一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置及溫度控制方法
【專利摘要】一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置及其溫度控制方法，屬于液體溫度調(diào)節(jié)裝置及其溫度控制方法，解決現(xiàn)有光刻機(jī)浸沒液溫度調(diào)節(jié)控制裝置只具有一路輸出的溫度控制能力以及不能協(xié)同調(diào)節(jié)遠(yuǎn)端、近端供水溫度的問題。本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置，包括純水供應(yīng)部分、注液部分和控制系統(tǒng)，純水供應(yīng)部分放置于遠(yuǎn)端的純水設(shè)備內(nèi)，注液部分放置于光刻機(jī)內(nèi)部；純水供應(yīng)部分和注液部分之間通過遠(yuǎn)傳管路連接；控制系統(tǒng)分別采集純水溫度傳感器、供水溫度傳感器、第一～第三溫度傳感器的溫度值；并對第1～第3加熱器的加熱電壓進(jìn)行控制，同時(shí)對冷卻水流量伺服閥的驅(qū)動電流進(jìn)行控制。本發(fā)明利用熱交換器和低功率加熱器配合，通過流量伺服閥調(diào)節(jié)流量和通過調(diào)節(jié)多個低功率加熱器功率，使得多個輸出端純水溫度達(dá)到±0.01℃的穩(wěn)定值。
【專利說明】一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置及溫度控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液體溫度調(diào)節(jié)裝置及其溫度控制方法，特別涉及一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置及其溫度控制方法，利用熱交換器和低功率加熱器配合，通過流量伺服閥調(diào)節(jié)流量和通過調(diào)節(jié)多個低功率加熱器功率，使得多個輸出端純水溫度達(dá)到±0.01°C的穩(wěn)態(tài)精度。

【背景技術(shù)】
[0002]浸沒式光刻機(jī)的最后一片投影物鏡和硅片之間浸滿了浸沒液，根據(jù)瑞利判據(jù)，光刻機(jī)分辨率〃=夂1，其中，NA為投影物鏡數(shù)值孔徑，λ為光源波長，Ic1為常數(shù)因子，浸

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沒液的溫度變化將直接引起浸沒液的液體折射率和粘度的變化，從而導(dǎo)致曝光焦面偏移，引起投影物鏡數(shù)值孔徑NA值的變化，進(jìn)而使得光刻機(jī)分辨率R降低和焦深的增大；另一方面，浸沒液的溫度變化將導(dǎo)致硅片和投影物鏡溫度變化，引起光學(xué)成像像差，最終將進(jìn)一步降低浸沒式光刻機(jī)的分辨率。一套成熟的浸沒液注入裝置包括若干路的水平純水注液和一路垂直純水注液，用以保證硅片和投影物鏡之間的浸液流場穩(wěn)定。如何控制好這種多路不同流量注液的溫度并保持其穩(wěn)定性是光刻機(jī)能正常工作的至關(guān)重要的因素。
[0003]中國專利CN 101968608A公開了一種光刻設(shè)備和一種器件的制造方法。主要思路是通過加熱器加熱使輸出的目標(biāo)溫度和另一管路的流體溫度相等，其中，熱交換器只是用來間接監(jiān)測另一管路的流體溫度，用于兩個溫度傳感器的校準(zhǔn)和溫度比較，基本不參與熱交換溫度控制。同時(shí)，該發(fā)明只涉及單套裝置一路輸出的溫度精確控制能力，對于光刻機(jī)浸沒單元需要多路注液的需求，只能通過采用多套裝置才能實(shí)現(xiàn)需求，成本較高。而且，多套裝置同時(shí)運(yùn)行時(shí)，難以對不同裝置的不同傳感器進(jìn)行在線的統(tǒng)一校準(zhǔn)。
[0004]美國專利US 2010/0045951A1公開了一種浸沒式光刻機(jī)浸沒液溫度控制方法，其原理是通過測量遠(yuǎn)傳管路內(nèi)兩端浸沒液的溫差，然后考慮環(huán)境散熱和對流等因素計(jì)算出加熱器需要提供的加熱功率。這種方式能夠較準(zhǔn)確的估算出加熱器需要提供的功率，使輸出口浸沒液溫度達(dá)到需求的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。但是，這種方法忽略了遠(yuǎn)端供水處溫度調(diào)節(jié)的靈活性，只能單純考慮光刻機(jī)近端加熱器作為熱量補(bǔ)充，對于需要大的熱量補(bǔ)充的情況，可能導(dǎo)致需要更大功率的加熱器，而且，大的加熱器還可能導(dǎo)致大的溫度波動或者超調(diào)。
[0005]本發(fā)明將功率小于100W的加熱器稱為低功率加熱器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，同時(shí)提供其溫度控制方法，解決現(xiàn)有光刻機(jī)浸沒液溫度調(diào)節(jié)控制裝置只具有一路輸出的溫度控制能力，不能滿足浸沒單元多路注液需求的問題，以及遠(yuǎn)端、近端供水溫度調(diào)節(jié)不能協(xié)同的問題。
[0007]本發(fā)明所提供的一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，包括純水供應(yīng)部分、注液部分和控制系統(tǒng)，純水供應(yīng)部分放置于遠(yuǎn)端的純水設(shè)備內(nèi)，注液部分放置于光刻機(jī)內(nèi)部；純水供應(yīng)部分和注液部分之間通過遠(yuǎn)傳管路連接；其特征在于:
[0008]A、所述純水供應(yīng)部分包括熱交換器、純水泵和冷卻水流量伺服閥，所述熱交換器具有純水入口、純水出口、冷卻水入口、冷卻水出口，純水入口接收經(jīng)純水設(shè)備處理后的純水，純水出口處裝有純水溫度傳感器，用于測量經(jīng)熱交換器輸出純水的溫度，純水出口分別通過管路連接純水節(jié)流閥和開關(guān)閥，開關(guān)閥再通過管路連接純水泵的入口，純水泵用于給輸出純水增壓；純水節(jié)流閥將部分純水回流，并調(diào)節(jié)回流純水的負(fù)壓和流量；
[0009]所述冷卻水流量伺服閥用于調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的冷卻水流量，冷卻水流量伺服閥入口分別通過管路連接冷卻水源和溢流閥，溢流閥再通過管路連接冷卻水源和熱交換器的冷卻水出口，冷卻水流量伺服閥出口通過管路連接熱交換器的冷卻水入口，冷卻水流量伺服閥出口處裝有冷卻水溫度傳感器，用于測量冷卻水水溫；溢流閥用于冷卻水源多余流量的溢流，以保證冷卻水流量伺服閥入口冷卻水的壓力值滿足冷卻水流量伺服閥的工作要求；
[0010]B、所述注液部分包括并行的3路注液通道:
[0011]第一路注液通道由第一流量伺服閥、第一二位三通閥和第I加熱器構(gòu)成，第一流量伺服閥的出口通過管路連接第一二位三通閥的入口，第一二位三通閥的注液口連接管路，該管路通過第I加熱器，第一流量伺服閥用于調(diào)節(jié)注液的流量；第一二位三通閥的回收口通過第一節(jié)流閥連接浸沒液回收單元，第一二位三通閥用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第一節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第I加熱器后的管路上裝有第一溫度傳感器，管路出口作為第一路注液口 ；
[0012]第二路注液通道由第二流量伺服閥、第二二位三通閥和第2加熱器構(gòu)成，第二流量伺服閥的出口通過管路連接第二二位三通閥的入口，第二二位三通閥的注液口連接管路，該管路通過第2加熱器，第二流量伺服閥用于調(diào)節(jié)注液的流量；第二二位三通閥的回收口通過第二節(jié)流閥連接浸沒液回收單元，第二二位三通閥用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第二節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第2加熱器后的管路上裝有第二溫度傳感器，管路出口作為第二路注液口 ；
[0013]第三路注液通道由第三流量伺服閥、第三二位三通閥和第3加熱器構(gòu)成，第三流量伺服閥的出口通過管路連接第三二位三通閥的入口，第三二位三通閥的注液口連接管路，該管路通過第3加熱器，第三流量伺服閥用于調(diào)節(jié)注液的流量；第三二位三通閥的回收口通過第三節(jié)流閥連接浸沒液回收單元，第三二位三通閥用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第三節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第3加熱器后的管路上裝有第三溫度傳感器，管路出口作為第三路注液口 ；
[0014]所述浸沒液回收單元用于回收浸沒液；
[0015]C、所述純水泵出口通過管路分別連接第一流量伺服閥、第二流量伺服閥、第三流量伺服閥的入口，純水泵出口處裝有壓力傳感器和供水溫度傳感器；
[0016]D、所述控制系統(tǒng)分別采集純水溫度傳感器、供水溫度傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器的溫度值；
[0017]并對第I加熱器、第2加熱器、第3加熱器的加熱電壓進(jìn)行控制，同時(shí)對冷卻水流量伺服閥的驅(qū)動電流進(jìn)行控制。
[0018]所述的多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，所述控制系統(tǒng)可以包括下述模塊:
[0019](一 )、初始條件判斷模塊:采集冷卻水流量伺服閥的壓力值Pe(Hi)、壓力傳感器的壓力值Pt (m)，冷卻水溫度傳感器的溫度值T。(k)，其中，m為第一采樣序數(shù)，第一采樣周期Tm=Is~2s ；k為第二采樣序數(shù),第二采樣周期Tk = 3s~15s ；
[0020]判斷是否Pe(m)>100kp、Pt(m)>70kpa且 10°C ≤ Te(k)≤ 18°C，是則進(jìn)行步驟(二)，否則繼續(xù)進(jìn)行本模塊的操作；
[0021](二)、初始參數(shù)設(shè)置模塊:設(shè)置熱交換器純水出口溫度設(shè)定值TsetGO和純水泵出口溫度設(shè)定值 TQ(k)的初始值，21.25°C ≤ Tset(O)≤ 21.45°C，21.75°C≤ Tq(O) <21.95。。;設(shè)置冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流I (η)初始值為20mA ；
[0022](三)、計(jì)算溫度偏差值模塊:計(jì)算注液口溫度偏差值ec(k)和純水泵出口溫度偏差值 ec' (k):

【權(quán)利要求】
1.一種多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，包括純水供應(yīng)部分、注液部分和控制系統(tǒng)，純水供應(yīng)部分放置于遠(yuǎn)端的純水設(shè)備內(nèi)，注液部分放置于光刻機(jī)內(nèi)部；純水供應(yīng)部分和注液部分之間通過遠(yuǎn)傳管路連接；其特征在于: A、所述純水供應(yīng)部分包括熱交換器(46)、純水泵(44)和冷卻水流量伺服閥(60)，所述熱交換器(46)具有純水入口(46-1)、純水出口(46-2)、冷卻水入口(46_3)、冷卻水出口(46-4)，純水入口(46-1)接收經(jīng)純水設(shè)備處理后的純水，純水出口處裝有純水溫度傳感器(32)，用于測量經(jīng)熱交換器輸出純水的溫度，純水出口(46-2)分別通過管路連接純水節(jié)流閥(50)和開關(guān)閥(40)，開關(guān)閥(40)再通過管路連接純水泵(44)的入口，純水泵(44)用于給輸出純水增壓；純水節(jié)流閥(50)將部分純水回流，并調(diào)節(jié)回流純水的負(fù)壓和流量； 所述冷卻水流量伺服閥(60)用于調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器的冷卻水流量，冷卻水流量伺服閥(60)入口分別通過管路連接冷卻水源(21)和溢流閥(45)，溢流閥(45)再通過管路連接冷卻水源(21)和熱交換器(46)的冷卻水出口(46-4)，冷卻水流量伺服閥(60)出口通過管路連接熱交換器(46)的冷卻水入口(46-3)，冷卻水流量伺服閥￠0)出口處裝有冷卻水溫度傳感器(31)，用于測量冷卻水水溫；溢流閥(45)用于冷卻水源多余流量的溢流，以保證冷卻水流量伺服閥(60)入口冷卻水的壓力值滿足冷卻水流量伺服閥的工作要求； B、所述注液部分包括并行的3路注液通道: 第一路注液通道由第一流量伺服閥(61)、第一二位三通閥(41)和第I加熱器(65)構(gòu)成，第一流量伺服閥￠1)的出口通過管路連接第一二位三通閥(41)的入口，第一二位三通閥(41)的注液口連接管路，該管路通過第I加熱器(65)，第一流量伺服閥￠1)用于調(diào)節(jié)注液的流量；第一二位三通閥(41)的回收口通過第一節(jié)流閥(51)連接浸沒液回收單元，第一二位三通閥(41)用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第一節(jié)流閥(51)用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第I加熱器￠5)后的管路上裝有第一溫度傳感器(34)，管路出口作為第一路注液口(22)； 第二路注液通道由第二流量伺服閥(62)、第二二位三通閥(42)和第2加熱器￠6)構(gòu)成，第二流量伺服閥￠2)的出口通過管路連接第二二位三通閥(42)的入口，第二二位三通閥(42)的注液口連接管路，該管路通過第2加熱器(66)，第二流量伺服閥￠2)用于調(diào)節(jié)注液的流量；第二二位三通閥(42)的回收口通過第二節(jié)流閥(52)連接浸沒液回收單元，第二二位三通閥(42)用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第二節(jié)流閥(52)用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第2加熱器后的管路上裝有第二溫度傳感器(35)，管路出口作為第二路注液口(23)； 第三路注液通道由第三流量伺服閥(63)、第三二位三通閥(43)和第3加熱器￠7)構(gòu)成，第三流量伺服閥出3)的出口通過管路連接第三二位三通閥(43)的入口，第三二位三通閥(43)的注液口連接管路，該管路通過第3加熱器(67)，第三流量伺服閥￠3)用于調(diào)節(jié)注液的流量；第三二位三通閥(43)的回收口通過第三節(jié)流閥(53)連接浸沒液回收單元，第三二位三通閥(43)用于切換注液的狀態(tài)，當(dāng)閥芯位于右邊時(shí)，其入口和注液口連通，給浸沒單元注液，當(dāng)閥芯位于左邊時(shí)，其入口和回收口連通，通過管路使注液流入浸沒液回收單元；第三節(jié)流閥(53)用于調(diào)節(jié)注液回收時(shí)的壓力差，使得當(dāng)管路由注液狀態(tài)轉(zhuǎn)為回收狀態(tài)時(shí)浸沒液的壓降大小不變或者接近；經(jīng)過第3加熱器后的管路上裝有第三溫度傳感器(36)，管路出口作為第三路注液口(24)； 所述浸沒液回收單元用于回收浸沒液； C、所述純水泵(44)出口通過管路分別連接第一流量伺服閥(61)、第二流量伺服閥(62)、第三流量伺服閥(63)的入口，純水泵(44)出口處裝有壓力傳感器(37)和供水溫度傳感器(33)； D、所述控制系統(tǒng)分別采集純水溫度傳感器(32)、供水溫度傳感器(33)、第一溫度傳感器(34)、第二溫度傳感器(35)、第三溫度傳感器(36)的溫度值；并對第I加熱器(65)、第2加熱器(66)、第3加熱器(67)的加熱電壓進(jìn)行控制，同時(shí)對冷卻水流量伺服閥(60)的驅(qū)動電流進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括下述模塊: (一)、初始條件判斷模塊:采集冷卻水流量伺服閥的壓力值PJm)、壓力傳感器(37)的壓力值Pt (m)，冷卻水溫度傳感器的溫度值T。(k)，其中，m為第一采樣序數(shù)，第一采樣周期Tm=Is~2s ；k為第二采樣序數(shù),第二采樣周期Tk = 3s~15s ； 判斷是否卩?>1001^)、？?>701^^且101:≤1；00 ( 18 °C，是則進(jìn)行步驟(二)，否則繼續(xù)進(jìn)行本模塊的操作； (二)、初始參數(shù)設(shè)置模塊:設(shè)置熱交換器純水出口溫度設(shè)定值TsetGO和純水泵出口溫度設(shè)定值 TQ(k)的初始值，21.25°C ≤ Tset(O)≤ 21.45°C，21.75°C ≤ Tq(O)≤ 21.95°C;設(shè)置冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流I (η)初始值為20mA ； (三)、計(jì)算溫度偏差值模塊:計(jì)算注液口溫度偏差值ec(k)和純水泵出口溫度偏差值ec' (k):
其中，Rtl為注液口溫度設(shè)定值，根據(jù)工作要求給定，Tmin(j)為注液口第j次采樣溫度最小值，j為第二采樣序數(shù)中從第k-ρ+Ι次采樣到第k次采樣的采樣序數(shù)，濾波因子P = 3~.8 ；T0l(k)、T02 (k)、T03 (k)分別為第一、第二、第三溫度傳感器的第k次采樣值；Te(k)為供水溫度傳感器的第k次采樣值； (四)、計(jì)算溫度設(shè)定值模塊:計(jì)算熱交換器純水出口溫度設(shè)定值Tsrt(k)和純水泵出口溫度設(shè)定值TJk):
T0 (k) = T0(k-l) + AT21(k) + AT22 (k)；
其中，Aec (k) = ec (k)-ec (k_l), Δ ec1 (k) = ec' (k)-ec' (k_l);分別為注液口溫度偏差變化率、純水泵出口溫度偏差變化率，AT11GO是注液口溫度偏差造成的純水出口溫度設(shè)定值變化，AT12GO為注液口溫度偏差造成的純水泵出口溫度設(shè)定值變化，AT21GO為純水泵出口溫度偏差造成的純水出口溫度設(shè)定值變化，Λ T22 (k)為純水泵出口溫度偏差造成的純水泵出口溫度設(shè)定值變化； .0.15〈第一比例參< 0.2 ，0.12〈第二比例參數(shù)TCp12 < 0.17 ，1.3〈第三比例參數(shù)< 2 1.2〈第四比例參數(shù)Kp22 < 1.7； .0.04〈第一積分參數(shù)Kfu < 0.06，0.03<第二積分參數(shù)&12 < 0.04，0.01<第三積分參數(shù)凡21 < 0.02，ο.01〈第四積分參數(shù)Κ/22 < 0.02； (五)、冷卻水流量伺服閥調(diào)節(jié)模塊:計(jì)算冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流I(η):
I (n) =I (η-1) + Δ I (η)； 其中，冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流的變化值Λ?Οι):
純水溫度偏差 e (η) = Tset (k) _Tt (η)； 純水溫度偏差變化率Ae(n) = e(n)-e(n-l)； 其中，第三采樣序數(shù)n，第三采樣周期Tn = 0.1s~ls，Tt(n)為純水溫度傳感器的溫度采樣值，冷卻水流量伺服閥的比例系數(shù)PB、積分時(shí)間1\、微分時(shí)間Td:0.6%^ PB ^ 1.0%,.40s ^ Ti ^ 50s, Td = Os ； 將I(n)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送至冷卻水流量伺服閥，以調(diào)節(jié)其閥口開度； (六)、注液口溫度偏差判斷模塊:判斷是否ec(k)^ec1J.|ec' (k) ^ec ‘工;是則進(jìn)行模塊(七)的操作，否則進(jìn)行模塊(三)的操作，其中ec=為注液口溫度偏差閾值，用于判斷當(dāng)前3個注液口處的溫度最小值是否接近浸沒液溫度值，0.03°C≤eCl ( 0.06°C；ec S為純水泵出口溫度偏差閾值，用于判斷純水泵出口供水溫度傳感器(33)處是否穩(wěn)定，.0.010C≤ ec ≤ 0.020C ； (七)、加熱器功率調(diào)節(jié)模塊:計(jì)算第i加熱器的加熱電壓Ui(k):
UiGO = Ui(I1-1)+ AuiGO ; 其中，第i加熱器的加熱電壓變化值A(chǔ)uiGO:
偏差 ei (k) = R0-Toi (k)； 偏差變化率 AeiGO = ei(k)-ei(k-l)； 其中，第i加熱器的比例系數(shù)PBp積分時(shí)間Tn、微分時(shí)間Tdi:. 1.2%^ PBi ( 2.5%,200s ( Tli ( 500s, Tdi = Os ； 將加熱電壓UiGO經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換分別送至對應(yīng)的第i加熱器，以調(diào)節(jié)其加熱功率； (八)、一級判斷模塊:判斷是否滿足IRc1-TtjlI^ e0> R0-To2 < eQ且IRc1-Ttj3I ^ e0 ;是則進(jìn)行模塊(九)的操作，否則，表明第1、第2、第3加熱器的加熱功率不能滿足注液口處.3個注液口溫度補(bǔ)償要求，轉(zhuǎn)模塊(三)的操作；其中，一級閾值eQ = 0.01°C~0.rc ； (九)、二級判斷模塊:判斷是否滿足條件IRc1-TtjlI^ I R0-To2 < ei且IRc1-Ttj3I Se1,是則當(dāng)前條件滿足注液溫度要求，進(jìn)行模塊(十)的操作；否則表示第1、第2、第3加熱器需要調(diào)整加熱功率，進(jìn)行模塊(七)的操作；其中，二級閾值ei = 0.003°C~0.010C ； (十)、最佳溫度設(shè)定值保存模塊:保存純水泵出口溫度設(shè)定值TJk)不變，為最佳溫度設(shè)定值，并重復(fù)上述模塊(三)至模塊(九)的操作，僅在其中的模塊(四)中，不進(jìn)行T0 (k)的計(jì)算。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于: 所述冷卻水流量伺服閥以及第一~第三流量伺服閥均集成有流量傳感器和壓力傳感器，分別用于測量當(dāng)前流量伺服閥出口流量出口壓力；所述第I加熱器(65)、第2加熱器(66)、第3加熱器(67)均采用功率小于100W的加熱器。
4.權(quán)利要求1所述多路液體溫度調(diào)節(jié)裝置的溫度控制方法，其特征在于，包括下述步驟: (一)、初始條件判斷步驟:采集冷卻水流量伺服閥的壓力值PJm)、壓力傳感器(37)的壓力值Pt (m)，冷卻水溫度傳感器的溫度值T。(k)，其中，m為第一采樣序數(shù)，第一采樣周期Tm=Is~2s ；k為第二采樣序數(shù),第二采樣周期Tk = 3s~15s ； 判斷是否卩?>1001^)、？?>701^^且101:≤1；00 ( 18 °C，是則進(jìn)行步驟(二)，否則繼續(xù)進(jìn)行本步驟； (二)、初始參數(shù)設(shè)置步驟:設(shè)置熱交換器純水出口溫度設(shè)定值TsetGO和純水泵出口溫度設(shè)定值 TQ(k)的初始值，21.25°C ≤ Tset(O)≤ 21.45°C，21.75°C ≤ Tq(O)≤ 21.95°C;設(shè)置冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流I (η)初始值為20mA ； (三)、計(jì)算溫度偏差值步驟:計(jì)算注液口溫度偏差值ec(k)和純水泵出口溫度偏差值ec' (k):
其中，Rtl為注液口溫度設(shè)定值，根據(jù)工作要求給定，Tmin(j)為注液口第j次采樣溫度最小值，j為第二采樣序數(shù)中從第k-ρ+Ι次采樣到第k次采樣的采樣序數(shù)，濾波因子P = 3~.8 ；T0l(k)、T02 (k)、T03 (k)分別為第一、第二、第三溫度傳感器的第k次采樣值；Te(k)為供水溫度傳感器的第k次采樣值； (四)、計(jì)算溫度設(shè)定值步驟:計(jì)算熱交換器純水出口溫度設(shè)定值Tsrt(k)和純水泵出口溫度設(shè)定值TJk):
Tset (k) =Tset(k-l)+ AT11GO+ AT12GO ;
其中，Aec (k) = ec (k)-ec (k_l), Δ ec1 (k) = ec' (k)-ec' (k_l);分別為注液口溫度偏差變化率、純水泵出口溫度偏差變化率，AT11GO是注液口溫度偏差造成的純水出口溫度設(shè)定值變化，AT12GO為注液口溫度偏差造成的純水泵出口溫度設(shè)定值變化，AT21GO為純水泵出口溫度偏差造成的純水出口溫度設(shè)定值變化，Λ T22 (k)為純水泵出口溫度偏差造成的純水泵出口溫度設(shè)定值變化； .0.15〈第一比例參數(shù)Kp11 < 0.2 ，0.12〈第二比例參數(shù)Kp12 < 0.17 ，1.3〈第三比例參數(shù)Kpzi < 2, 1.2〈第四比例參數(shù)Kp22 < 1-7; .0.04〈第一積分參數(shù)^J11 < 0.06，ο.03〈第二積分參數(shù)尺/12 < 0.04，ο.0K第二積分參數(shù)尺/21 < 0.02，0.01<第四積分參數(shù)< 0.02； (五)、冷卻水流量伺服閥調(diào)節(jié)步驟:計(jì)算冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流I(η):
I (η) = I (η-1) + Δ I (η)； 其中，冷卻水流量伺服閥驅(qū)動電流的變化值A(chǔ)I(Ii):
純水溫度偏差 e (η) = Tset (k) _Tt (η)； 純水溫度偏差變化率Ae (n) = e(n)-e(n-l)； 其中，第三采樣序數(shù)n，第三采樣周期Tn = 0.1s~ls，Tt(η)為純水溫度傳感器(32)的溫度采樣值，冷卻水流量伺服閥的比例系數(shù)PB、積分時(shí)間1\、微分時(shí)間Td:0.6%≤ PB≤ 1.0%,40s ^ Ti ^ 50s, Td = Os ； 將I (η)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送至冷卻水流量伺服閥，以調(diào)節(jié)其閥口開度； (六)、注液口溫度偏差判斷步驟:判斷是否|ec(k)|≤況工且lec'(k) I ^ ec ^1;是則進(jìn)行步驟(七)，否則返回步驟(三)，其中況工為注液口溫度偏差閾值，用于判斷當(dāng)前3個注液口處的溫度最小值是否接近浸沒液溫度值，0.03°C≤eCl≤0.06°C ；ec為純水泵出口溫度偏差閾值，用于判斷純水泵出口供水溫度傳感器(33)處是否穩(wěn)定，.0.010C^ ec ( 0.020C ； (七)、加熱器功率調(diào)節(jié)步驟:計(jì)算第i加熱器的加熱電壓Ui(k):
UiGO = Ui(I1-1)+ AuiGO ; 其中，第i加熱器的加熱電壓變化值A(chǔ)uiGO:
偏差 ei (k) = R0-Toi (k)； 偏差變化率 AeiGO = ei(k)-ei(k-l)； 其中，第i加熱器的比例系數(shù)PBp積分時(shí)間Tn、微分時(shí)間Tdi:
.1.2%^ PBi ( 2.5%,200s ( Tli ( 500s, Tdi = Os ； 將加熱電壓UiGO經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換分別送至對應(yīng)的第i加熱器，以調(diào)節(jié)其加熱功率； (八)、一級判斷步驟:判斷是否滿足IRc1-TtjlI ^ e0> R0-To2 < e(!且 IRc1-Ttj3I ^ e0 ;是則進(jìn)行步驟(九)，否則，表明第1、第2、第3加熱器的加熱功率不能滿足注液口處3個注液口溫度補(bǔ)償要求，轉(zhuǎn)步驟(三)；其中，一級閾值eQ = 0.01°C?0.rc ； (九)、二級判斷步驟:判斷是否滿足條件IRc1-Ttjl I ( θι、I R0-To21 < ei且I Rc1-Ttj31 ( e1；是則當(dāng)前條件滿足注液溫度要求，進(jìn)行步驟(十)；否則表示第1、第2、第3加熱器需要調(diào)整加熱功率，返回步驟(七)；其中，二級閾值O1 = 0.003°C?0.01°C ； (十)、最佳溫度設(shè)定值保存步驟:保存純水泵出口溫度設(shè)定值TJk)不變，為最佳溫度設(shè)定值，并重復(fù)上述步驟(三)至步驟(九)，僅在其中的步驟(四)中，不進(jìn)行TJk)的計(jì)笪
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【文檔編號】G05D23/20GK104199483SQ201410412760
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】李小平, 紀(jì)輝強(qiáng), 石文中, 馮加云 申請人:華中科技大學(xué)