專利名稱：具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)及 方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)集成電路的集成度要求越來(lái)越高，這就要求生 產(chǎn)集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體器件的加工能力。目前，在半導(dǎo)體器件的加工、制造過(guò) 程中廣泛采用等離子體刻蝕技術(shù)。所謂等離子體刻蝕技術(shù)指的是，反應(yīng)氣體在射頻功率的 激發(fā)下產(chǎn)生電離形成含有大量電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子的等離 子體，這些活性粒子與被刻蝕物體(例如，晶片)的表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)并形成揮 發(fā)性的生成物，從而使得被刻蝕物體表面的性能發(fā)生變化。在實(shí)際工藝中，需要借助于等離子體刻蝕設(shè)備實(shí)施上述等離子體刻蝕技術(shù)。等離 子體刻蝕設(shè)備通常由若干部件組成，其中的電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成對(duì)這些部件的控制，并且對(duì) 于不同的部件，控制方式也不同，例如，有的用串口，有的用并口。在并口的應(yīng)用中，對(duì)于每 一個(gè)部件，通常會(huì)涉及到數(shù)字量控制和模擬量控制。所謂數(shù)字量控制包括啟動(dòng)信號(hào)、停止信 號(hào)、閥開(kāi)/閥關(guān)等信號(hào)，這些信號(hào)往往由開(kāi)關(guān)量來(lái)控制；所謂模擬量控制是指對(duì)連續(xù)變化的 物理量所采取的控制，例如，對(duì)射頻電源輸出功率進(jìn)行的控制便是模擬量控制。在等離子體刻蝕設(shè)備中，射頻電源用于向下電極輸出給定功率的信號(hào)，以便在工 藝腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子體。然而，不同的工藝往往要求不同的射頻電源輸出功率，因而，這就 需要對(duì)射頻電源進(jìn)行設(shè)置，以使其能夠輸出符合工藝要求的功率。此外，還可設(shè)置回讀通 路，以返回射頻電源的實(shí)際輸出功率，供CUP和/或操作者了解實(shí)際工藝狀況。圖1就示出 了這樣一種包含上述設(shè)置通路和回讀通路的射頻電源控制系統(tǒng)。如圖1所示，該控制系統(tǒng)包括CPU、A0卡(模擬量輸出卡)、AI卡(模擬量輸入卡) 和射頻電源。其中，CPU、AO卡和射頻電源構(gòu)成設(shè)置通路，S卩，由AO卡接收來(lái)自CPU的功率 設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行解析、數(shù)/模轉(zhuǎn)換等處理，而后再傳輸至射頻電源，以便射頻電源根據(jù) 該設(shè)置信號(hào)輸出符合工藝要求的功率。同時(shí)，CPU、AI卡和射頻電源構(gòu)成回讀通路，即，由AI 卡接收來(lái)自射頻電源的實(shí)際輸出功率值，并對(duì)其進(jìn)行解析、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，而后再傳輸 至CPU，以便CPU和/或操作者了解射頻電源的實(shí)際輸出功率值。其中，圖中的A點(diǎn)表示CPU向AO卡輸出的射頻電源功率設(shè)定值(以下將其稱為 RFSetpoint)。該功率設(shè)定值通過(guò)AO卡解析、轉(zhuǎn)換處理后，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)(此電壓信號(hào)和 射頻電源功率值存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系)，而后發(fā)送給射頻電源；射頻電源根據(jù)該電壓信號(hào)輸 出相應(yīng)的功率，同時(shí)經(jīng)由射頻電源的接口向AI卡發(fā)出與其實(shí)際輸出功率相對(duì)應(yīng)的電壓信 號(hào)(此電壓信號(hào)和射頻電源輸出功率之間存在前述的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系)，該電壓信號(hào)通過(guò)AI 卡解析、轉(zhuǎn)換處理后，轉(zhuǎn)換成功率信號(hào)，如圖中B點(diǎn)所示(以下將其稱為RFPower)，該功率回 讀值上傳至CPU。這樣，便實(shí)現(xiàn)了射頻電源輸出功率的設(shè)置和回讀。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)設(shè)置通路出現(xiàn)故障時(shí)，即，回讀的射頻電源實(shí)際輸出功率RFPower和射頻電源的設(shè)定功率RFSetpoint不一致時(shí)，為了確保工藝結(jié)果，就需要進(jìn)一步 判斷故障所在的具體位置，也就是說(shuō)，需要判斷是設(shè)置通路中的AO卡出現(xiàn)故障，還是射頻 電源本身出現(xiàn)故障。這種情況下，往往需要停止工藝進(jìn)程以進(jìn)行停機(jī)排查。但是，停機(jī)排查 將會(huì)降低生產(chǎn)效率，并使維護(hù)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)和方法， 其能夠快速便捷地在線診斷故障所在位置，而不會(huì)影響生產(chǎn)工藝和設(shè)備產(chǎn)能，同時(shí)還具有 維護(hù)成本低的特點(diǎn)。為此，本發(fā)明提供了一種具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，包括控制單元、下傳單 元、作業(yè)單元和上傳單元，所述控制單元、下傳單元和作業(yè)單元構(gòu)成系統(tǒng)中的設(shè)置通路，所 述作業(yè)單元、上傳單元和控制單元構(gòu)成系統(tǒng)中的回讀通路。所述控制系統(tǒng)還包括控制信號(hào) 檢測(cè)單元和表征參量測(cè)量單元，其中，所述下傳單元從所述控制單元接收針對(duì)所述作業(yè)單 元的控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至作業(yè)單元；所述作業(yè)單元根據(jù)來(lái)自所 述下傳單元的控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)操作，并將其實(shí)際輸出值傳輸至所述上傳單元；所 述控制信號(hào)檢測(cè)單元連接在所述下傳單元和上傳單元之間，用以采集下傳單元輸出的所述 控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至所述上傳單元；所述表征參量測(cè)量單元用 以測(cè)量與作業(yè)單元實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，并將其傳輸至上傳單元；所述上傳 單元執(zhí)行這樣的操作即，接收來(lái)自所述控制信號(hào)檢測(cè)單元的控制信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行 相應(yīng)處理后傳輸至控制單元；接收來(lái)自所述作業(yè)單元的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理 后作為實(shí)際輸出回讀值傳輸至控制單元；接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值， 并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出表征值傳輸至控制單元；所述控制單元執(zhí)行這樣的操 作首先，根據(jù)所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出回讀值判斷系統(tǒng)中是否存在故障；其次，當(dāng) 判斷出系統(tǒng)存在故障時(shí)，根據(jù)所述實(shí)際輸出表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路；再次， 當(dāng)判斷出故障存在于設(shè)置通路時(shí)，根據(jù)所述控制信號(hào)測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。其中，所述控制單元為CPU，所述作業(yè)單元包括射頻電源，所述下傳單元包括模擬 量輸出卡，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元包括電壓傳感器，所述上傳單元包括模擬量輸入卡。其 中的CPU預(yù)置射頻電源的功率設(shè)定值，并將由所述功率值表示的數(shù)字量控制信號(hào)傳輸至模 擬量輸出卡；所述模擬量輸出卡接收來(lái)自CPU的表示射頻電源功率設(shè)定值的數(shù)字量控制信 號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一電壓信號(hào)，而后將該 第一電壓信號(hào)傳輸至射頻電源；所述射頻電源根據(jù)所述第一電壓信號(hào)輸出與之對(duì)應(yīng)的射頻 功率，并將與其實(shí)際輸出功率值相對(duì)應(yīng)的第二電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至模擬量輸入卡； 所述電壓傳感器對(duì)模擬量輸出卡所輸出的第一電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將第一電壓信號(hào)測(cè)量 值傳輸至模擬量輸入卡；所述表征參量測(cè)量單元用以測(cè)量與射頻電源實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān) 系的表征參量，并將其傳輸至模擬量輸入卡；所述模擬量輸入卡執(zhí)行這樣的操作其一，接 收來(lái)自射頻電源的第二電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的 實(shí)際功率回讀值，而后傳輸至CPU ；其二，接收來(lái)自電壓傳感器的第一電壓信號(hào)測(cè)量值，并 對(duì)將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的設(shè)定功率測(cè)量值，而后將其傳輸至 CPU;其三，接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際功率表征值傳輸至CPU ;CPU執(zhí)行這樣的操作首先，根據(jù)所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功 率預(yù)置值判斷系統(tǒng)中是否存在故障；其次，當(dāng)判斷出系統(tǒng)存在故障時(shí)，根據(jù)所述實(shí)際功率表 征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路；再次，當(dāng)判斷出故障存在于設(shè)置通路時(shí)，根據(jù)所述設(shè) 定功率測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。作為本發(fā)明的另一個(gè)方案，本發(fā)明還提供了一種具有故障診斷功能的控制方法， 適用于包含有控制單元、下傳單元、作業(yè)單元、控制信號(hào)檢測(cè)單元、上傳單元和表征參量測(cè) 量單元的控制系統(tǒng)，其中所述控制單元、下傳單元和作業(yè)單元構(gòu)成系統(tǒng)中的設(shè)置通路，所述 作業(yè)單元、上傳單元和控制單元構(gòu)成系統(tǒng)中的回讀通路。所述控制方法包括下述步驟步驟 10，控制單元設(shè)置針對(duì)所述作業(yè)單元的控制信號(hào)的設(shè)定值；步驟20，下傳單元從所述控制 單元接收針對(duì)所述作業(yè)單元的控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至作業(yè)單元； 步驟30，作業(yè)單元根據(jù)來(lái)自所述下傳單元的控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)操作，并將其實(shí)際輸 出值傳輸至所述上傳單元；步驟40，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元連接在所述下傳單元和上傳單 元之間，用以采集下傳單元輸出的所述控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至所 述上傳單元；所述表征參量測(cè)量單元測(cè)量與作業(yè)單元實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量， 并將其傳輸至上傳單元；步驟50，所述上傳單元執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自所述控制 信號(hào)檢測(cè)單元的控制信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至控制單元；其二，接收來(lái) 自所述作業(yè)單元的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出回讀值傳輸至控制單 元；其三，接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際 輸出表征值傳輸至控制單元；步驟60，所述控制單元根據(jù)所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出 回讀值判斷系統(tǒng)中是否存在故障，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟70 ；如果否，則繼續(xù)進(jìn)行工藝，并轉(zhuǎn) 到步驟10 ；步驟70，所述控制單元根據(jù)所述實(shí)際輸出表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通 路，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟80 ；如果否，則退出；步驟80，所述控制單元根據(jù)所述控制信號(hào)測(cè)量 值來(lái)判斷故障所在單元。其中，所述控制單元為CPU，所述作業(yè)單元包括射頻電源，所述下傳單元包括模擬 量輸出卡，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元包括電壓傳感器，所述上傳單元包括模擬量輸入卡。在所 述步驟10中，CPU預(yù)置射頻電源的功率設(shè)定值，并將由所述功率值表示的數(shù)字量控制信號(hào) 傳輸至模擬量輸出卡；在所述步驟20中，所述模擬量輸出卡接收來(lái)自CPU的表示射頻電源 功率設(shè)定值的數(shù)字量控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系 的第一電壓信號(hào)，而后將該第一電壓信號(hào)傳輸至射頻電源；在所述步驟30中，所述射頻電 源根據(jù)所述第一電壓信號(hào)輸出與之對(duì)應(yīng)的射頻功率，并將與其實(shí)際輸出功率值相對(duì)應(yīng)的第 二電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至模擬量輸入卡；在所述步驟40中，所述電壓傳感器對(duì)模擬量 輸出卡所輸出的第一電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將第一電壓信號(hào)測(cè)量值傳輸至模擬量輸入卡； 在所述步驟50中，所述模擬量輸入卡執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自射頻電源的第二電 壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)際功率回讀值，而后傳 輸至CPU;其二，接收來(lái)自電壓傳感器的第一電壓信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表 示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的設(shè)定功率測(cè)量值，而后將其傳輸至CPU ；其三，接收來(lái)自所述 表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際功率表征值傳輸至CPU ； 在所述步驟60中，CPU根據(jù)所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值判斷系統(tǒng)中是否存在 故障，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟70 ；如果否，則繼續(xù)進(jìn)行工藝，并轉(zhuǎn)到步驟10 ；在所述步驟70中，
8CPU根據(jù)所述實(shí)際功率表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟80 ；如 果否，則退出；在所述步驟80中，CPU根據(jù)所述設(shè)定功率測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。本發(fā)明具有下述有益效果在本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)和方法中，由于可以對(duì)針對(duì)作業(yè)單 元的控制信號(hào)的測(cè)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和上傳，這樣便使得在工藝過(guò)程中，一旦系統(tǒng)設(shè)置通 路出現(xiàn)故障，控制單元就可以根據(jù)實(shí)時(shí)的控制信號(hào)測(cè)量值立刻判斷出故障所在位置，以便 于及時(shí)快捷地進(jìn)行后續(xù)維修和更換，而無(wú)需中斷工藝過(guò)程并在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行故障排查。 因此，本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)和方法具有較高的故障排查效率，并且 也不會(huì)影響生產(chǎn)工藝和設(shè)備產(chǎn)能，同時(shí)還可以降低設(shè)備維護(hù)成本。


圖1為現(xiàn)有的一種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)的原理框圖；圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)的原理框圖；圖4為本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制方法第一實(shí)施例的流程示意圖；以 及圖5為本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制方法第二實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行詳細(xì)描述。請(qǐng)參閱圖2，其中示出了本發(fā)明所提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)的第一實(shí) 施例。在該實(shí)施例中，具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)包括控制單元110、下傳單元120、作業(yè) 單元130、控制信號(hào)檢測(cè)單元140、上傳單元150、報(bào)警單元160和表征參量測(cè)量單元(圖未 示)。其中，控制單元110、下傳單元120和作業(yè)單元130構(gòu)成系統(tǒng)中的設(shè)置通路；作業(yè)單元 130、上傳單元150和控制單元110構(gòu)成系統(tǒng)中的回讀通路。所述控制單元110根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求向作業(yè)單元130輸出控制信號(hào)，以使作業(yè)單 元130按照實(shí)際作業(yè)要求來(lái)工作。下傳單元120位于控制單元110和作業(yè)單元130之間，用于接收來(lái)自控制單元110 的上述控制信號(hào)的設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行解析及相關(guān)處理，而后將解析和處理后的控制信號(hào) 設(shè)定值向作業(yè)單元130傳輸。下傳單元120例如可以是數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元，其接收來(lái)自控制 單元110的數(shù)字量的控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行解析及數(shù)/模轉(zhuǎn)換等處理，而后將經(jīng)上述 處理所得到的模擬量的控制信號(hào)設(shè)定值向作業(yè)單元130傳輸。作業(yè)單元130根據(jù)經(jīng)由下傳單元120傳輸來(lái)的控制信號(hào)實(shí)施相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)，并 且，其也可以將實(shí)際輸出值經(jīng)由接口傳輸至上傳單元150。作業(yè)單元130例如可以為等離子 體處理工藝中的射頻電源，這樣，其將根據(jù)上述控制信號(hào)而輸出與該設(shè)定值相對(duì)應(yīng)的射頻 功率，并將其實(shí)際輸出功率值傳輸至上傳單元150。控制信號(hào)檢測(cè)單元140設(shè)置在下傳單元120和上傳單元150之間，用于對(duì)下傳單 元120輸出的控制信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采樣得到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至上傳單元150。如圖所示，下傳單元120所輸出的控制信號(hào)測(cè)量值通常即為輸入至作業(yè)單元130的控制信號(hào)， 換言之，控制信號(hào)檢測(cè)單元140采樣得到的控制信號(hào)測(cè)量值通常為作業(yè)單元130實(shí)際所接 收并遵循的控制信號(hào)。表征參量測(cè)量單元用以測(cè)量與作業(yè)單元130實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量， 并將其傳輸至上傳單元150。其中，所謂表征參量可以是在工藝過(guò)程中位于作業(yè)單元130 下游、并與作業(yè)單元130的輸出值存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系的工藝參數(shù)。例如，當(dāng)作業(yè)單元130為刻 蝕工藝中的射頻電源時(shí)，該表征參量可以是與射頻電源輸出功率存在著線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的刻 蝕速率和/或工件上的電壓等。這是因?yàn)?，射頻電源的實(shí)際輸出功率和刻蝕設(shè)備的刻蝕速 率之間存在著一一對(duì)應(yīng)的正比關(guān)系，因而在實(shí)際工藝中，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)刻蝕速率有無(wú)異常 來(lái)判斷是否存在射頻電源的輸出功率偏離其設(shè)定值的故障；類似地，射頻電源的實(shí)際輸出 功率和硅片上的電壓之間也存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因而在實(shí)際工藝中，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)該 電壓來(lái)判斷是否存在射頻電源實(shí)際輸出功率偏離其設(shè)定值的故障。這樣，在借助于表征參 量判斷出射頻電源的實(shí)際輸出功率確實(shí)偏離其設(shè)定值后，即可把故障問(wèn)題集中在設(shè)置通路 上。上傳單元150執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自控制信號(hào)檢測(cè)單元140的控制信號(hào) 測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行解析及有關(guān)處理，而后將解析和處理后的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至控制 單元110 ；其二，接收來(lái)自作業(yè)單元130的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行解析和處理后傳輸至控 制單元110 ；其三，接收來(lái)自表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為 實(shí)際輸出表征值傳輸至控制單元110。實(shí)際應(yīng)用中，上傳單元150例如可以是模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元，其接收來(lái)自控制信號(hào)檢測(cè) 單元140的模擬量的控制信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行解析及模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，而后將經(jīng)上述處理所 得到的數(shù)字量的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至控制單元110。上傳單元150還可以接收來(lái)自作業(yè) 單元130的由模擬量所表示的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行解析及模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，而后再傳 輸至控制單元110。當(dāng)然，上傳單元150也可以接收來(lái)自表征參量測(cè)量單元的表征參量值， 并對(duì)其進(jìn)行解析及模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后作為實(shí)際輸出表征值傳輸至控制單元110?？刂茊卧?10除具有設(shè)置功能(例如，設(shè)置針對(duì)作業(yè)單元130的控制信號(hào)的設(shè)定 值)之外，還可以執(zhí)行下述功能其一，根據(jù)作業(yè)單元130的實(shí)際輸出值和控制信號(hào)設(shè)定值判斷系統(tǒng)中是否存在故 障。也就是說(shuō)，控制單元110對(duì)控制信號(hào)設(shè)定值和由作業(yè)單元130輸出并經(jīng)上傳單元150上 傳來(lái)的實(shí)際輸出的回讀值(實(shí)際輸出回讀值)進(jìn)行比較，若二者相等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障， 并且該系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行常規(guī)工藝；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障，并繼續(xù)進(jìn)行下述判斷。其二，在判斷出系統(tǒng)存在故障后，控制單元110將繼續(xù)判斷故障單元是否存在于 設(shè)置通路中，如果不是，則判定故障存在于回讀通路中；如果是，則繼續(xù)執(zhí)行下述具體位置 的判斷。實(shí)際應(yīng)用中，可以借助于表征參量來(lái)判斷是否是設(shè)置通路出現(xiàn)故障，具體地，將表 征參量所對(duì)應(yīng)的作業(yè)單元130的實(shí)際輸出表征值與控制單元110所輸出的控制信號(hào)設(shè)定值 進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有故障；若二者不等，則判定設(shè) 置通路有故障?；蛘?，也可以將表征參量所對(duì)應(yīng)的作業(yè)單元130的實(shí)際輸出表征值與經(jīng)由 上傳單元150傳輸至控制單元110的作業(yè)單元130實(shí)際輸出回讀值進(jìn)行比較，若二者相等， 則判定回讀通路無(wú)故障，而設(shè)置通路有故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障。
其三，在判斷出故障存在于設(shè)置通路后，控制單元110將繼續(xù)判斷是設(shè)置通路中 的哪一個(gè)單元存在故障。具體地，控制單元110將上述控制信號(hào)設(shè)定值同來(lái)自上傳單元150 的控制信號(hào)測(cè)量值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定下傳單元120正常，而作業(yè)單元130存在 故障；若二者不等，則判定下傳單元120存在故障。事實(shí)上，在設(shè)置通路中進(jìn)行故障具體位置判斷時(shí)，控制單元110也可以將上述控 制信號(hào)測(cè)量值同作業(yè)單元130的實(shí)際輸出回讀值或者實(shí)際輸出表征值進(jìn)行比較，若二者相 等，則判定作業(yè)單元130正常，而下傳單元120存在故障；若二者不等，則判定作業(yè)單元130 存在故障。此外，本實(shí)施例提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)還可以包括報(bào)警單元160，以 便在判斷出故障所在具體位置(即，哪一個(gè)單元存在故障)后，通過(guò)該報(bào)警單元160進(jìn)行提 示。至于提示方式，可以是語(yǔ)音提示、聲音提示、閃光提示等。需要指出的是，盡管本發(fā)明上述實(shí)施例中在控制單元110和作業(yè)單元130之間僅 示出了一個(gè)下傳單元120，然而在實(shí)際應(yīng)用中，該下傳單元120可以根據(jù)實(shí)際工藝需要而包 括一個(gè)或多個(gè)下傳子單元，以進(jìn)行多種處理。當(dāng)設(shè)置了多個(gè)下傳子單元的時(shí)候，可以對(duì)應(yīng)于 每一個(gè)下傳子單元設(shè)置一個(gè)控制信號(hào)檢測(cè)單元，即，在每一個(gè)下傳子單元的輸出端設(shè)置控 制信號(hào)采樣點(diǎn)以檢測(cè)每一個(gè)下傳子單元輸出的控制信號(hào)，并將測(cè)量值經(jīng)由上傳單元150傳 輸至控制單元110。這樣，控制單元110可以根據(jù)預(yù)置的控制信號(hào)設(shè)定值和各下傳子單元 輸出的控制信號(hào)測(cè)量值來(lái)判斷該下傳子單元是否存在故障，具體地，若二者相等，則判定該 下子傳單元正常；若二者不等，則判定該下傳子單元存在故障。或者，控制單元110也可以 根據(jù)上一級(jí)下傳子單元輸出的控制信號(hào)測(cè)量值與本級(jí)下傳子單元輸出的控制信號(hào)測(cè)量值 來(lái)判斷本級(jí)下傳子單元是否存在故障，即通過(guò)比較本級(jí)下傳子單元輸入端和輸出端的控制 信號(hào)來(lái)判斷本級(jí)下傳子單元是否存在故障，具體地，若二者相等，則判定本級(jí)下傳子單元正 常；若二者不等，則判定本級(jí)下傳子單元存在故障。請(qǐng)參閱圖3，其中示出了本發(fā)明所提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)的第二實(shí) 施例。在該實(shí)施例中，控制單元為CPU，控制信號(hào)檢測(cè)單元(圖未示)為電壓傳感器，下傳 單元為具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能的AO卡，作業(yè)單元為等離子體處理工藝中的射頻電源，上傳單 元為具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能的AI卡，表征參量測(cè)量單元測(cè)量刻蝕速率和/或加工工件上的電 壓等表征參量的測(cè)量單元。其中，CPU、AO卡和射頻電源構(gòu)成設(shè)置通路；射頻電源、AI卡和 CPU構(gòu)成回讀通路。作為控制單元的CPU根據(jù)實(shí)際工藝需要預(yù)置射頻電源的功率設(shè)定值(簡(jiǎn)稱為設(shè)定 功率預(yù)置值)，并將這個(gè)由數(shù)字量所表示的設(shè)定功率預(yù)置值傳輸至AO卡。作為下傳單元的AO卡接收上述設(shè)定功率預(yù)置值，并對(duì)其進(jìn)行解析和數(shù)/模轉(zhuǎn)換等 處理，以將該設(shè)定功率預(yù)置值轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一電 壓信號(hào)，而后將該第一電壓信號(hào)傳輸至射頻電源。作為作業(yè)單元的射頻電源根據(jù)該第一電壓信號(hào)輸出相應(yīng)的符合工藝要求的射頻 功率，以對(duì)工件進(jìn)行等離子體處理。此外，射頻電源還將與其實(shí)際輸出功率值相對(duì)應(yīng)的第二 電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至AI卡。作為控制信號(hào)檢測(cè)單元的電壓傳感器對(duì)AO卡所輸出的第一電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)， 并將第一電壓信號(hào)測(cè)量值傳輸至AI卡。
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表征參量測(cè)量單元測(cè)量刻蝕速率和/或加工工件上的電壓，并將相應(yīng)測(cè)量值傳輸 至AI卡。作為上傳單元的AI卡可以執(zhí)行下述三個(gè)操作其一，接收來(lái)自射頻電源的第二電 壓信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行解析和模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，以將該第二電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示 的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的射頻電源輸出功率值的回讀值(簡(jiǎn)稱為實(shí)際功率回讀值)，而 后將其傳輸至CPU，以便CPU和/或操作者了解射頻電源的實(shí)際輸出功率；其二，從電壓傳 感器接收第一電壓信號(hào)的測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行解析和數(shù)/模轉(zhuǎn)換等處理，以將該第一電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的射頻電源功率設(shè)定值的測(cè)量值(簡(jiǎn) 稱為設(shè)定功率測(cè)量值)，而后將該設(shè)定功率測(cè)量值傳輸至CPU ；其三，接收來(lái)自表征參量測(cè) 量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際功率表征值傳輸至CPU。作為控制單元的CPU除具有上述設(shè)置功能之外，還可以執(zhí)行下述功能其一，CPU將來(lái)自AI卡的實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相 等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障，該系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行等離子體處理工藝；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在 故障，并繼續(xù)進(jìn)行下述判斷。其二，在判斷出系統(tǒng)存在故障后，CPU可以根據(jù)表征參量繼續(xù)判斷故障單元是否存 在于設(shè)置通路中。例如，可以借助于諸如刻蝕速率以及工件上的電壓等的表征參量來(lái)判斷 是否是設(shè)置通路出現(xiàn)故障，具體地，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電源的實(shí)際功率表征值與設(shè) 定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有故障；若二者 不等，則判定設(shè)置通路有故障?；蛘?，也可以將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電源的實(shí)際功率表征 值與經(jīng)由AI卡傳輸至CPU的實(shí)際功率回讀值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定回讀通路無(wú)故 障，而設(shè)置通路有故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障。其三，當(dāng)判斷出故障存在于設(shè)置通路后，即可進(jìn)一步判斷故障是存在于AO卡，還 是存在于射頻電源。具體地，CPU將設(shè)定功率測(cè)量值與預(yù)置的設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若 二者相等，則判定AO卡正常，而射頻電源存在故障；若二者不等，則判定AO卡存在故障；或 者，CPU將設(shè)定功率測(cè)量值與射頻電源的實(shí)際功率回讀值或者實(shí)際功率表征值進(jìn)行比較， 若二者相等，則判定射頻電源正常，而AO卡存在故障；若二者不等，則判定射頻電源存在故 障。在實(shí)際的等離子體處理工藝中，可以采用輸出功率為0 1500W的射頻電源，并且 控制該射頻電源輸出功率的電壓信號(hào)通常可以為0 10V，該電壓信號(hào)與該射頻電源輸出 功率之間存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外，本發(fā)明還提供一種具有故障診斷功能的控制方法，其適用于包含有控制單 元、下傳單元、作業(yè)單元、控制信號(hào)檢測(cè)單元、表征參量測(cè)量單元和上傳單元的控制系統(tǒng)。下 面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明提供的控制方法的第一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在圖4所示步驟410中，控制單元根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求向作業(yè)單元輸出控制信號(hào) (即，預(yù)置控制信號(hào)設(shè)定值)，以使其按照實(shí)際作業(yè)要求來(lái)工作。步驟420，下傳單元接收來(lái)自控制單元的上述控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行解析及 相關(guān)處理，而后將解析和處理后的控制信號(hào)設(shè)定值向作業(yè)單元傳輸。步驟430，作業(yè)單元根據(jù)經(jīng)由下傳單元傳輸來(lái)的控制信號(hào)實(shí)施相應(yīng)的作業(yè)任務(wù)，并 且也可以將其實(shí)際輸出值經(jīng)由接口傳輸至上傳單元。
步驟440，連接在下傳單元和上傳單元之間的控制信號(hào)檢測(cè)單元對(duì)下傳單元輸出 的控制信號(hào)進(jìn)行采樣，并將采樣得到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至上傳單元。該控制信號(hào)測(cè)量 值通常就是作業(yè)單元實(shí)際所接受并遵循的控制信號(hào)。并且，表征參量測(cè)量單元測(cè)量與射頻 電源實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，例如測(cè)量刻蝕速率和/或加工工件上的電壓，并 將其傳輸至模擬量輸入卡。步驟450，上傳單元執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自控制信號(hào)檢測(cè)單元的控制信 號(hào)測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行解析及有關(guān)處理，而后將解析和處理后的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至控 制單元；其二，接收來(lái)自作業(yè)單元的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行解析和處理后作為實(shí)際輸出回 讀值傳輸至控制單元；其三，接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相 應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出表征值傳輸至控制單元。步驟460，控制單元根據(jù)作業(yè)單元的實(shí)際輸出值和控制信號(hào)設(shè)定值判斷系統(tǒng)中是 否存在故障。也就是說(shuō)，控制單元對(duì)控制信號(hào)設(shè)定值和作業(yè)單元輸出并經(jīng)由上傳單元上傳 來(lái)的實(shí)際輸出值(即，回讀的實(shí)際輸出值，簡(jiǎn)稱為實(shí)際輸出回讀值)進(jìn)行比較，若二者相等， 則判定系統(tǒng)無(wú)故障，繼續(xù)進(jìn)行常規(guī)工藝并轉(zhuǎn)到步驟410 ；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故 障，并轉(zhuǎn)到步驟470。步驟470，控制單元繼續(xù)判斷故障單元是否存在于設(shè)置通路中，如果不是，則判定 故障存在于回讀通路中，并對(duì)回讀通路進(jìn)行故障排查；如果是，則轉(zhuǎn)到步驟480，以在設(shè)置 通路中繼續(xù)執(zhí)行具體位置的判斷。至于具體的判斷方法及過(guò)程，類似于前面結(jié)合圖2所詳 述的相應(yīng)內(nèi)容，在此不再贅述。步驟480，控制單元繼續(xù)判斷是設(shè)置通路中的哪一個(gè)單元存在故障，即，是作業(yè)單 元還是下傳單元存在故障。具體判斷方法可以是，控制單元將上述控制信號(hào)設(shè)定值同來(lái)自 上傳單元的控制信號(hào)測(cè)量值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定下傳單元正常，而作業(yè)單元存在 故障，并轉(zhuǎn)到步驟490 ；若二者不等，則判定下傳單元存在故障，并轉(zhuǎn)到步驟500。當(dāng)然，在步驟480中，控制單元110也可以根據(jù)控制信號(hào)測(cè)量值和作業(yè)單元的實(shí)際 輸出值進(jìn)行故障具體位置的判斷，具體判斷方法及過(guò)程，類似于前面結(jié)合圖2所詳述的相 應(yīng)內(nèi)容，在此不再贅述。步驟490，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提示作業(yè)單元出現(xiàn)故障。步驟500，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以提示下傳單元出現(xiàn)故障。下面結(jié)合圖5對(duì)本發(fā)明提供的控制方法的第二實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在該實(shí)施例 中，本發(fā)明所提供的控制方法應(yīng)用于等離子體處理工藝。其中，作業(yè)單元可以為射頻電源， 下傳單元可以為具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能的AO卡，上傳單元可以為具有模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能的AI 卡，控制信號(hào)檢測(cè)單元為電壓傳感器，控制單元可以為諸如CPU等的處理器。其中，步驟510中，作為控制單元的CPU預(yù)置射頻電源的功率設(shè)定值(簡(jiǎn)稱為設(shè)定 功率預(yù)置值)，并將這個(gè)由數(shù)字量所表示的設(shè)定功率預(yù)置值傳輸至AO卡。在步驟520中，AO卡接收上述設(shè)定功率預(yù)置值，并對(duì)其進(jìn)行解析和數(shù)/模轉(zhuǎn)換等 處理，以將該設(shè)定功率預(yù)置值轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一電 壓信號(hào)，而后將該第一電壓信號(hào)傳輸至射頻電源。在步驟530中，射頻電源根據(jù)該第一電壓信號(hào)輸出相應(yīng)的符合工藝要求的射頻功 率，以對(duì)工件進(jìn)行等離子體處理。同時(shí)，射頻電源還將與其實(shí)際輸出功率值相對(duì)應(yīng)的第二電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至AI卡。在步驟540中，作為控制信號(hào)檢測(cè)單元的電壓傳感器對(duì)AO卡所輸出的第一電壓信 號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將第一電壓信號(hào)測(cè)量值傳輸至AI卡。表征參量測(cè)量單元測(cè)量與射頻電源實(shí) 際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，例如測(cè)量刻蝕速率和/或加工工件上的電壓，并將其傳 輸至AI卡。在步驟550中，AI卡執(zhí)行這樣的操作其一，從電壓傳感器接收第一電壓信號(hào)的測(cè) 量值，并對(duì)其進(jìn)行解析和數(shù)/模轉(zhuǎn)換等處理，以將該第一電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的 與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的射頻電源功率設(shè)定值的測(cè)量值(簡(jiǎn)稱為設(shè)定功率測(cè)量值)，而后 將該設(shè)定功率測(cè)量值傳輸至CPU ；其二，AI卡還可以接收來(lái)自射頻電源的第二電壓信號(hào)，并 對(duì)其進(jìn)行解析和模/數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，以將該第二電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在 線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的射頻電源輸出功率值的回讀值(簡(jiǎn)稱為實(shí)際功率回讀值)，而后將其傳輸 至CPU ；其三，接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為 實(shí)際功率表征值傳輸至CPU。在步驟560中，CPU將來(lái)自AI卡的實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較， 若二者相等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障，該系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行等離子體處理工藝，并轉(zhuǎn)到步驟510 ；若 二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障，并轉(zhuǎn)到步驟570，以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)判斷。在步驟570中，CPU根據(jù)諸如刻蝕速率以及工件上的電壓等的表征參量來(lái)判斷是 否是設(shè)置通路出現(xiàn)故障，也就是說(shuō)，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電源的實(shí)際功率表征值與設(shè) 定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有故障，并對(duì)回 讀通路進(jìn)行故障排查；若二者不等，則判定設(shè)置通路有故障，并轉(zhuǎn)到步驟580，以在設(shè)置通 路中繼續(xù)執(zhí)行具體位置的判斷。至于具體的判斷方法及過(guò)程，類似于前面結(jié)合圖3所詳述 的相應(yīng)內(nèi)容，在此不再贅述。在步驟580中，CPU進(jìn)一步判斷故障具體位置，即，是AO卡存在故障，還是射頻電 源存在故障。若是前者，則轉(zhuǎn)到步驟600;若是后者，則轉(zhuǎn)到步驟590。至于故障具體位置的 判斷方法及過(guò)程，類似于前面結(jié)合圖3所詳述的相應(yīng)內(nèi)容，在此不再贅述。通過(guò)上面的各個(gè)實(shí)施例可以看出，應(yīng)用本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制系 統(tǒng)和方法，可以實(shí)時(shí)采樣并上傳針對(duì)作業(yè)單元的控制信號(hào)的測(cè)量值，因而在工藝過(guò)程中，一 旦系統(tǒng)設(shè)置通路出現(xiàn)故障，控制單元就可以根據(jù)實(shí)時(shí)的控制信號(hào)測(cè)量值立刻判斷出故障所 在位置，以便于及時(shí)便捷地進(jìn)行后續(xù)維修和更換，而無(wú)需像現(xiàn)有技術(shù)那樣，需要在停止生產(chǎn) 工藝的情況下進(jìn)行故障排查。因此，本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法不僅故障排查效率比較高，而 且也不會(huì)影響生產(chǎn)工藝，同時(shí)還可以降低系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)成本。可以理解的是，盡管前述實(shí)施例中僅詳細(xì)描述了如何在設(shè)置通路中判斷故障具體 位置，但是在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于回讀通路中的故障具體位置，也可以采用類似的方法和系統(tǒng) 進(jìn)行判斷。換言之，本發(fā)明提供的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)和方法可以應(yīng)用于需要進(jìn) 行故障位置判定的所有適宜的模擬量控制過(guò)程中。還可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí) 施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的 精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，包括控制單元、下傳單元、作業(yè)單元和上傳單元，所述控制單元、下傳單元和作業(yè)單元構(gòu)成系統(tǒng)中的設(shè)置通路，所述作業(yè)單元、上傳單元和控制單元構(gòu)成系統(tǒng)中的回讀通路，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括控制信號(hào)檢測(cè)單元和表征參量測(cè)量單元，其中所述下傳單元從所述控制單元接收針對(duì)所述作業(yè)單元的控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至作業(yè)單元；所述作業(yè)單元根據(jù)來(lái)自所述下傳單元的控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)操作，并將其實(shí)際輸出值傳輸至所述上傳單元；所述控制信號(hào)檢測(cè)單元連接在所述下傳單元和上傳單元之間，用以采集下傳單元輸出的所述控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至所述上傳單元；所述表征參量測(cè)量單元用以測(cè)量與作業(yè)單元實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，并將其傳輸至上傳單元；所述上傳單元執(zhí)行這樣的操作即，接收來(lái)自所述控制信號(hào)檢測(cè)單元的控制信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至控制單元；接收來(lái)自所述作業(yè)單元的實(shí)際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出回讀值傳輸至控制單元；接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出表征值傳輸至控制單元；所述控制單元執(zhí)行這樣的操作首先，根據(jù)所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出回讀值判斷系統(tǒng)中是否存在故障；其次，當(dāng)判斷出系統(tǒng)存在故障時(shí)，根據(jù)所述實(shí)際輸出表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路；再次，當(dāng)判斷出故障存在于設(shè)置通路時(shí)，根據(jù)所述控制信號(hào)測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。
2.如權(quán)利要求1所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元這 樣判斷系統(tǒng)中是否存在故障即，將所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出回讀值進(jìn)行比較，若二 者相等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障。
3.如權(quán)利要求1所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元這 樣判斷故障是否存在于設(shè)置通路即，將表征參量測(cè)量值同控制信號(hào)設(shè)定值進(jìn)行比較，若二 者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有故障；若二者不等，則判定設(shè)置通路有故障； 或者將表征參量測(cè)量值同實(shí)際輸出回讀值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定回讀通路無(wú)故障， 而設(shè)置通路有故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障。
4.如權(quán)利要求1所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元這 樣判斷故障所在單元即，將控制信號(hào)設(shè)定值同控制信號(hào)測(cè)量值進(jìn)行比較，若二者相等，則 判定下傳單元正常，而作業(yè)單元存在故障；若二者不等，則判定下傳單元存在故障；或者， 將控制信號(hào)測(cè)量值同實(shí)際輸出回讀值/實(shí)際輸出表征值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定作 業(yè)單元正常，而下傳單元存在故障；若二者不等，則判定作業(yè)單元存在故障。
5.如權(quán)利要求1-4中的任意一項(xiàng)所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述下傳單元包括多級(jí)順序連接的下傳子單元，對(duì)應(yīng)于每一級(jí)下傳子單元均設(shè)置控制信號(hào) 檢測(cè)單元，用以采集本級(jí)下傳子單元輸出的所述控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè)量值 傳輸至所述上傳單元。
6.如權(quán)利要求1所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為 CPU，所述作業(yè)單元包括射頻電源，所述下傳單元包括模擬量輸出卡，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元包括電壓傳感器，所述上傳單元包括模擬量輸入卡，其中CPU設(shè)置射頻電源的設(shè)定功率預(yù)置值，并將由所述設(shè)定功率預(yù)置值表示的數(shù)字量控制 信號(hào)傳輸至模擬量輸出卡；所述模擬量輸出卡接收來(lái)自CPU的由所述設(shè)定功率預(yù)置值表示的數(shù)字量控制信號(hào)，并 將其轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一電壓信號(hào)，而后將該第一電 壓信號(hào)傳輸至射頻電源； 所述射頻電源根據(jù)所述第一電壓信號(hào)輸出與之對(duì)應(yīng)的射頻功率，并將與其實(shí)際輸出功 率值相對(duì)應(yīng)的第二電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至模擬量輸入卡； 所述電壓傳感器對(duì)模擬量輸出卡所輸出的第一電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并將第一電壓信號(hào) 測(cè)量值傳輸至模擬量輸入卡；所述表征參量測(cè)量單元用以測(cè)量與射頻電源實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，并將 其傳輸至模擬量輸入卡；所述模擬量輸入卡執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自射頻電源的第二電壓信號(hào)，并將其 轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)際功率回讀值，而后傳輸至CPU ；其二， 接收來(lái)自電壓傳感器的第一電壓信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線 性對(duì)應(yīng)關(guān)系的設(shè)定功率測(cè)量值，而后將其傳輸至CPU ；其三，接收來(lái)自所述表征參量測(cè)量單 元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際功率表征值傳輸至CPU ；CPU執(zhí)行這樣的操作首先，根據(jù)所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值判斷系統(tǒng)中 是否存在故障；其次，當(dāng)判斷出系統(tǒng)存在故障時(shí)，根據(jù)所述實(shí)際功率表征值來(lái)判斷故障是否 存在于設(shè)置通路；再次，當(dāng)判斷出故障存在于設(shè)置通路時(shí)，根據(jù)所述設(shè)定功率測(cè)量值來(lái)判斷 故障所在單元。
7.如權(quán)利要求6所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，CPU這樣判斷系統(tǒng) 中是否存在故障即，將所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相等，則 判定系統(tǒng)無(wú)故障；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障；CPU這樣判斷故障是否存在于設(shè)置通路即，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電源的實(shí)際功 率表征值與設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有 故障；若二者不等，則判定設(shè)置通路有故障；或者，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電源的實(shí)際功 率表征值與實(shí)際功率回讀值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定回讀通路無(wú)故障，而設(shè)置通路有 故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障；以及CPU這樣判斷故障所在單元即，將設(shè)定功率測(cè)量值與設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二 者相等，則判定模擬量輸出卡正常，而射頻電源存在故障；若二者不等，則判定模擬量輸出 卡存在故障；或者，將設(shè)定功率測(cè)量值與射頻電源的實(shí)際功率回讀值或者實(shí)際功率表征值 進(jìn)行比較，若二者相等，則判定射頻電源正常，而模擬量輸出卡存在故障；若二者不等，則判 定射頻電源存在故障。
8.如權(quán)利要求6或7所述的具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述表征參量 包括刻蝕速率、加工工件上的電壓。
9.一種具有故障診斷功能的控制方法，適用于包含有控制單元、下傳單元、作業(yè)單元、 控制信號(hào)檢測(cè)單元、上傳單元和表征參量測(cè)量單元的控制系統(tǒng)，其中所述控制單元、下傳單 元和作業(yè)單元構(gòu)成系統(tǒng)中的設(shè)置通路，所述作業(yè)單元、上傳單元和控制單元構(gòu)成系統(tǒng)中的回讀通路，其特征在于，所述控制方法包括下述步驟步驟10，控制單元設(shè)置針對(duì)所述作業(yè)單元的控制信號(hào)的設(shè)定值；步驟20，下傳單元從所述控制單元接收針對(duì)所述作業(yè)單元的控制信號(hào)設(shè)定值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至作業(yè)單元；步驟30，作業(yè)單元根據(jù)來(lái)自所述下傳單元的控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)操作，并將其實(shí) 際輸出值傳輸至所述上傳單元；步驟40，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元連接在所述下傳單元和上傳單元之間，用以采集下傳 單元輸出的所述控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè)量值傳輸至所述上傳單元；所述表征 參量測(cè)量單元測(cè)量與作業(yè)單元實(shí)際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，并將其傳輸至上傳單 元；步驟50，所述上傳單元執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自所述控制信號(hào)檢測(cè)單元的控 制信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后傳輸至控制單元；其二，接收來(lái)自所述作業(yè)單元的實(shí) 際輸出值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出回讀值傳輸至控制單元；其三，接收來(lái)自所 述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際輸出表征值傳輸至控 制單元；步驟60，所述控制單元根據(jù)所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出回讀值判斷系統(tǒng)中是否存 在故障，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟70 ；如果否，則繼續(xù)進(jìn)行工藝，并轉(zhuǎn)到步驟10 ；步驟70，所述控制單元根據(jù)所述實(shí)際輸出表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路，如 果是，則轉(zhuǎn)到步驟80 ；如果否，則判定回讀通路存在故障；步驟80，所述控制單元根據(jù)所述控制信號(hào)測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。
10.如權(quán)利要求9所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，所述步驟60中， 所述控制單元這樣判斷系統(tǒng)中是否存在故障即，將所述控制信號(hào)設(shè)定值和實(shí)際輸出回讀 值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障。
11.如權(quán)利要求9所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，所述步驟70中， 所述控制單元這樣判斷故障是否存在于設(shè)置通路即，將表征參量測(cè)量值同控制信號(hào)設(shè)定 值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而回讀通路有故障；若二者不等，則判定 設(shè)置通路有故障；或者將表征參量測(cè)量值同實(shí)際輸出回讀值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定 回讀通路無(wú)故障，而設(shè)置通路有故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障。
12.如權(quán)利要求9所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，所述步驟80中， 所述控制單元這樣判斷故障所在單元即，將控制信號(hào)設(shè)定值同控制信號(hào)測(cè)量值進(jìn)行比較， 若二者相等，則判定下傳單元正常，而作業(yè)單元存在故障；若二者不等，則判定下傳單元存 在故障；或者，將控制信號(hào)測(cè)量值同實(shí)際輸出回讀值/實(shí)際輸出表征值進(jìn)行比較，若二者相 等，則判定作業(yè)單元正常，而下傳單元存在故障；若二者不等，則判定作業(yè)單元存在故障。
13.如權(quán)利要求9-12中的任意一項(xiàng)所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在 于，所述下傳單元包括多級(jí)順序連接的下傳子單元，對(duì)應(yīng)于每一級(jí)下傳子單元均設(shè)置控制 信號(hào)檢測(cè)單元，用以采集本級(jí)下傳子單元輸出的所述控制信號(hào)，并將采集到的控制信號(hào)測(cè) 量值傳輸至所述上傳單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，所述控制單元 為CPU，所述作業(yè)單元包括射頻電源，所述下傳單元包括模擬量輸出卡，所述控制信號(hào)檢測(cè)單元包括電壓傳感器，所述上傳單元包括模擬量輸入卡，其中在所述步驟10中，CPU預(yù)置射頻電源的功率設(shè)定值，并將由所述功率值表示的數(shù)字量 控制信號(hào)傳輸至模擬量輸出卡；在所述步驟20中，所述模擬量輸出卡接收來(lái)自CPU的表示射頻電源功率設(shè)定值的數(shù)字 量控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由模擬量所表示的與功率存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的第一電壓信號(hào)， 而后將該第一電壓信號(hào)傳輸至射頻電源；在所述步驟30中，所述射頻電源根據(jù)所述第一電壓信號(hào)輸出與之對(duì)應(yīng)的射頻功率，并 將與其實(shí)際輸出功率值相對(duì)應(yīng)的第二電壓信號(hào)經(jīng)由其接口傳輸至模擬量輸入卡；在所述步驟40中，所述電壓傳感器對(duì)模擬量輸出卡所輸出的第一電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)， 并將第一電壓信號(hào)測(cè)量值傳輸至模擬量輸入卡；所述表征參量測(cè)量單元測(cè)量與射頻電源實(shí) 際輸出存在對(duì)應(yīng)關(guān)系的表征參量，并將其傳輸至模擬量輸入卡；在所述步驟50中，所述模擬量輸入卡執(zhí)行這樣的操作其一，接收來(lái)自射頻電源的第 二電壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)際功率回讀值，而 后傳輸至CPU ；其二，接收來(lái)自電壓傳感器的第一電壓信號(hào)測(cè)量值，并對(duì)將其轉(zhuǎn)換成由數(shù)字 量表示的與其存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的設(shè)定功率測(cè)量值，而后將其傳輸至CPU ；其三，接收來(lái)自 所述表征參量測(cè)量單元的表征參量值，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理后作為實(shí)際功率表征值傳輸至 CPU ；在所述步驟60中，CPU根據(jù)所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值判斷系統(tǒng)中是否存 在故障，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟70 ；如果否，則繼續(xù)進(jìn)行工藝，并轉(zhuǎn)到步驟10 ；在所述步驟70中，CPU根據(jù)所述實(shí)際功率表征值來(lái)判斷故障是否存在于設(shè)置通路，如 果是，則轉(zhuǎn)到步驟80 ；如果否，則判定回讀通路存在故障；在所述步驟80中，CPU根據(jù)所述設(shè)定功率測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，在步驟60中， CPU這樣判斷系統(tǒng)中是否存在故障即，將所述實(shí)際功率回讀值和設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比 較，若二者相等，則判定系統(tǒng)無(wú)故障；若二者不等，則判定系統(tǒng)存在故障；在步驟70中，CPU這樣判斷故障是否存在于設(shè)置通路即，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電 源的實(shí)際功率表征值與設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定設(shè)置通路無(wú)故障，而 回讀通路有故障；若二者不等，則判定設(shè)置通路有故障；或者，將表征參量所對(duì)應(yīng)的射頻電 源的實(shí)際功率表征值與實(shí)際功率回讀值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定回讀通路無(wú)故障，而 設(shè)置通路有故障；若二者不等，則判定回讀通路有故障；以及在步驟80中，CPU這樣判斷故障所在單元即，將設(shè)定功率測(cè)量值與設(shè)定功率預(yù)置值進(jìn) 行比較，若二者相等，則判定模擬量輸出卡正常，而射頻電源存在故障；若二者不等，則判定 模擬量輸出卡存在故障；或者，將設(shè)定功率測(cè)量值與射頻電源的實(shí)際功率回讀值或者實(shí)際 功率表征值進(jìn)行比較，若二者相等，則判定射頻電源正常，而模擬量輸出卡存在故障；若二 者不等，則判定射頻電源存在故障。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的具有故障診斷功能的控制方法，其特征在于，所述表 征參量包括刻蝕速率、加工工件上的電壓，相應(yīng)地，在所述步驟40中，所述表征參量測(cè)量單 元測(cè)量刻蝕速率和/或加工工件上的電壓，并將相應(yīng)測(cè)量值傳輸至上傳單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有故障診斷功能的控制系統(tǒng)，其中的下傳單元接收并向作業(yè)單元傳輸控制信號(hào)設(shè)定值；作業(yè)單元根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行作業(yè)操作，并將其實(shí)際輸出值傳輸至上傳單元；控制信號(hào)檢測(cè)單元采集下傳單元輸出的控制信號(hào)；表征參量測(cè)量單元測(cè)量表征參量；上傳單元接收并向控制單元傳輸控制信號(hào)測(cè)量值、表征參量值和作業(yè)單元的實(shí)際輸出值；控制單元判斷系統(tǒng)中是否存在故障，并根據(jù)實(shí)際輸出表征值判斷故障是否存在于設(shè)置通路，并根據(jù)控制信號(hào)測(cè)量值來(lái)判斷故障所在單元。此外，本發(fā)明還公開(kāi)一種具有故障診斷功能的控制方法。本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法能夠快速便捷地在線診斷故障所在位置，而不會(huì)影響生產(chǎn)工藝和設(shè)備產(chǎn)能，同時(shí)還具有維護(hù)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK101825898SQ20091007903
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者武小娟 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司