浙江晶盛機電股份有限公司最早是使用單獨的過程和溫度控制系統來控制半導體單晶硅生長過程。自從改用了倍福基于 PC 的控制技術后，不僅節省了成本，而且其可擴展性也使項目的實施變得更加便捷。TwinCAT 軟件還能為客戶的知識產權保護注入附加值。
浙江晶盛機電股份有限公司（以下簡稱：晶盛機電）總部位于中國浙江省，是全球領先的光伏和半導體設備供應商。晶盛機電憑借其優異的設備工藝和多年積累的豐富行業經驗，長期位列全球長晶設備龍頭。過去，晶盛機電一直使用傳統的 PLC 和溫度控制器實現單晶爐的自動化。但溫度控制器的功能有限，并且與 PLC 結合使用時靈活性太差。因此，晶盛機電轉而采用倍福控制平臺，它由嵌入式控制器、TwinCAT 自動化軟件和各種 EtherCAT 端子模塊構成，并結合 EtherCAT 工業以太網總線，能夠輕松、靈活地連接各類現場設備。這種集成式控制平臺取代了兩臺獨立的設備，可以更靈活地滿足客戶的個性化需求。
穩定的工藝控制是重中之重
單晶生長需要特定的溫度條件。硅原料首先在熔爐中被加熱熔化成液態硅，然后提拉頭上的單晶籽晶被浸入熔融的硅液中，開始進行晶體生長。熔融硅液必須保持在一定溫度，緩慢旋轉籽晶，并向上提拉，使熔融硅液凝固，逐漸長大到所需直徑的單晶硅錠。半導體單晶硅的優點是其取向非常均勻，因此具有較高的轉換效率，它們被切割成硅片后可用于制作太陽能電池組件。
這需要精確的順序控制和長時間（數天至半個月）穩定的生長過程控制。其中，溫度控制尤為重要，因為溫度不均勻可能會導致多晶材料在生長時出現晶格結構缺陷。單晶爐持續運行時，控制系統需要處理大量數據。不過，這對于倍福的嵌入式控制器來說不成問題。適合 DIN 導軌安裝的工業級控制器在惡劣的環境條件下表現相當出色。晶盛機電一開始使用的是 CX1030 嵌入式控制器，隨著項目需求的增加，目前采用 CX9020 或 CX8190 作為中央設備控制器。隨著 CPU 性能的不斷提升，倍福控制器的性能也逐年增強，幫助晶盛機電不斷優化和提升其控制系統，從而提高了產品競爭力。
晶盛機電主要使用 TwinCAT 2 控制軟件，但對于某些項目需要使用新功能時，可以方便地切換到 TwinCAT 3 軟件平臺。在進行切換時，只需對代碼稍作改動，就可以擴展和升級原有項目。此外，TwinCAT 還支持多種通信協議，可以實現主控制系統與加熱系統和磁場產生系統等子系統的通信。這樣可以無縫地傳輸和共享信息，提高系統的整體效率和協同性。
晶盛機電高級專家王先生
對倍福軟硬件平臺給予了很高的評價：
“TwinCAT 軟件成熟穩定，其靈活的編程方式方便處理各類數據。此外，基于 PC 的控制架構簡化了控制器與集控系統的連接，從而簡化了生產系統和企業系統之間的數據交換。”
單晶爐不間斷穩定運行數天至兩周是確保高質量半導體單晶生長的重要前提
由于 EtherCAT 具有實時通信能力，晶盛機電可以從眾多可用的 EtherCAT 端子模塊中進行選擇。
王先生解釋道：“EtherCAT 的分布式 I/O 模塊給項目帶來了極大的便利，拓撲結構靈活不受限制，具有非常多樣的配置選擇。我們可以根據不同項目的需求與成本進行選擇。倍福的 EtherCAT 產品簡單易用且兼容性好，可替換不同廠家的從站產品，在保證 EtherCAT 產品一致性前提下完全不影響整體性能和穩定性。由于 EtherCAT 無需交換機或其它有源器件，安裝和維護成本大大降低，同時也簡化了系統的布線和調試工作。”
多任務處理便于程序加密
單晶爐控制程序的核心之一是溫度控制，客戶需要高度保密這部分知識產權。TwinCAT 模塊化自動化軟件的優勢在于，用戶可以方便地將整套控制程序根據其重要性，分離出多套子任務程序由不同用戶獨立管理。不同子任務程序的數據交換可通過變量映射實現。這些任務將在 TwinCAT 的 Runtime 中被調用。這種模塊化的設計使得系統的維護和開發更加靈活和高效。晶盛機電采用多 PLC 任務處理，將核心工藝算法封裝在單個 PLC 程序中。為了保護核心算法程序的安全性，晶盛機電將程序保存為無法反編譯的二進制代碼。此外，程序部署也非常方便，只需要復制這些二進制代碼文件到目標控制器上，即可實現程序的下載。
隨著新一輪技術創新的迭代升級，王先生說道：“晶盛機電推出了基于開放平臺架構的第五代單晶爐，其最大的亮點在于改變了傳統的封閉控制系統模式，配置了基于開放架構的用戶可編程的軟件定義工藝平臺。該平臺可以基于 TwinCAT 的 Automation Interface 功能通過高級語言編程自動創建 TwinCAT XAE 組態實現。終端客戶可根據平臺接口，將自己的特殊制程工藝制作成模塊供平臺調用。這大大提高了終端用戶開發個性化工藝的能力，助力他們在技術上持續創新提升競爭力。”
2023 年，晶盛機電代表團訪問了倍福威爾總部（從左到右）：何超博士（負責倍福中國的區域銷售經理，來自倍福德國總部）、華長盛博士（倍福中國數據科學與工程部經理）、馬興凱（倍福中國總經理）、Hans Beckhoff（倍福全球總裁）、曹建偉博士（晶盛機電董事長）、涂瑾（晶盛機電總裁助理）和 Kai Ristau（倍福全球銷售總監）
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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