厦门宇电智能温控仪表在单晶炉设备改造中的应用

摘要：在单晶炉的设备改造中，在满足工艺条件下，用国产厦门宇电的A1-708P仪表替代乌克兰仪表是可行的。充分利用A-708P仪表的功能，采用合理的程序编制方法，获得了满意的结果。文中给出了程序编制表以及温度控制电路图。（A1-708P仪表后来升级为A1-808P仪表）
关键词：设备改造 程序编制 单晶炉 时间设置
引言：1995年，我单位从乌克兰购买了一台碲镉汞单晶炉，单晶炉设备中使用的温度控制器是由很多分立元件组成的仪表，线路复杂，故障多，经常影响设备的运行。1998年我单位决定改造这台单晶炉设备，用标准仪表替代乌克兰非标准仪表。
一、 仪表的选用
通过调查，我们决定用国产宇电A1-708P仪表或者用英国欧陆818仪表替代乌克兰仪表。当时在单晶炉设备中，用的都是欧陆818仪表。也就是说，用欧陆818仪表替代乌克兰仪表是没有问题的。由于欧陆仪表价格贵，我想能否用国产仪表而不用国外仪表。
我分析了A1-708P仪表的性能，并对A1-708P仪表和欧陆818仪表进行了性能和价格方面的比较。先提出A1-708P仪表能否满足碲镉汞单晶炉的工艺要求。碲镉汞晶体是红外器件所需的材料，晶体的生长过程大约为30天，晶体生长时间的长短是由工艺决定的。
A1-708P仪表的设置时间为9999分，大约7天；欧陆818仪表的时间设置为999.9小时（分），大约42天时间。虽然A1-708P的时间设置不够30天时间，但是A1-708P有30段程序功能，如果充分利用30段程序功能，就能满足30天的时间要求。另外A1-708P仪表的高显示温度和低温度分辨率都能满足工艺要求。
虽然欧陆818仪表功能多，但价格昂贵。每台欧陆818仪表价格为7000元，而A1-708P的价格为每台1200元，显然A1-708P的性能价格比高。
1998年，宇光（宇电前身）研究所初露锋芒，但知名度不高，人们对A1-708P仪表的现场应用缺少了解。
1998年初，我到厦门宇光研究所参加了一次学术交流会，看到了宇光研究所有一股奋发向上的精神面貌。回京后我就进行用A1-708P仪表替代乌克兰仪表的工作。设备改造工作比较顺利，不久就完成了任务。经过多年的设备运行考验，证明A1-708P仪表性能可靠，完全能够满足碲镉汞单晶炉的工艺要求。
二、 碲镉汞单晶炉的控制原理
现将A1-708P仪表的温度程序编制列表如下,并附上单晶炉温度控制电路图，供参考。
 

表一：温度程序表
摄氏度		分钟
C01=20.0	从室温20.0℃开始升温	t01=60	经过60分钟
C02=250.0	升到250.0℃	t01=120	经过120分钟
C03=250.0	保温在250℃	t03=120	经过120分钟
C04=450.0	升到450.0℃	t04=90	经过90分钟
C05=450.0	保温在450.0℃	t05=300	经过300分钟
C06=820.0	上升到820.0℃	t06=8640	经过8640分钟
C07=820.0	保温在820.0℃	t07=8640	经过8640分钟
C08=820.0	保温在820.0℃	t08=8640	经过8640分钟
C09=820.0	保温在820.0℃	t09=8640	经过8640分钟
C10=820.0	保温在820.0℃	t10=4320	经过4320分钟
C11=820.0	保温在820.0℃	t01=360	经过360分钟
C12=350.0	下降到350.0℃	t12=600	经过600分钟
C13=20.0	下降到20.0℃	t13=-121	停止

图一：温度程度图


图二：单晶炉温控电路图

电路说明：交流电源经变压器降压后使用，输出电压25V，输出电流28A、MJYD-JL-75为晶闸管智能模块，内含晶闸管和移相控制电路，输出大电压450V，大电流7，L1为过流保护熔断器，RC为过压保护阻容元件。RW为电炉丝。
A1-708P输出为0-10MA电流，经过1K电阻后，输出变为0-10V直流电压，满足晶闸管模块的输入电压要求。
S热电偶通过补偿导线和A1-708P仪表后端连接。
三、单晶炉温度控制系统选择的可行性分析
单晶炉温度控制系统中，除了A1-708P仪表是核心部件外，还有热电偶、补偿导线、加热炉、功率调整器等重要部件。了解这些部件的性能，正确选用这些部件也是很重要的。
目前的温度仪表，经济实用型每台数百元，而每台仪表的基本配置价格为数千元，如果再增加若干功能模块，价格可上万元。
对于某一种工艺过程，选用满足技术要求，能够稳定可靠地运行的温度仪表就行了。不必使用更的温度仪表。
用性能价格比的指标选择温度仪表的类型是科学的。节约资源、物尽其用也是选用温度仪表类型的原则。
四、总结
自采用宇电AI-708P作为主核心控制系统以来，碲镉汞单晶炉的控制运行状况良好，至今仍无故障出现，完全可以替代进口的欧陆818表。无论从运行实际状况来看，还是从来看，选择AI-708P确实能够完全满足要求。
参考文献：
1、《温度测量技术》 王魁汉著 东北工学院出版社 1991
2、《欧陆818温度调节器使用说明书》 北京四通公司工控部 1985
3、《A1人工智能工业调节器使用说明书》 周宇著 厦门宇光电子技术有限公司 1998
4、《温度测试技术及仪表》 陈焕生著 水利电力出版社 1985
作者简介：罗有成，1939年生，华中科技大学毕业，北京电子科技集团第十一研究所工程师。多年来从事各种加热炉的温度测量控制方面的工作。