JP2018136842A - Maintenance judgment index estimation device, flow control device, and maintenance judgment index estimation method - Google Patents
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Abstract
【課題】流量制御装置およびその関連機器についてメンテナンスが必要か否かの判断指標を装置の稼働中に推定する。【解決手段】メンテナンス判断指標推定装置は、流体の流量をバルブを用いて制御する流量制御中に流体の流量が予め規定された目標流量に維持されているときのバルブの開度を取得するバルブ開度取得部3と、バルブの開度と流体の流量との関係を近似した関数と、バルブ開度取得部3によって取得されたバルブの開度とに基づいて、この取得の時点でバルブの開度が上限に到達したと仮定した場合の流量上限値を、流量制御装置のメンテナンス判断指標として推定する流量上限推定部4とを備える。【選択図】 図3Kind Code: A1 An index for determining whether maintenance is necessary for a flow control device and its related equipment is estimated during operation of the device. A maintenance determination index estimating device acquires a valve opening when a fluid flow rate is maintained at a predetermined target flow rate during a flow rate control in which a fluid flow rate is controlled using a valve. At the time of this acquisition, based on the opening degree acquisition unit 3, the function that approximates the relationship between the valve opening degree and the flow rate of the fluid, and the valve opening degree acquired by the valve opening degree acquisition unit 3, It is provided with a flow rate upper limit estimator 4 for estimating a flow rate upper limit value assuming that the opening reaches the upper limit as a maintenance determination index of the flow rate control device. [Selection] Fig. 3
Description
本発明は、マスフローコントローラなどの流量制御装置とフィルタなどの関連機器についてメンテナンスが必要か否かの判断指標を推定する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for estimating a determination index as to whether maintenance is necessary for a flow rate control device such as a mass flow controller and related equipment such as a filter.
半導体製造装置などでは、材料ガスなどを真空チャンバー内に一定流量で導入するために、図6に示すようなマスフローコントローラなどの流量制御装置が採用されている(特許文献1参照)。図6において、100は本体ブロック、101はセンサパッケージ、102はセンサパッケージ101のヘッド部、103はヘッド部102に搭載された流体センサ、104はバルブ、105は本体ブロック100の内部に形成された流路、106は流路105の入口側の開口、107は流路105の出口側の開口である。 A semiconductor manufacturing apparatus or the like employs a flow rate control device such as a mass flow controller as shown in FIG. 6 in order to introduce a material gas or the like into a vacuum chamber at a constant flow rate (see Patent Document 1). In FIG. 6, 100 is a main body block, 101 is a sensor package, 102 is a head portion of the sensor package 101, 103 is a fluid sensor mounted on the head portion 102, 104 is a valve, and 105 is formed inside the main body block 100. A flow path 106 is an opening on the inlet side of the flow path 105, and 107 is an opening on the outlet side of the flow path 105.
流体は、開口106から流路105に流入してバルブ104を通過し、開口107から排出される。流体センサ103は、流路105を流れる流体の流量を計測する。マスフローコントローラの図示しない制御回路は、流体センサ103が計測した流体の流量が設定値と一致するようにバルブ104を駆動する。 The fluid flows into the flow path 105 from the opening 106, passes through the valve 104, and is discharged from the opening 107. The fluid sensor 103 measures the flow rate of the fluid flowing through the flow path 105. A control circuit (not shown) of the mass flow controller drives the valve 104 so that the fluid flow rate measured by the fluid sensor 103 matches the set value.
このようなマスフローコントローラにより材料ガスの流量制御を継続して行なっていると、材料ガスに含まれる成分の影響などにより、マスフローコントローラ自体あるいは材料ガスの流路に備えられるフィルタなどの関連機器に汚れが付着するなどして不具合が生じることがある。 If the flow control of the material gas is continuously performed by such a mass flow controller, the mass flow controller itself or related equipment such as a filter provided in the flow path of the material gas is contaminated due to the influence of components contained in the material gas. A problem may occur due to the adhesion.
そこで、マスフローコントローラに内蔵される流体センサの測定レンジ全体において許容精度範囲内でしか流量誤差や圧力誤差が発生しないように、バルブ開度を操作して校正する装置が提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、特許文献2に開示された診断機構では、流体センサの計測値と実際の流量との誤差が精度的に許容できる程度のものであるかどうかを診断することはできるものの、診断のために、流路上に設けられたバルブを全閉状態で維持するか、またはバルブを全閉状態から開放状態へと変化させる必要があり、装置の稼働中に診断を行なうことが難しいという問題点があった。マスフローコントローラが例えば半導体製造装置に設けられている場合、マスフローコントローラの診断を行なうために半導体製造装置全体を停止させることは難しい。 In view of this, there has been proposed a device for operating and calibrating the valve opening so that a flow rate error and a pressure error only occur within an allowable accuracy range in the entire measurement range of the fluid sensor built in the mass flow controller (Patent Document). 2). However, although the diagnostic mechanism disclosed in Patent Document 2 can diagnose whether the error between the measured value of the fluid sensor and the actual flow rate is an acceptable level with accuracy, However, it is necessary to maintain the valve provided on the flow path in a fully closed state or to change the valve from a fully closed state to an open state, which makes it difficult to make a diagnosis during operation of the apparatus. It was. When the mass flow controller is provided in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, it is difficult to stop the entire semiconductor manufacturing apparatus in order to diagnose the mass flow controller.
また、特許文献2に開示された診断機構では、半導体製造装置の稼働停止のタイミングでマスフローコントローラの診断を行なう場合、この稼働停止中にマスフローコントローラの流路に流体を流入させた上でバルブを全閉状態に変化させる必要があり、診断作業に手間がかかるという問題点があった。半導体製造装置などにおいては、装置の稼働中にメンテナンスの必要性を判断できるようになれば稼働管理が行ない易くなるので、改善が求められている。 Further, in the diagnosis mechanism disclosed in Patent Document 2, when the mass flow controller is diagnosed at the operation stop timing of the semiconductor manufacturing apparatus, the valve is opened after the fluid flows into the flow path of the mass flow controller during the operation stop. There is a problem that it is necessary to change to the fully closed state, and it takes time and effort for the diagnosis work. In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, if it becomes possible to determine the necessity of maintenance during the operation of the apparatus, it becomes easier to manage the operation, and therefore improvement is required.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、流量制御装置およびその関連機器についてメンテナンスが必要か否かの判断指標を装置の稼働中に推定することができるメンテナンス判断指標推定装置、流量制御装置およびメンテナンス判断指標推定方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the above problems, and a maintenance determination index estimation device capable of estimating a determination index as to whether maintenance is necessary for a flow rate control device and related equipment during operation of the device, An object of the present invention is to provide a flow rate control device and a maintenance judgment index estimation method.
本発明のメンテナンス判断指標推定装置は、流体の流量をバルブを用いて制御する流量制御中に前記流体の流量が予め規定された目標流量に維持されているときの前記バルブの開度を取得するように構成されたバルブ開度取得部と、前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度とに基づいて、この取得の時点で前記バルブの開度が上限に到達したと仮定した場合の流量上限値を、流量制御装置のメンテナンス判断指標として推定するように構成された流量上限推定部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例において、前記流量上限推定部は、前記流量上限値に対応する前記バルブの開度の上限を100%とすることを特徴とするものである。
The maintenance judgment index estimation device according to the present invention acquires the opening degree of the valve when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate during flow rate control for controlling the flow rate of the fluid using the valve. Based on a valve opening degree obtaining unit configured as described above, a function approximating the relationship between the opening degree of the valve and the flow rate of the fluid, and the opening degree of the valve obtained by the valve opening degree obtaining unit. A flow rate upper limit estimation unit configured to estimate a flow rate upper limit value when the opening degree of the valve has reached an upper limit at the time of acquisition as a maintenance determination index of the flow rate control device. It is a feature.
Further, in one configuration example of the maintenance determination index estimation device of the present invention, the flow rate upper limit estimation unit sets the upper limit of the valve opening corresponding to the flow rate upper limit value to 100%. .
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例において、前記関数は、少なくとも、前記バルブの開度に関する項と、この項に乗算される数値であるゲインとによって定義され、前記流量上限推定部は、前記ゲインが時間の経過に伴って減少すると仮定したときに前記関数から得られる数式と、前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度とに基づき、前記流量上限値を推定することを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例において、前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が指数関数で表されることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例において、前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が分数関数で表されることを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the maintenance determination index estimation device of the present invention, the function is defined by at least a term relating to the valve opening and a gain which is a numerical value multiplied by the term, and the flow rate upper limit estimation. The flow rate upper limit value based on a mathematical expression obtained from the function when the gain is assumed to decrease with time and the valve opening obtained by the valve opening obtaining unit. It is characterized by estimating.
Further, in one configuration example of the maintenance judgment index estimation device of the present invention, the function is a function that approximates a nonlinear relationship between the opening degree of the valve and the flow rate of the fluid, and a term related to the opening degree of the valve It is expressed by an exponential function.
Further, in one configuration example of the maintenance judgment index estimation device of the present invention, the function is a function that approximates a nonlinear relationship between the opening degree of the valve and the flow rate of the fluid, and a term related to the opening degree of the valve It is represented by a fraction function.
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例において、前記流量上限推定部は、前記流量上限値を推定しようとする現時点で前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度と前記目標流量とに基づいて、現時点の前記ゲインを算出するゲイン算出部と、このゲイン算出部によって算出されたゲインに基づいて、前記流量上限値を算出する流量上限算出部とから構成されることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例は、前記流量上限推定部によって推定された流量上限値を数値表示する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のメンテナンス判断指標推定装置の1構成例は、前記流量上限推定部によって推定された流量上限値が予め規定された閾値未満になったときに、警報を発する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the maintenance determination index estimation device according to the present invention, the flow rate upper limit estimation unit is configured to estimate the flow rate upper limit value and the valve opening degree acquired by the valve opening degree acquisition unit at the present time. A gain calculation unit that calculates the current gain based on the target flow rate, and a flow rate upper limit calculation unit that calculates the flow rate upper limit value based on the gain calculated by the gain calculation unit. It is characterized by.
In addition, one configuration example of the maintenance judgment index estimation device of the present invention further includes an estimation result output unit that numerically displays the flow rate upper limit value estimated by the flow rate upper limit estimation unit.
Further, one configuration example of the maintenance judgment index estimation device of the present invention further includes an estimation result output unit that issues an alarm when the flow rate upper limit value estimated by the flow rate upper limit estimation unit is less than a predetermined threshold value. It is characterized by comprising.
また、本発明の流量制御装置は、流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、前記流路に設けられたバルブと、前記流量計測部によって計測された前記流量と予め規定された目標流量とが一致するように前記バルブを操作する流量制御部と、メンテナンス判断指標推定装置とを備え、前記メンテナンス判断指標推定装置の前記バルブ開度取得部は、前記流路に設けられた前記バルブの開度を取得することを特徴とするものである。 Further, the flow rate control device of the present invention is preliminarily defined as a flow rate measurement unit that measures a flow rate of fluid flowing through the flow channel, a valve provided in the flow channel, and the flow rate measured by the flow rate measurement unit. A flow rate control unit that operates the valve so as to match a target flow rate, and a maintenance determination index estimation device; and the valve opening degree acquisition unit of the maintenance determination index estimation device is provided in the flow path The opening degree of the valve is acquired.
また、本発明のメンテナンス判断指標推定方法は、流体の流量をバルブを用いて制御する流量制御中に前記流体の流量が予め規定された目標流量に維持されているときの前記バルブの開度を取得する第1のステップと、前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、前記第1のステップによって取得された前記バルブの開度とに基づいて、この取得の時点で前記バルブの開度が上限に到達したと仮定した場合の流量上限値を、流量制御装置のメンテナンス判断指標として推定する第2のステップとを含むことを特徴とするものである。 Further, the maintenance judgment index estimation method of the present invention provides the valve opening degree when the fluid flow rate is maintained at a predetermined target flow rate during the flow rate control for controlling the fluid flow rate using the valve. Based on the first step to be acquired, a function that approximates the relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid, and the opening of the valve acquired by the first step. And a second step of estimating the upper limit value of the flow rate when it is assumed that the opening degree of the valve has reached the upper limit as a maintenance judgment index of the flow rate control device.
本発明によれば、流量制御装置およびその関連機器についてメンテナンスが必要か否かの判断指標(流量上限値)を、装置の稼働中に推定することができる。その結果、オペレータにとっては、流量制御装置が設けられた半導体製造装置などの稼働管理が行ない易くなる。また、本発明では、メンテナンスが必要か否かの判断に要する手間を大幅に軽減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the judgment parameter | index (flow volume upper limit) whether a maintenance is required about a flow control apparatus and its related apparatus can be estimated during operation | movement of an apparatus. As a result, it becomes easier for an operator to perform operation management of a semiconductor manufacturing apparatus provided with a flow rate control device. Further, according to the present invention, it is possible to greatly reduce the labor required for determining whether maintenance is necessary.
[発明の原理]
マスフローコントローラの用途は、多くのケースで予め限定的に決められた目標流量に流体の流量を安定して維持することである。したがって、そのような用途を前提にすれば、フィルタの詰まりの影響などを信頼性の高い検出条件で推定できる。具体的には、任意の目標流量に安定して維持されている状態を検出し、その条件におけるバルブ開度指示信号を取得する。
[Principle of the Invention]
The use of a mass flow controller is to stably maintain a fluid flow rate at a target flow rate that is predetermined in many cases. Therefore, assuming such an application, the influence of filter clogging and the like can be estimated under highly reliable detection conditions. Specifically, a state where the target flow rate is stably maintained is detected, and a valve opening instruction signal under the condition is acquired.
マスフローコントローラの上流に設置されたフィルタの詰まりが発生した場合を考えると、その時点でバルブ開度を100%に飽和させた状態で到達し得る流量が、その時点での制御可能な流量の上限値であり、換言すれば、その上限値を推定してメンテナンスを行なうか否かを判断をするのが効率的である。したがって、発明者は、マスフローコントローラに特有の使用条件に基づき、信頼性の高いバルブ開度の情報を取得し、そこから推定される流量の上限値(例えばバルブ開度100%での推定流量)を、メンテナンスが必要か否かの判断指標とするのが妥当であることに想到した。 Considering the case where the filter installed upstream of the mass flow controller is clogged, the flow rate that can be reached with the valve opening saturated at 100% is the upper limit of the controllable flow rate at that time. In other words, it is efficient to determine whether to perform maintenance by estimating the upper limit value. Therefore, the inventor acquires highly reliable valve opening information based on the use conditions specific to the mass flow controller, and estimates the upper limit value of the flow rate estimated from the information (for example, the estimated flow rate when the valve opening degree is 100%). We thought that it was appropriate to use as an indicator for determining whether maintenance is necessary.
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。特許文献2には、マスフローコントローラに設けられたバルブの開度を時間的に直線的に変化させた場合に、高開度側ほど流路を流れる流体の流量体積が少ないことが示されている。このように、バルブ開度MVと流量PVとは、非線形な関係であり、高開度側ほど開度MVの変化量に対して、流量PVの変化量が減少することが知られている。このようなマスフローコントローラの特性の概略を図1に示す。なお、図1の例では、流量PVを0〜100%の値に正規化している。図1に示したような特性は、非線形な収束現象なので、次式の指数関数で表現できる。
PV=K{1.0−exp(−MV/A)} ・・・(1)
[Example]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Patent Document 2 shows that when the opening degree of a valve provided in the mass flow controller is linearly changed with time, the flow volume of the fluid flowing through the flow path is smaller as the opening degree is higher. . As described above, the valve opening MV and the flow rate PV are in a non-linear relationship, and it is known that the change amount of the flow rate PV decreases with respect to the change amount of the opening degree MV toward the higher opening side. An outline of the characteristics of such a mass flow controller is shown in FIG. In the example of FIG. 1, the flow rate PV is normalized to a value of 0 to 100%. The characteristic shown in FIG. 1 is a non-linear convergence phenomenon, and can be expressed by the following exponential function.
PV = K {1.0-exp (-MV / A)} (1)
このように、バルブ開度MVと流量PVとの関係を近似した関数は、定数項(1.0)と、バルブ開度MVに関する項と、これらの各項に乗算される数値であるゲインKとによって定義される。式(1)のAは非線形な収束状態を与える係数である。図1の曲線cur1は、マスフローコントローラの初期特性を示すものである。予め把握できている供給圧力を基準として、バルブ開度MV=100%で流量PVが最大値100%になるものとし、また一般的な非線形性のイメージに合わせて、曲線cur1は次式のような係数値の指数関数で表現できる。
PV=104.0{1.0−exp(−MV/30.0)} ・・・(2)
Thus, the function approximating the relationship between the valve opening MV and the flow rate PV is a constant term (1.0), a term relating to the valve opening MV, and a gain K which is a numerical value multiplied by each of these terms. And is defined by A in Equation (1) is a coefficient that gives a nonlinear convergence state. A curve cur1 in FIG. 1 shows an initial characteristic of the mass flow controller. On the basis of the supply pressure that can be grasped in advance, the valve opening MV = 100% and the flow rate PV becomes a maximum value of 100%, and the curve cur1 is expressed by the following equation in accordance with a general image of nonlinearity. It can be expressed by an exponential function of various coefficient values.
PV = 104.0 {1.0-exp (-MV / 30.0)} (2)
式(2)のK=104.0、A=30.0はこれらの数値の1例である。流路に設けられたフィルタなどの詰まり現象においては、このフィルタよりも下流にあるマスフローコントローラのバルブ自体の特性である非線形性は変化しないものと推定できるので、係数Aは一定と見なすことができる。ゆえに、ゲインKのみがフィルタの詰まり現象などにより減少するものと仮定することになる。 In equation (2), K = 104.0 and A = 30.0 are examples of these numerical values. In the clogging phenomenon of the filter provided in the flow path, it can be estimated that the non-linearity which is the characteristic of the valve of the mass flow controller located downstream of the filter does not change, so the coefficient A can be regarded as constant. . Therefore, it is assumed that only the gain K decreases due to a filter clogging phenomenon or the like.
マスフローコントローラやマスフローコントローラの関連機器のメンテナンスが必要か否かを判断する上では、マスフローコントローラの稼働時間に対していくつかの要因が影響すると推測されるものの、稼働時間に概ね比例する形で、すなわち急激な悪化はない程くらいの一定の緩やかなペースで、ゲインKが減少するものと仮定するのが妥当である。 In determining whether maintenance of the mass flow controller and related equipment of the mass flow controller is necessary, although it is estimated that several factors affect the operation time of the mass flow controller, it is roughly proportional to the operation time, In other words, it is reasonable to assume that the gain K decreases at a constant and moderate pace so that there is no sudden deterioration.
ここで、予め規定された目標流量PVxをPVx=60.0%と仮定する。すなわち、マスフローコントローラの流量設定値SPとして与えられる最も基準となる数値がSPx=60.0%となる。流体の流量をPVx=60.0%に整定させるためのマスフローコントローラの初期状態のバルブ開度をMV1とすると、曲線cur1によりMV1=25.8%になる。予め非線形特性の係数A=30.0が把握できているので、PVx=60.0%とMV1=25.8%に基づいて、初期状態のゲインK1は次式のように逆算できる。なお、この初期状態では、バルブ開度100%での流量(流量上限値PVh)は、上記したようにPVh=100%である。
K1=PVx/{1.0−exp(−MV1/A)}
=60.0/{1.0−exp(−25.8/30.0)}=104.0
・・・(3)
Here, it is assumed that the predetermined target flow rate PVx is PVx = 60.0%. That is, the most standard numerical value given as the flow rate setting value SP of the mass flow controller is SPx = 60.0%. Assuming that the initial valve opening of the mass flow controller for setting the flow rate of the fluid to PVx = 60.0% is MV1, MV1 = 25.8% according to the curve cur1. Since the coefficient A = 30.0 of the non-linear characteristic is known in advance, the gain K1 in the initial state can be calculated backward as follows based on PVx = 60.0% and MV1 = 25.8%. In this initial state, the flow rate (flow rate upper limit PVh) at the valve opening degree of 100% is PVh = 100% as described above.
K1 = PVx / {1.0-exp (-MV1 / A)}
= 60.0 / {1.0-exp (-25.8 / 30.0)} = 104.0
... (3)
次に、フィルタの詰まりが発生する程度にマスフローコントローラの稼働時間が経過した時点での目標流量PVxを維持するためのバルブ開度MVを取得するものとする。このとき、目標流量PVxは初期状態の目標流量PVxとは異なる値でよい。ここでは、目標流量PVx=40.0%とする。例えば稼働開始から72時間が経過した時点で、目標流量PVx=40.0%を維持するためのバルブ開度MVとして、MV2=16.2%が検出されたとする。この値は、フィルタの詰まり現象によりマスフローコントローラに流入するポイントでの圧力が低下し、目標流量PVx=40.0%を維持するためのバルブ開度MVを、MV2=16.2%にしなければならなくなったことを意味している。 Next, it is assumed that the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PVx when the operation time of the mass flow controller has passed to such an extent that the filter is clogged is acquired. At this time, the target flow rate PVx may be different from the initial target flow rate PVx. Here, the target flow rate PVx = 40.0%. For example, it is assumed that MV2 = 16.2% is detected as the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PVx = 40.0% when 72 hours have elapsed from the start of operation. This value is such that the pressure at the point of flow into the mass flow controller decreases due to the filter clogging phenomenon, and the valve opening MV for maintaining the target flow rate PVx = 40.0% must be MV2 = 16.2%. It means no longer.
稼働開始から72時間が経過した時点のゲインK2は、PVx=40.0%とMV2=16.2%に基づいて次式のように逆算できる。
K2=PVx/{1.0−exp(−MV2/A)}
=40.0/{1.0−exp(−16.2/30.0)}=96.0
・・・(4)
The gain K2 at the time when 72 hours have elapsed from the start of operation can be back-calculated as follows based on PVx = 40.0% and MV2 = 16.2%.
K2 = PVx / {1.0-exp (-MV2 / A)}
= 40.0 / {1.0-exp (-16.2 / 30.0)} = 96.0
... (4)
したがって、ゲインKが、初期状態のK1=104.0からK2=96.0へと、数値にして8.0だけ72時間で減少したという推定になる。この場合、マスフローコントローラの特性は、図1の曲線cur2のようになる。そして、このcur2の状態では、バルブ開度100%での流量(流量上限値PVh)は、次式のように算出できる。
PVh=96.0{1.0−exp(−100.0/30.0)}=96.6
・・・(5)
Therefore, it is estimated that the gain K decreased from the initial state K1 = 104.0 to K2 = 96.0 by a numerical value of 8.0 in 72 hours. In this case, the characteristics of the mass flow controller are as shown by the curve cur2 in FIG. In this cur2 state, the flow rate (flow rate upper limit PVh) at a valve opening degree of 100% can be calculated as follows.
PVh = 96.0 {1.0-exp (-100.0 / 30.0)} = 96.6
... (5)
このように、PVh=96.6%がcur2の状態での制御可能な流量の上限値であり、さほど深刻な状態ではないと判断できる。すなわち、マスフローコントローラのメンテナンスはまだ不要という判断指標になる。 Thus, PVh = 96.6% is the upper limit value of the controllable flow rate in the state of cur2, and it can be determined that the state is not so serious. That is, it becomes a judgment index that the maintenance of the mass flow controller is not yet required.
マスフローコントローラの稼働時間に概ね比例して一定のペースでゲインKが減少するものと仮定しているので、cur2の状態からさらに約72時間経過すると、おそらくゲインKはさらに約8.0だけ減少して、マスフローコントローラの特性は図1の曲線cur3(K3=88.0)のようになるものと推定できる。このcur3の状態では、バルブ開度100%での流量(流量上限値PVh)は、次式のように算出できる。ただし、ゲインKが一定のペースで減少する場合に限る。
PVh=88.0{1.0−exp(−100.0/30.0)}=84.9
・・・(6)
Since it is assumed that the gain K decreases at a constant pace roughly in proportion to the operation time of the mass flow controller, when about 72 hours have passed since the cur2 state, the gain K is probably further decreased by about 8.0. Thus, it can be estimated that the characteristics of the mass flow controller are as shown by the curve cur3 (K3 = 88.0) in FIG. In the state of cur3, the flow rate (flow rate upper limit PVh) at a valve opening degree of 100% can be calculated as follows. However, this is limited to the case where the gain K decreases at a constant pace.
PVh = 88.0 {1.0-exp (-100.0 / 30.0)} = 84.9
... (6)
以上を一旦整理すると、以下のようになる。初期状態(cur1)では、PVx=60.0%とMV1=25.8%の実績からPVh=100.0%と推定できる。稼働開始から72時間経過後の状態(cur2)では、PVx=40.0%とMV2=16.2%の実績からPVh=96.6%と推定できる。さらに72時間経過後の状態(cur3)では、PVh=84.9%と推定できる。 Once the above is organized, it becomes as follows. In the initial state (cur1), PVh = 100.0% can be estimated from the results of PVx = 60.0% and MV1 = 25.8%. In a state 72 hours after the start of operation (cur2), PVh = 96.6% can be estimated from the results of PVx = 40.0% and MV2 = 16.2%. Furthermore, in the state after 72 hours (cur3), it can be estimated that PVh = 84.9%.
次に、さらに時間が経過した時点で目標流量PVxを維持するためのバルブ開度MVを取得するものとする。このとき、目標流量PVx=30.0%と設定されており、この目標流量PVx=30.0%を維持するためのバルブ開度MVとして、MV4=19.8%が検出されたとする。この場合、PVx=30.0%とMV4=19.8%に基づいて、ゲインK4は次式のように逆算できる。
K4=PVx/{1.0−exp(−MV4/A)}
=30.0/{1.0−exp(−19.8/30.0)}=62.0
・・・(7)
Next, it is assumed that the valve opening MV for maintaining the target flow rate PVx is acquired when a further time elapses. At this time, the target flow rate PVx is set to 30.0%, and it is assumed that MV4 = 19.8% is detected as the valve opening degree MV for maintaining the target flow rate PVx = 30.0%. In this case, based on PVx = 30.0% and MV4 = 19.8%, the gain K4 can be calculated backward as in the following equation.
K4 = PVx / {1.0-exp (-MV4 / A)}
= 30.0 / {1.0-exp (-19.8 / 30.0)} = 62.0
... (7)
この場合、マスフローコントローラの特性は、図1の曲線cur4のようになる。そして、このcur4の状態では、バルブ開度100%での流量(流量上限値PVh)は、次式のように算出できる。
PVh=62.0{1.0−exp(−100.0/30.0)}=59.8
・・・(8)
In this case, the characteristics of the mass flow controller are as shown by the curve cur4 in FIG. In the state of cur4, the flow rate (flow rate upper limit PVh) at a valve opening degree of 100% can be calculated as follows.
PVh = 62.0 {1.0-exp (-100.0 / 30.0)} = 59.8
... (8)
このように、PVh=59.8%がcur4の状態での制御可能な流量の上限値である。過去の実績として目標流量PVxをPVx=60.0%としたケースがあり、PVh=59.8%が過去の目標流量PVxを下回っているため、深刻な状態と判断できる。すなわち、マスフローコントローラのメンテナンスが必要という判断指標になる。 Thus, PVh = 59.8% is the upper limit value of the controllable flow rate in the state of cur4. As past results, there is a case where the target flow rate PVx is set to PVx = 60.0%. Since PVh = 59.8% is lower than the past target flow rate PVx, it can be determined that the state is serious. That is, it becomes a judgment index that the maintenance of the mass flow controller is necessary.
以上から、マスフローコントローラおよびその関連機器のメンテナンスの必要性の判断指標を求める手順は以下の(I),(II)のように整理できる。本実施例によれば、低流量、低開度(バルブ開度が上限から十分に離れている開度)で制御していることでバルブ開度に余裕があるように見える場合でも、妥当な判断指標を得ることができる。 From the above, the procedures for obtaining the judgment index for the necessity of maintenance of the mass flow controller and related equipment can be organized as shown in (I) and (II) below. According to the present embodiment, even when it seems that there is a margin in the valve opening by controlling with a low flow rate and a low opening (an opening where the valve opening is sufficiently away from the upper limit), it is reasonable. A judgment index can be obtained.
(I)流体の流量を任意の目標流量PVxに維持するためのバルブ開度MVが取得できている。このバルブ開度MVに基づき、ゲインKを算出する。ただし、非線形性の係数Aは予め規定されている。
K=PVx/{1.0−exp(−MV/A)} ・・・(9)
(I) The valve opening degree MV for maintaining the fluid flow rate at an arbitrary target flow rate PVx can be acquired. A gain K is calculated based on the valve opening MV. However, the nonlinearity coefficient A is defined in advance.
K = PVx / {1.0-exp (-MV / A)} (9)
(II)バルブ開度MVが上限100%になる場合の流量を、制御可能な流量上限値PVhとして算出し、この流量上限値PVhをマスフローコントローラおよびその関連機器のメンテナンスが必要であるか否かの判断指標とする。
PVh=K{1.0−exp(−100.0/A)} ・・・(10)
(II) The flow rate when the valve opening degree MV reaches an upper limit of 100% is calculated as a controllable flow rate upper limit value PVh, and whether or not the flow rate upper limit value PVh requires maintenance of the mass flow controller and related devices. It is a judgment index.
PVh = K {1.0-exp (-100.0 / A)} (10)
なお、図1の非線形性を近似できる関数であれば、指数関数以外でも同様の方法が適用できる。例えば、下記の分数関数であれば四則演算のみでバルブ開度と流量との非線形性を記述できる。
PV=K[{−A/(MV+B)}+C]
=1.0[{−3130.0/(MV+25.0)}+125.2]
・・・(11)
K=PVx/[{−A/(MV+B)}+C] ・・・(12)
PVh=K[{−A/(100.0+B)}+C] ・・・(13)
As long as the function can approximate the non-linearity of FIG. 1, a method other than the exponential function can be applied. For example, in the case of the following fractional function, the nonlinearity between the valve opening and the flow rate can be described with only four arithmetic operations.
PV = K [{− A / (MV + B)} + C]
= 1.0 [{-3130.0 / (MV + 25.0)} + 125.2]
(11)
K = PVx / [{− A / (MV + B)} + C] (12)
PVh = K [{− A / (100.0 + B)} + C] (13)
式(1)と同様に、式(11)の関数は、定数項(C=125.2)と、バルブ開度MVに関する項と、これらの各項に乗算されるゲインKとによって定義される。式(11)〜式(13)によると、マスフローコントローラの特性を図1と同様の図2で表すことができる。図2の曲線cur1の状態におけるゲインK1は1.0、曲線cur2の状態におけるゲインK2は0.923、曲線cur3の状態におけるゲインK3は0.846、曲線cur4の状態におけるゲインK4は0.596である。すなわち、図1の例と同様に、稼働時間に比例して一定のペースでゲインKが減少する。 Similar to Equation (1), the function of Equation (11) is defined by a constant term (C = 15.2), a term relating to the valve opening MV, and a gain K multiplied by each of these terms. . According to the equations (11) to (13), the characteristics of the mass flow controller can be represented in FIG. 2 similar to FIG. The gain K1 in the state of the curve cur1 in FIG. 2 is 1.0, the gain K2 in the state of the curve cur2 is 0.923, the gain K3 in the state of the curve cur3 is 0.846, and the gain K4 in the state of the curve cur4 is 0.596. It is. That is, as in the example of FIG. 1, the gain K decreases at a constant pace in proportion to the operating time.
次に、本実施例の流量制御装置(マスフローコントローラ)の構成について説明する。本実施例の流量制御装置は、図3に示すように、流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部1と、流量計測部1によって計測された流量と目標流量PVxとが一致するようにバルブを操作する流量制御部2と、流量制御中に流体の流量が予め規定された目標流量PVxに維持されているときのバルブ開度MVを取得するバルブ開度取得部3と、バルブ開度MVの取得の時点でバルブ開度が上限(例えば100%)に到達したと仮定した場合の流量上限値PVhを、メンテナンス判断指標として推定する流量上限推定部4と、流量上限推定部4の推定結果に関する情報を出力する推定結果出力部5とを備えている。 Next, the configuration of the flow control device (mass flow controller) of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the flow rate control device of the present embodiment is configured so that the flow rate measurement unit 1 that measures the flow rate of the fluid flowing through the flow path matches the flow rate measured by the flow rate measurement unit 1 and the target flow rate PVx. A valve opening degree obtaining unit 3 for obtaining a valve opening degree MV when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate PVx during the flow rate control, and a valve opening degree. A flow rate upper limit estimation unit 4 that estimates a flow rate upper limit PVh as a maintenance determination index when it is assumed that the valve opening has reached an upper limit (for example, 100%) at the time of obtaining the degree MV; And an estimation result output unit 5 that outputs information on the estimation result.
次に、本実施例の流量制御装置の動作を図4、図5を参照して説明する。図4は流量制御動作を説明するフローチャート、図5はメンテナンス判断指標推定動作を説明するフローチャートである。
流量計測部1は、流路(図6の流路105)を流れる流体の流量を継続的に計測する(図4ステップS100)。この流量計測部1は、図6の流体センサ103に相当するものであり、マスフローコントローラに設けられている周知の構成である。
Next, the operation of the flow control device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart for explaining the flow rate control operation, and FIG. 5 is a flowchart for explaining the maintenance judgment index estimation operation.
The flow rate measuring unit 1 continuously measures the flow rate of the fluid flowing through the flow channel (the flow channel 105 in FIG. 6) (step S100 in FIG. 4). The flow rate measuring unit 1 corresponds to the fluid sensor 103 of FIG. 6 and has a well-known configuration provided in the mass flow controller.
流量制御部2は、流量計測部1が計測した流体の流量と例えばオペレータによって設定された目標流量PVxとが一致するようにバルブ(図6のバルブ104)を継続的に操作する(図4ステップS101)。この流量制御部2についても、マスフローコントローラに設けられている周知の構成である。
こうして、例えばオペレータによって装置の動作終了が指示されるまで(図4ステップS102においてYES)、ステップS100,S101の処理を予め規定された周期(例えば50msec.)毎に繰り返し実行する。
The flow rate control unit 2 continuously operates the valve (the valve 104 in FIG. 6) so that the flow rate of the fluid measured by the flow rate measurement unit 1 coincides with the target flow rate PVx set by the operator, for example (step in FIG. 4). S101). The flow rate control unit 2 is also a known configuration provided in the mass flow controller.
Thus, for example, until the operation of the apparatus is instructed by the operator (YES in step S102 in FIG. 4), the processes in steps S100 and S101 are repeatedly executed at predetermined intervals (for example, 50 msec.).
一方、バルブ開度取得部3は、流体の流量が目標流量PVxに維持されているときのバルブの開度MV(目標維持バルブ開度)を取得する(図5ステップS200)。具体的には、バルブ開度取得部3は、一定時間前から現時点までの期間において流量計測部1が計測した流量と目標流量PVxとの偏差の絶対値が継続して規定値以内の場合には、流体の流量が目標流量PVxに維持されていると判定し、現時点のバルブ開度MVを取得する。一定時間tの値は、規定の値としてバルブ開度取得部3に設定されている。 On the other hand, the valve opening degree obtaining unit 3 obtains the valve opening degree MV (target maintenance valve opening degree) when the fluid flow rate is maintained at the target flow rate PVx (step S200 in FIG. 5). Specifically, the valve opening degree acquisition unit 3 is in the case where the absolute value of the deviation between the flow rate measured by the flow rate measurement unit 1 and the target flow rate PVx is within a specified value in a period from a certain time before to the present time. Determines that the fluid flow rate is maintained at the target flow rate PVx, and obtains the current valve opening MV. The value of the fixed time t is set in the valve opening degree acquisition unit 3 as a specified value.
なお、バルブ開度そのものを検出してもよいが、実装上は厳密なバルブ開度を検出するのではなく、流量制御部2からバルブに出力される信号(例えばバルブ開度指示信号あるいはバルブ駆動電流)を取得して、この信号を基にバルブ開度を判断すればよい。 The valve opening itself may be detected. However, in terms of mounting, the exact valve opening is not detected, but a signal output from the flow control unit 2 to the valve (for example, a valve opening instruction signal or a valve drive) Current) is obtained, and the valve opening may be determined based on this signal.
次に、流量上限推定部4は、バルブ開度取得部3によって取得されたバルブ開度MV(目標維持バルブ開度)に基づき、この取得時点でバルブ開度が上限(例えば100%)に到達したと仮定した場合の流量上限値PVhを、制御可能な流量という判断指標として推定する。図3に示すように、流量上限推定部4は、ゲインKを算出するゲイン算出部40と、流量上限値PVhを算出する流量上限算出部41とから構成される。 Next, the flow rate upper limit estimation unit 4 reaches the upper limit (for example, 100%) at the time of acquisition based on the valve opening MV (target maintenance valve opening) acquired by the valve opening acquisition unit 3. The flow rate upper limit PVh in the case of assuming that the flow rate is assumed is estimated as a judgment index called a controllable flow rate. As shown in FIG. 3, the flow rate upper limit estimation unit 4 includes a gain calculation unit 40 that calculates the gain K and a flow rate upper limit calculation unit 41 that calculates the flow rate upper limit PVh.
流量上限推定部4のゲイン算出部40は、流量上限値PVhを算出しようとする現時点のゲインKを式(9)により算出する(図5ステップS201)。式(9)の係数Aは、規定の値として流量上限推定部4に設定されている。この係数Aを把握するためには、例えば流量制御装置の流量試験を事前に行なって係数Aの値を調べておけばよい。 The gain calculation unit 40 of the flow rate upper limit estimation unit 4 calculates the current gain K for which the flow rate upper limit value PVh is to be calculated, using Expression (9) (step S201 in FIG. 5). The coefficient A in Expression (9) is set in the flow rate upper limit estimation unit 4 as a specified value. In order to grasp the coefficient A, for example, a flow rate test of the flow rate control device may be performed in advance to check the value of the coefficient A.
そして、流量上限推定部4の流量上限算出部41は、ゲイン算出部40によって算出されたゲインKに基づいて、流量上限値PVhを式(10)により算出する(図5ステップS202)。以上で、流量上限推定部4の処理が終了する。 Then, the flow rate upper limit calculation unit 41 of the flow rate upper limit estimation unit 4 calculates the flow rate upper limit value PVh by the equation (10) based on the gain K calculated by the gain calculation unit 40 (step S202 in FIG. 5). Above, the process of the flow volume upper limit estimation part 4 is complete | finished.
推定結果出力部5は、流量上限推定部4の推定結果を出力する(図5ステップS203)。推定結果の出力方法としては、例えば流量上限値PVhの数値表示、流量上限値PVhに基づく警報出力、推定結果の情報の外部への送信などがある。警報出力の場合には、流量上限値PVhが予め規定された閾値未満(例えば60%未満)になったときに、警報を知らせるLEDを点灯させるようにすればよい。 The estimation result output unit 5 outputs the estimation result of the flow rate upper limit estimation unit 4 (step S203 in FIG. 5). As an output method of the estimation result, there are, for example, numerical display of the flow rate upper limit PVh, alarm output based on the flow rate upper limit PVh, transmission of the estimation result information to the outside, and the like. In the case of an alarm output, when the flow rate upper limit PVh becomes less than a predetermined threshold value (for example, less than 60%), an LED for notifying an alarm may be turned on.
バルブ開度取得部3と流量上限推定部4と推定結果出力部5とは、例えばオペレータによって装置の動作終了が指示されるまで(図5ステップS204においてYES)、ステップS200〜S203の処理を所定の周期ΔT(例えば24時間)毎に繰り返し実行する。 The valve opening degree acquisition unit 3, the flow rate upper limit estimation unit 4, and the estimation result output unit 5 perform predetermined processes of steps S200 to S203 until, for example, an operator finishes the operation of the apparatus (YES in step S204 in FIG. 5). It is repeatedly executed every period ΔT (for example, 24 hours).
以上により、本実施例では、流量制御装置およびその関連機器(流路に設けられたフィルタなど)についてメンテナンスが必要か否かの判断指標(流量上限値PVh)を、装置の稼働中に推定することができる。オペレータは、流量制御装置の推定結果に基づいて、メンテナンスが必要な深刻な状況に至っているのか否かを判断できるようになるので、半導体製造装置などの稼働管理が行ない易くなる。また、本実施例では、半導体製造装置の稼働停止中にマスフローコントローラの流路に流体を流入させるといった作業が不要になるので、メンテナンスが必要か否かの判断に要する手間を大幅に軽減することができる。 As described above, in this embodiment, the determination index (flow rate upper limit PVh) for whether or not maintenance is necessary for the flow rate control device and related equipment (such as a filter provided in the flow path) is estimated during operation of the device. be able to. Since the operator can determine whether or not a serious situation requiring maintenance has been reached based on the estimation result of the flow rate control device, the operation management of the semiconductor manufacturing device or the like can be easily performed. In addition, in this embodiment, the operation of flowing the fluid into the flow path of the mass flow controller during the operation stop of the semiconductor manufacturing apparatus becomes unnecessary, so that the labor required for determining whether or not the maintenance is necessary can be greatly reduced. Can do.
なお、流体の流量が目標流量PVxに維持されていないとバルブ開度取得部3が判定した場合にはバルブ開度MVを取得することができないので、この場合には流量上限値PVhを算出できないことになる。
また、目標流量PVxが途中で変更される場合でも本実施例を適用できるが、流体の流量が目標流量PVxに維持されているか否かをバルブ開度取得部3が判定する一定時間t(t<ΔT)の期間中においては、目標流量PVxが同一の値に維持されている必要がある。一定時間tの期間中に目標流量PVxが変更された場合には、バルブ開度MVの取得が不可となる。
If the valve opening degree obtaining unit 3 determines that the fluid flow rate is not maintained at the target flow rate PVx, the valve opening degree MV cannot be obtained. In this case, the flow rate upper limit PVh cannot be calculated. It will be.
Further, the present embodiment can be applied even when the target flow rate PVx is changed in the middle. However, the valve opening degree acquisition unit 3 determines whether or not the fluid flow rate is maintained at the target flow rate PVx. During the period of <ΔT), the target flow rate PVx needs to be maintained at the same value. When the target flow rate PVx is changed during the fixed time t, the valve opening MV cannot be acquired.
また、流量上限推定部4は、式(9)、式(10)の代わりに、式(12)、式(13)を用いてゲインKと流量上限値PVhを算出するようにしてもよい。式(12)、式(13)の係数A,B,Cは、規定の値として流量上限推定部4に設定されている。この係数A,B,Cを把握するためには、例えば流量制御装置の流量試験を事前に行なうようにすればよい。 Further, the flow rate upper limit estimation unit 4 may calculate the gain K and the flow rate upper limit PVh using the equations (12) and (13) instead of the equations (9) and (10). The coefficients A, B, and C in the equations (12) and (13) are set in the flow rate upper limit estimation unit 4 as specified values. In order to grasp the coefficients A, B, and C, for example, a flow rate test of the flow rate control device may be performed in advance.
また、本実施例では、図3に示した構成を全て流量制御装置(マスフローコントローラ)内に設けているが、これに限るものではない。バルブ開度取得部3と流量上限推定部4と推定結果出力部5とをメンテナンス判断指標推定装置として、上位機器(例えばプログラマブルロジックコントローラPLC)に設け、流量計測部1と流量制御部2とを含む一般的なマイクロフローコントローラと組み合わせて使用するようにしてもよい。 Further, in this embodiment, all the configurations shown in FIG. 3 are provided in the flow rate control device (mass flow controller), but the present invention is not limited to this. The valve opening degree acquisition unit 3, the flow rate upper limit estimation unit 4 and the estimation result output unit 5 are provided in a host device (for example, a programmable logic controller PLC) as a maintenance judgment index estimation device, and the flow rate measurement unit 1 and the flow rate control unit 2 are provided. You may make it use in combination with the common microflow controller containing.
本実施例で説明した流量制御装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。同様に、バルブ開度取得部3と流量上限推定部4と推定結果出力部5とからなるメンテナンス判断指標推定装置は、コンピュータとプログラムによって実現することができる。各々の装置のCPUは、各々の記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。これにより、本実施例のメンテナンス判断指標推定方法を実現することができる。 The flow rate control apparatus described in the present embodiment can be realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. Similarly, the maintenance determination index estimation device including the valve opening degree acquisition unit 3, the flow rate upper limit estimation unit 4, and the estimation result output unit 5 can be realized by a computer and a program. The CPU of each device executes the processing described in the present embodiment in accordance with a program stored in each storage device. Thereby, the maintenance judgment index estimation method of the present embodiment can be realized.
本発明は、流量制御装置とその関連機器を管理する技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a technique for managing a flow control device and related equipment.
1…流量計測部、2…流量制御部、3…バルブ開度取得部、4…流量上限推定部、5…推定結果出力部、40…ゲイン算出部、41…流量上限算出部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow measurement part, 2 ... Flow control part, 3 ... Valve opening degree acquisition part, 4 ... Flow volume upper limit estimation part, 5 ... Estimation result output part, 40 ... Gain calculation part, 41 ... Flow rate upper limit calculation part
Claims (10)
前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度とに基づいて、この取得の時点で前記バルブの開度が上限に到達したと仮定した場合の流量上限値を、流量制御装置のメンテナンス判断指標として推定するように構成された流量上限推定部とを備えることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 A valve opening degree acquisition unit configured to acquire the opening degree of the valve when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate during flow rate control for controlling the flow rate of the fluid using a valve. When,
Based on the function that approximates the relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid, and the opening of the valve acquired by the valve opening acquisition unit, the opening of the valve at the time of acquisition is A maintenance determination index estimation device comprising: a flow rate upper limit estimation unit configured to estimate a flow rate upper limit value when it is assumed that the upper limit has been reached as a maintenance determination index of the flow control device.
前記流量上限推定部は、前記流量上限値に対応する前記バルブの開度の上限を100%とすることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to claim 1,
The flow rate upper limit estimation unit sets the upper limit of the valve opening corresponding to the flow rate upper limit value to 100%, and the maintenance determination index estimation device.
前記関数は、少なくとも、前記バルブの開度に関する項と、この項に乗算される数値であるゲインとによって定義され、
前記流量上限推定部は、前記ゲインが時間の経過に伴って減少すると仮定したときに前記関数から得られる数式と、前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度とに基づき、前記流量上限値を推定することを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to claim 1 or 2,
The function is defined by at least a term relating to the opening of the valve and a gain which is a numerical value multiplied by the term,
The flow rate upper limit estimator is based on the mathematical formula obtained from the function when the gain is assumed to decrease with time, and the valve opening obtained by the valve opening obtaining unit, A maintenance judgment index estimation device for estimating a flow rate upper limit value.
前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が指数関数で表されることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to claim 3,
The function is a function that approximates a non-linear relationship between the opening degree of the valve and the flow rate of the fluid, and a term relating to the opening degree of the valve is represented by an exponential function. .
前記関数は、前記バルブの開度と前記流体の流量との非線形な関係を近似した関数であり、前記バルブの開度に関する項が分数関数で表されることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to claim 3,
The function is a function that approximates a non-linear relationship between the opening degree of the valve and the flow rate of the fluid, and a term relating to the opening degree of the valve is expressed by a fractional function. .
前記流量上限推定部は、
前記流量上限値を推定しようとする現時点で前記バルブ開度取得部によって取得された前記バルブの開度と前記目標流量とに基づいて、現時点の前記ゲインを算出するゲイン算出部と、
このゲイン算出部によって算出されたゲインに基づいて、前記流量上限値を算出する流量上限算出部とから構成されることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to any one of claims 3 to 5,
The flow rate upper limit estimator is
A gain calculation unit for calculating the current gain based on the valve opening and the target flow rate acquired by the valve opening acquisition unit at the current time to estimate the flow rate upper limit;
A maintenance determination index estimation device comprising: a flow rate upper limit calculation unit that calculates the flow rate upper limit value based on the gain calculated by the gain calculation unit.
前記流量上限推定部によって推定された流量上限値を数値表示する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to any one of claims 1 to 6,
The maintenance judgment index estimation device further comprising an estimation result output unit that numerically displays the flow rate upper limit value estimated by the flow rate upper limit estimation unit.
前記流量上限推定部によって推定された流量上限値が予め規定された閾値未満になったときに、警報を発する推定結果出力部をさらに備えることを特徴とするメンテナンス判断指標推定装置。 In the maintenance judgment index estimation device according to any one of claims 1 to 6,
A maintenance judgment index estimation device further comprising an estimation result output unit that issues an alarm when a flow rate upper limit estimated by the flow rate upper limit estimation unit becomes less than a predetermined threshold value.
前記流路に設けられたバルブと、
前記流量計測部によって計測された前記流量と予め規定された目標流量とが一致するように前記バルブを操作する流量制御部と、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のメンテナンス判断指標推定装置とを備え、
前記メンテナンス判断指標推定装置の前記バルブ開度取得部は、前記流路に設けられた前記バルブの開度を取得することを特徴とする流量制御装置。 A flow rate measurement unit for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path;
A valve provided in the flow path;
A flow rate control unit that operates the valve so that the flow rate measured by the flow rate measurement unit matches a predetermined target flow rate; and
The maintenance judgment index estimation device according to any one of claims 1 to 8,
The valve opening degree obtaining unit of the maintenance judgment index estimating device obtains an opening degree of the valve provided in the flow path.
前記バルブの開度と前記流体の流量との関係を近似した関数と、前記第1のステップによって取得された前記バルブの開度とに基づいて、この取得の時点で前記バルブの開度が上限に到達したと仮定した場合の流量上限値を、流量制御装置のメンテナンス判断指標として推定する第2のステップとを含むことを特徴とするメンテナンス判断指標推定方法。 A first step of acquiring an opening of the valve when the flow rate of the fluid is maintained at a predetermined target flow rate during flow rate control for controlling the flow rate of the fluid using a valve;
Based on a function that approximates the relationship between the opening of the valve and the flow rate of the fluid, and the opening of the valve acquired by the first step, the opening of the valve is at the upper limit at the time of acquisition. And a second step of estimating a flow rate upper limit value as a maintenance determination index of the flow rate control device.
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