CN104635654A - 一种loadport控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种loadport控制系统，包括高速信号采集模块、传感器接口模块、主控逻辑模块、低速IO控制模块、中央处理模块及上位通讯模块。上述loadport控制系统集成了光栅尺、MAPPING传感器、光通讯传感器、RFID传感器、电磁阀及光电传感器的控制接口，可使上位控制器在不增加任何外部资源的情况下只通过一根控制总线集中控制loadport。相对于现有的方案节省了大量的成本及空间，并且使硅片生产系统的控制架构更加简单实用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工设备技术，尤其涉及一种loadport控制系统。
背景技术
loadport（硅片装载设备）做为硅片生产的输入输出端口，在半导体行业中有非常广泛的应用。
目前，为了适应半导体生产厂的自动化要求，loadport上通常都要装配E84光通讯传感器和RFID传感器，其中，E84光通讯传感器一般用来与OHT或RGV等设备做信号互锁，RFID传感器用来辅助生产管理。而通常的E84光通讯传感器及RFID传感器均为第三方厂商提供，其控制接口不能集成到loadport厂家的控制系统中。这样就使上位系统在控制loadport时，还需要增加接口转换模块将E84光通讯传感器及RFID传感器的控制接口转化为上位系统可控制的接口，如通过IO转网口的设备将E84传感器信号转换为网口再接入上位系统，通过串口服务器将RFID的RS232接口转化为网口再接入上位系统。一般的硅片生产设备会配二到四个loadport，而为了将这些loadport接入上位系统就需要增加很多转换设备，这会造成上位系统的控制资源浪费，并且控制架构分散，使上位系统的复杂化。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种可以集成多种接口功能的loadport控制系统。
为了解决上述问题，本发明提供了下述技术方案：
一种loadport控制系统，包括：
高速信号采集模块，用于采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号，并将上述信号转换为FPGA可读写的信号，同时根据上述信号锁存当前光栅尺位置值；
传感器接口模块，用于采集光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，并将所述控制信号转换为FPGA可读写的信号；
主控逻辑模块，信号连接于所述高速信号采集模块，用于采集所述高速信号采集模块采集的MAPPING传感器信号和光栅尺信号及其锁存的光栅尺位置值；
所述主控逻辑模块还与所述传感器接口模块信号连接，用于控制所述传感器接口模块采集的光通讯传感器及RFID传感器的控制信号；
低速IO控制模块，信号连接于主控逻辑模块，用于将所述主控逻辑模块输出的弱信号经功率放大后驱动电磁阀，并将光电传感器输入的高电平信号经隔离和电平调整后输入到所述主控逻辑模块中；
中央处理模块，信号连接于所述主控逻辑模块，用于获取所述主控逻辑模块的控制信息，并完成对所述光栅尺、所述MAPPING传感器、所述光通讯传感器、所述RFID传感器、所述电磁阀及所述光电传感器的集中控制；及
上位通讯模块，信号连接于所述中央处理模块，用于控制所述loadport系统。
优选地，所述高速信号采集模块还包括高速隔离型光电耦合器，所述高速隔离型光电耦合器采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号。
优选地，所述MAPPING传感器和光栅尺，用来检测所述控制系统中晶圆的数量、存放位置及放置的位置是否正确。
优选地，所述高速信号采集模块还用于将所述光栅尺信号进行隔离、整形及滤波处理及将所述MAPPING传感器信号做隔离及电平调整，转化为FPGA可读取的信号。
优选地，所述传感器接口模块包括控制接口电路，所述传感器接口模块通过所述控制接口电路采集所述光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，所述控制接口电路为RS232接口或IO信号接口中的最少一种。
优选地，所述传感器接口模块还用于将所述光通讯传感器及RFID传感器的控制信号经调理及电平转换后转换为FPGA可读写的信号。
优选地，所述光通讯传感器为E84光通讯传感器，所述E84光通讯传感器为2个，分别与外围洁净天车和地面有轨小车非接触式通讯，所述RFID传感器用来读写安装在晶圆盒上的电子标签信息。
优选地，所述主控逻辑模块包含FPGA器件，所述还用于将所述控制系统中全部控制单元及电气元件的控制接口转换为可供所述中央处理模块操作的控制总线及数据总线。
优选地，所述电磁阀用于驱动所述控制系统中气缸及气阀；所述光电传感器用来检测所述控制系统中机械执行机构是否执行到位。
优选地，所述中央处理模块包含嵌入式CPU。
本发明提供的一种loadport控制系统，通过高速信号采集模块采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号，并将上述信号转换为FPGA可读写的信号，时根据上述信号锁存当前光栅尺位置值；通过传感器接口模块采集光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，并将所述控制信号转换为FPGA可读写的信号；再由主控逻辑模块采集所述高速信号采集模块采集的MAPPING传感器信号和光栅尺信号及其锁存的光栅尺位置值和控制所述传感器接口模块采集的光通讯传感器及RFID传感器的控制信号；通过低速IO控制模块将所述主控逻辑模块输出的弱信号经功率放大后驱动电磁阀，并将光电传感器输入的高电平信号经隔离和电平调整后输入到所述主控逻辑模块中；再由中央处理模块获取所述主控逻辑模块的控制信息，并完成对所述光栅尺、所述MAPPING传感器、所述光通讯传感器、所述RFID传感器、所述电磁阀及所述光电传感器的集中控制，最后通过上位通讯模块，控制所述loadport系统。上述loadport控制系统集成了所述光栅尺、所述MAPPING传感器、所述光通讯传感器、所述RFID传感器、所述电磁阀及所述光电传感器的控制接口，可使上位控制器在不增加任何外部资源的情况下只通过一根控制总线集中控制loadport。相对于现有的方案节省了大量的成本及空间，并且使硅片生产系统的控制架构更加简单实用。
附图说明
图1为一实施方式的loadport控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的loadport控制系统的结构示意图100，包高速信号采集模块110、传感器接口模块120、主控逻辑模块130、低速IO控制模块140、中央处理模块150。
高速信号采集模块110用于采集MAPPING传感器信号111和光栅尺112信号，并将上述信号转换为FPGA可读写的信号，同时根据上述信号锁存当前光栅尺位置值。
高速信号采集模块110还可以包括高速隔离型光电耦合器（图未示），高速隔离型光电耦合器采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号。
优选地，MAPPING传感器111和光栅尺112，用来检测控制系统100中晶圆的数量、存放位置及放置的位置是否正确。可以理解，当晶圆盒安放在loadport上时，通过MAPPING传感器111和光栅尺112用来检测晶圆盒中晶圆的数量、存放位置及放置的位置是否正确等。
优选地，高速信号采集模块还用于将接收到的光栅尺112的信号进行隔离、整形及滤波处理；及将采集到的MAPPING传感器111信号做隔离及电平调整，转化为FPGA可读取的信号。
传感器接口模块120用于采集光通讯传感器121及RFID传感器122的控制信号，并将上述控制信号转换为FPGA可读写的信号。
优选地，传感器接口模块120包括控制接口电路（图未示），传感器接口模块120通过控制接口电路采集光通讯传感器121及RFID传感器122的控制信号，其中，控制接口电路为RS232接口或IO信号接口中的最少一种。可以理解，光通讯传感器121能够同时兼容IO型和RS232型两种控制接口电路，RFID传感器122能够兼容RS232控制接口电路。
优选地，传感器接口模块120还用于将光通讯传感器121及RFID传感器122的控制信号经调理及电平转换后转换为FPGA可读写的信号。
优选地，光通讯传感器121为E84光通讯传感器，E84光通讯传感器优选为2个，分别与外围洁净天车和地面有轨小车非接触式通讯；RFID传感器122用来读写安装在晶圆盒上的电子标签信息。可以理解，晶圆盒上的电子标签信息，表示晶圆盒中存放的是晶圆盒中不同晶圆的生产加工批号等信息，方便晶圆厂做生产流程控制。
主控逻辑模块130信号连接于高速信号采集模块110，用于采集高速信号采集模块110采集的MAPPING传感器111信号和光栅尺112信号及其锁存的光栅尺位置值；主控逻辑模块130还与传感器接口模块120信号连接，用于控制传感器接口模块120采集的光通讯传感器121及RFID传感器122的控制信号。
优选地，主控逻辑模块130包含FPGA器件。可以理解，主控逻辑模块130是控制系统的重要组成部分，用于将控制系统中全部控制模块及电气元件的控制接口转换为可供中央处理模块150操作的控制总线及数据总线，并实时采集loadport内部光栅尺112及MAPPING传感器111的脉冲输入信号和高速IO信号，当MAPPING传感器111的高速IO信号有效时，锁存当前光栅尺112的位置值，供中央处理模块150读取。优选地，主控逻辑模块130内部还可以集成RS232控制器，可通过RS232控制器来控制RFID传感器和E84光通讯传感器。
低速IO控制模块140信号连接于主控逻辑模块130，用于将主控逻辑模块130输出的弱信号经功率放大后驱动电磁阀141，并将光电传感器142输入的高电平信号经隔离和电平调整后输入到主控逻辑模块130中。
优选地，电磁阀141用于驱动控制系统中气缸（图未示）及气阀（图未示）；光电传感器142用来检测控制系统中机械执行机构是否执行到位。
中央处理模块150信号连接于主控逻辑模块130，用于获取主控逻辑模块130的控制信息，并完成对光栅尺112、MAPPING传感器111、光通讯传感器121、RFID传感器122、电磁阀141及光电传感器142的集中控制。
可以理解，中央处理模块150包含嵌入式CPU，是loadport控制系统的核心控制器，通过控制总线及数据总线读取主控逻辑模块130的控制信息，可以完成对光栅尺112及MAPPING传感器111、E84光通讯传感器及RFID传感器122、电磁阀141及光电传感器142等控制模块及电气元件的集中控制。
上位通讯模块160，信号连接于中央处理模块150，用于控制所述loadport系统。
优选地，上位通讯模块160具有如RS232、Ethernet及Devicenet等开放式通讯接口。通过上述通讯接口可实现对loadport系统的控制。
本发明提供的一种loadport控制系统，通过高速信号采集模块采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号，并将上述信号转换为FPGA可读写的信号，时根据上述信号锁存当前光栅尺位置值；通过传感器接口模块采集光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，并将控制信号转换为FPGA可读写的信号；再由主控逻辑模块采集高速信号采集模块采集的MAPPING传感器信号和光栅尺信号及其锁存的光栅尺位置值和控制传感器接口模块采集的光通讯传感器及RFID传感器的控制信号；通过低速IO控制模块将主控逻辑模块输出的弱信号经功率放大后驱动电磁阀，并将光电传感器输入的高电平信号经隔离和电平调整后输入到所述主控逻辑模块中；最后由中央处理模块获取主控逻辑模块的控制信息，并完成对光栅尺、MAPPING传感器、光通讯传感器、RFID传感器、电磁阀及光电传感器的集中控制，最后通过上位通讯模块，控制loadport系统。上述loadport控制系统集成了光栅尺、MAPPING传感器、光通讯传感器、RFID传感器、电磁阀及光电传感器的控制接口，可使上位控制器在不增加任何外部资源的情况下只通过一根控制总线集中控制loadport。相对于现有的方案节省了大量的成本及空间，并且使硅片生产系统的控制架构更加简单实用。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种loadport控制系统，其特征在于，包括：
高速信号采集模块，用于采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号，并将上述信号转换为FPGA可读写的信号，同时根据上述信号锁存当前光栅尺位置值；
传感器接口模块，用于采集光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，并将所述控制信号转换为FPGA可读写的信号；
主控逻辑模块，信号连接于所述高速信号采集模块，用于采集所述高速信号采集模块采集的MAPPING传感器信号和光栅尺信号及其锁存的光栅尺位置值；
所述主控逻辑模块还与所述传感器接口模块信号连接，用于控制所述传感器接口模块采集的光通讯传感器及RFID传感器的控制信号；
低速IO控制模块，信号连接于主控逻辑模块，用于将所述主控逻辑模块输出的弱信号经功率放大后驱动电磁阀，并将光电传感器输入的高电平信号经隔离和电平调整后输入到所述主控逻辑模块中；
中央处理模块，信号连接于所述主控逻辑模块，用于获取所述主控逻辑模块的控制信息，并完成对所述光栅尺、所述MAPPING传感器、所述光通讯传感器、所述RFID传感器、所述电磁阀及所述光电传感器的集中控制；及
上位通讯模块，信号连接于所述中央处理模块，用于控制所述loadport系统。
2.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述高速信号采集模块还包括高速隔离型光电耦合器，所述高速隔离型光电耦合器采集MAPPING传感器信号和光栅尺信号。
3.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述MAPPING传感器和光栅尺，用来检测所述控制系统中晶圆的数量、存放位置及放置的位置是否正确。
4.根据权利要求1或2所述的loadport控制系统，其特征在于，所述高速信号采集模块还用于将所述光栅尺信号进行隔离、整形及滤波处理及将所述MAPPING传感器信号做隔离及电平调整，转化为FPGA可读取的信号。
5.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述传感器接口模块包括控制接口电路，所述传感器接口模块通过所述控制接口电路采集所述光通讯传感器及RFID传感器的控制信号，所述控制接口电路为RS232接口或IO信号接口中的最少一种。
6.根据权利要求1或5所述的loadport控制系统，其特征在于，所述传感器接口模块还用于将所述光通讯传感器及RFID传感器的控制信号经调理及电平转换后转换为FPGA可读写的信号。
7.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述光通讯传感器为E84光通讯传感器，所述E84光通讯传感器为2个，分别与外围洁净天车和地面有轨小车非接触式通讯，所述RFID传感器用来读写安装在晶圆盒上的电子标签信息。
8.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述主控逻辑模块包含FPGA器件，所述还用于将所述控制系统中全部控制单元及电气元件的控制接口转换为可供所述中央处理模块操作的控制总线及数据总线。
9.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述电磁阀用于驱动所述控制系统中气缸及气阀；所述光电传感器用来检测所述控制系统中机械执行机构是否执行到位。
10.根据权利要求1所述的loadport控制系统，其特征在于，所述中央处理模块包含嵌入式CPU。
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