测相应的受控器件是否满足送片动作执行条件，若是，则执行所述送片动作；否则，等待一定时间，直到相应的受控器件满足送片动作执行条件。
需要说明的是，本发明的工控机可以为任一种生产线设备的主控计算机，通讯卡可以采用任一种实现主控计算机与受控器件信息交互的通讯器件，本发明对此不作限制。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上对本发明所提供的 一种生产线设备的控制装置及应用这种控制装置的生产线设备控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮
助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种生产线设备的控制装置，所述生产线设备包括多个受控器件，其特征在于，所述控制装置位于工控机中，通过通讯卡和各个受控器件相连，所述控制装置包括运行模式控制模块，用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转换；所述运行模式包括自动模式和分立模式；所述自动模式是将所有功能控制模块交由调度模块进行自动控制；所述分立模式是中止其中一个或多个功能控制模块的执行序列，并启动其人工手动操作的权限，以及，将其它功能控制模块交由调度模块进行自动控制；配置模块，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及执行序列；调度模块，包括读取子模块和线程维护子模块，所述读取子模块用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列；所述线程维护子模块用于针对各个功能控制模块维护相应的线程；至少一个功能控制模块，包括序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
2、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运行模式还包括 手动模式，所述手动模式是中止所有功能控制模块的执行序列，并在生 产线设备安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号和功能操 作。
3、 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述运行模式还 包括维护模式，所述维护模式是中止所有功能控制模块的执行序列，并 在屏蔽生产线设备部分安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独 信号操作。
4、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运行模式控制模 块依据外部模式控制命令进行模式设置及转换；或者，所述运行模式控 制模块依据调度模块的通知进行模式设置及转换。
5、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述调度模块还包括 高效控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作或整个动作序列的时间超过相应的预设时间阈值时，产生报警信息或提示信 息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换 为分立模式。
6、 如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述调度模块还 包括运行状态控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某几 个动作或整个动作序列出错时，产生报警信息或提示信息，并通知所述 运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
7、 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运行模式控制模 块进一步包括运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能 控制模块从自动模式转换为分立模式时，获得所述功能控制模块的动作 序列执行情况；中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停 止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
8、 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述运行模式控制模 块进一步包括动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制 模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止 点，继续执行相应的动作序列；权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
9、 如权利要求1求所述的装置，其特征在于，所述生产线设备为 等离子增强化学气相沉积设备，所述装置包括以下功能控制模块预热腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、充大气、送片的动 作组合成的序列；反应腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、加热、抽真空、工艺、吹扫、送片的动作组合成的序列冷却腔功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件执行传片、冷却、抽真空、充大气、送片的动 作组合成的序列；载板传动功能控制模块，其中的序列执行子模块，用于在相应的线 程中驱动相应的受控器件执行载板装载、载板卸载、载板回收的动作 组合成的序列。
10、 一种生产线设备的控制装置，所述生产线设备包括多个受控器 件，其特征在于，所述控制系统包括工控机，用于控制生产线设备运行；通讯卡，位于工控机中，用于在工控机与生产线设备的受控器件之 间进行通讯；控制装置，位于工控机中，通过通讯卡和各个受控器件相连，所述 控制装置包括运行模式控制模块，用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转 换；所述运行模式包括自动模式和分立模式；所述自动模式是将所有功 能控制模块交由调度模块进行自动控制；所述分立模式是中止其中 一个 或多个功能控制模块的执行序列，并启动其人工手动操作的权限，以及， 将其它功能控制模块交由调度模块进行自动控制；配置模块，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及 执行序列；调度模块，包括读取子模块和线程维护子模块，所述读取子模块用 于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列；所述线程 维护子模块用于针对各个功能控制模块维护相应的线程；至少一个功能控制模块，包括序列执行子模块，用于在相应的线程 中驱动相应的受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。
11、 如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述运行模式还包 括手动模式，所述手动模式是中止所有功能控制模块的执行序列，并在生产线设备安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单独信号和功能 操作。
12、 如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述运行模式 还包括维护模式，所述维护模式是中止所有功能控制模块的执行序列， 并在屏蔽生产线设备部分安全互锁的前提下，将其交由人工手动进行单 独信号操作。
13、 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述运行模式控制模块依据外部模式控制命令进行模式设置及转换；或者，所述运行模式控制模块依据调度模块的通知进行模式设置及转换。
14、 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述调度模块还包 括高效控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某几个动作 或整个动作序列的时间超过相应的预设时间阔值时，产生报警信息或提 示信息，并通知所述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式 转换为分立模式。
15、 如权利要求11或14所述的系统，其特征在于，所述调度模块 还包括运行状态控制子模块，用于在功能控制模块执行某个动作、某 几个动作或整个动作序列出错时，产生报警信息或提示信息，并通知所 述运行模式控制模块将当前功能控制模块的自动模式转换为分立模式。
16、 如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述运行模式控制 模块进一步包括运行状态查询子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能 控制模块从自动模式转换为分立模式时，荻得所述功能控制模块的动作 序列执行情况；中止操作子模块，用于在所述功能控制模块执行完当前动作后，停 止继续执行相应的动作序列，并记录动作中止点。
17、 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述运行模式控制 模块进一步包括动作恢复子模块，用于在所述运行模式控制模块控制某个功能控制模块从分立模式转换为自动模式时，读取所述功能控制模块的动作中止点，继续执行相应的动作序列；权限控制子模块，用于关闭所述功能控制模块的人工手动操作权限。
全文摘要
本发明公开了一种生产线设备的控制装置，所述生产线设备包括多个受控器件，所述控制装置位于工控机中，通过通讯卡和各个受控器件相连，包括运行模式控制模块，用于控制各功能控制模块运行模式的设置及转换；配置模块，用于配置各功能控制模块驱动受控器件所执行的动作及执行序列；调度模块，包括用于从配置模块读取所需功能控制模块的执行动作及执行序列的读取子模块，以及用于针对各个功能控制模块维护相应的线程的线程维护子模块；至少一个功能控制模块，包括序列执行子模块，用于在相应的线程中驱动受控器件按照所述执行动作及执行序列运行。本发明可以在降低成本、提高运行效率的基础上，方便对生产线设备的调试及维护，简化控制操作。
文档编号G05B19/418GK101464691SQ200910076960
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者付金生 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司