MOCVD控制系统的优化设计

论文摘要

MOCVD是制备半导体薄片单晶的一项新技术,研究和开发具有国际先进水平的MOCVD设备意义非常重大。该课题研究来源于军用电子元器件型谱攻关项目（编号：QTXDXY-0405XE0400）以及陕西省科学技术研究发展计划项目（编号：2004k05-G1）。本文主要研究了MOCVD控制系统的优化设计。针对用户的要求以及在系统实际运行中所遇到的问题,对整个控制系统尤其是上位机监控系统进行了优化设计。根据MOCVD控制系统的特点,选用西门子公司的S7-300为下位机并作为主控制系统,工业控制计算机作为上位机完成系统的监控等功能。本文的特点就是在已有的MOCVD控制系统的基础上,成功地完成了以下主要工作：为了数据整理的需要,增加了对重要数据的实时保存功能；为便于查看,数据保存格式为excel文件格式,且与配方的数据格式保持一致；根据STEP 7中数据的存储类型及寻址方式,把原来32个数字量用一个32位无符号类型的变量表示,大大提高了数字量下载速度,也减轻了系统负担；监控界面中增加了当前时间显示和下载进度显示：对画面区与操作按钮区的布局进行了适当调整,对需要互锁的按钮采取了互锁保护措施,提高了系统的安全可靠性。经过优化设计后的MOCVD系统在性能上更加稳定、完善,在运行上更加可靠,在使用上更加人工智能化。本系统现已投入材料生产运行,并实现了高质量GaN晶体薄膜材料的生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MOCVD的基本概念
• 1.1.1 什么叫MOCVD
• 1.1.2 MOCVD技术的特点
• 1.1.3 MOCVD的设计发展
• 1.1.4 MOCVD工作原理
• 1.1.5 MOCVD系统结构
• 1.2 MOCVD在我国的发展
• 1.2.1 国内行业现状
• 1.2.2 MOCVD设备的研制意义
• 1.3 主要工作介绍
• 第二章 MOCVD系统方案定型
• 2.1 工业控制自动化的现状简介
• 2.1.1 工业PC
• 2.1.2 集散控制系统DCS
• 2.1.3 现场总线控制系统FCS
• 2.1.4 PLC控制系统
• 2.2 S7-300PLC及其编程软件STEP7简介
• 2.2.1 S7-300系列PLC系统结构
• 2.2.2 S7-300的CPU及电源模块
• 2.2.3 S7-300的输入/输出模块
• 2.2.4 I/O模块地址的确定
• 2.2.5 STEP 7简介
• 2.3 MOCVD控制系统的方案选择
• 2.3.1 下位机选型
• 2.3.2 上位机选型
• 第三章 MOCVD控制系统的设计
• 3.1 MOCVD控制流程
• 3.1.1 MOCVD工艺流程
• 3.1.2 MOCVD控制流程
• 3.2 MOCVD系统的气路及温度控制
• 3.3 控制柜设计
• 3.4 硬件配置和组态
• 3.4.1 PLC硬件配置
• 3.4.2 PLC硬件组态
• 3.4.3 PLC与WinCC通信
• 3.5 报警及故障处理
• 3.6 系统保护措施
• 3.6.1 系统的干扰分析
• 3.6.2 系统的抗干扰措施
• 第四章 上位机监控界面的优化设计
• 4.1 监控界面的设计原则
• 4.2 WinCC简介
• 4.2.1 简介
• 4.2.2 性能特点
• 4.2.3 WinCC V6.0的新增功能
• 4.3 监控系统的功能及实现方法
• 4.3.1 主要功能
• 4.3.2 监控界面的设计实现
• 4.3.3 监控界面及其基本操作
• 4.4 Excel配方下载程序的编写
• 4.5 监控界面的运行
• 4.6 监控系统的优化
• 4.6.1 配方下载程序优化
• 4.6.2 数据自动保存
• 4.6.3 进度条及系统时间显示
• 4.7 串口通讯程序的编写
• 4.7.1 异步串口通讯简介
• 4.7.2 动态连接库（DLL）的调用
• 4.7.3 数据处理
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果