具体实施方式

根据本发明的实施例的包括多个模块化加热器单元MH-n的加热系统1在本文参照附图进行描述。

如图1中所示，本实施例中的加热系统1包括第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3。将领会的是，加热系统1可以包括少于或多于三（3）个模块化加热器单元MH-n。模块化加热器单元MH-n均包括模块化加热器控制单元2-n和加热器组装件24-n。模块化加热器控制单元2-n是彼此串行连接以形成菊花链布置的个体单元。加热器组装件24-n均包括至少一个加热元件25（如图2中所示）。每个加热器组装件24-n由模块化加热器控制单元2-n中的一个所控制。在使用中，模块化加热器控制单元2-n被配置成提供对加热器组装件24-n中的每一个的独立控制。

加热系统1包括用于控制模块化加热器单元MH-n的操作的监督控制单元3。在模块化加热器控制单元2-n中的每一个与监督控制单元3之间了建立主-从关系。监督控制单元3作为用于控制从模块化加热器单元MH-n中的每一个的主设备而操作。监督控制单元3可以共同地控制模块化加热器单元MH-n，例如针对模块化加热器单元MH-n设置共同的加热速率，和/或针对模块化加热器单元MH-n设置共同的目标温度。监督控制单元3还可以彼此独立地控制模块化加热器单元MH-n，例如针对模块化加热器单元MH-n中的每一个设置离散的加热速率，和/或针对模块化加热器单元MH-n中的每一个设置离散的目标温度。

加热系统1可操作以控制用于将过程气体传送到减除设备5的排气系统4的温度。排气系统4可以例如被提供以输送从化学气相沉积（CVD）过程排出的沉积气体和相关联的粉末。加热系统1被配置成控制排气系统4的温度，以确保化合物保持挥发性，从而防止或抑制可能部分或完全阻塞排气系统4的固体的积累。将理解的是，加热系统1可以用于其他工业过程中。

如图1中所示，排气系统4包括导管6。导管6采用由金属（诸如，不锈钢）组成的管的形式。导管6可以例如包括具有40毫米内径和10米或更长长度的DN40管。导管6可以遵循回旋路径。导管6形成了用于将排气气体传送到减除设备5的基本上连续的流体路径。导管6可以由单个长度的导管构成。然而，导管6通常包括以流体紧密（fluid-tight）的方式结合在一起的多个子区段6-1、6-2。导管6可以包括一个或多个弯道，以提供至减除设备5的所需连接。排气系统4具有入口7和出口8。入口耦合件9被提供在入口7处；并且出口耦合件10被提供在出口8处。出口耦合件10将排气系统4连接到减除设备5。入口和出口耦合件9、10均包括用于与相关联部件形成流体紧密密封的O形环。可以采用其他类型的密封来形成流体紧密密封。阀11被提供在排气系统4的出口8处。在某些实施例中，可以省略阀11。阀11可选择性地操作以打开和关闭出口8。围绕导管6的外部提供了防护套12以提供热绝缘。

监督控制单元3包括监督控制器13和电源模块14。监督控制器13包括至少一个第一处理器15和系统存储器16。一组计算指令被存储在系统存储器16中。当被执行时，该计算指令使得第一处理器15执行本文中描述的（一个或多个）方法。电源模块14具有用于连接到主电力供应RMS或其他电源的电气输入17。监督控制单元3包括至少一个基础端口20。在本实施例中，基础端口20采用插座的形式。所述基础端口20或每个基础端口20被适配成连接到模块化加热器控制单元2-n中的一个。连接到基础端口20的模块化加热器控制单元2-n可以串行连接到一个或多个附加的模块化加热器控制单元2-n。每个基础端口20可以支持由模块化加热器单元MH-n中的一个或多个组成的（一个或多个）单独的链C（n）。通过提供多个基础端口20，监督控制单元3可以被配置成支持多于一个的这样的链C（n）。模块化加热器单元MH-n的每个链C（n）可以被布置成提供对单独部件或单独区域Z（n）的温度控制。提供了人机界面（HMI）22，以用于控制监督控制单元3的操作。本实施例中的HMI 22在连接到监督控制单元3的触摸屏（未示出）上实现。在一变体中，监督控制单元3可以连接到通用计算设备，诸如个人计算机。

如图1中所示，第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3包括相应的第一、第二和第三模块化加热器控制单元2-1、2-2、2-3。第一、第二和第三模块化加热器控制单元2-1、2-2、2-3以菊花链布置彼此连接。第一模块化加热器控制单元2-1连接到监督控制单元3；第二模块化加热器控制单元2-2连接到第一模块化加热器控制单元2-1；并且第三模块化加热器控制单元2-3连接到第二模块化加热器控制单元2-2。第一、第二和第三模块化加热器控制单元2-1、2-2、2-3全部具有至少基本上相同的配置。为了简洁起见，现在将详细描述第一模块化加热器控制单元2-1。将理解的是，第二和第三模块化加热器控制单元2-2、2-3具有与第一模块化加热器控制单元2-1至少基本上相同的配置。

图2中示出了第一模块化加热器单元MH-1的示意性表示。第一模块化加热器单元MH-1包括第一模块化加热器控制单元2-1和第一加热器组装件24-1。第一模块化加热器控制单元2-1包括第一模块控制器23。第一加热器组装件24-1包括第一加热元件25-1。第一加热器组装件24-1可以永久地连接到第一模块控制器23。替代地，第一加热器组装件24-1可以可移除地连接到第一模块控制器23，例如以便于维修或维护。第一模块化加热器控制单元2-1包括板载电源供应26、第一（从）端口27、第二（主）端口28、第一温度传感器29、电压传感器30、电流传感器31、控制开关32和通信单元33。第一端口27和第二端口28是互补的，以使得类似的模块化加热器控制单元2-n能够彼此连接。第一温度传感器29可以可选地被并入到第一加热器组装件24-1中。第一加热器组装件24-1可以包括一个或多个紧固件（未示出）、例如钩环紧固件（hook and loop fastener），以将第一加热元件25-1保持在适当位置。第一加热器组装件24-1可以可选地包括热绝缘元件，例如采用垫或层的形式。热绝缘元件可以被设置在第一加热元件25-1的外表面上，以减少热损失。将理解的是，可以省略热绝缘元件。在安装了第一加热元件25-1之后，可以应用单独的热绝缘元件。

本实施例中的第一加热元件25-1是电阻加热器，并且电流通过第一加热元件25-1以生成热量。第一加热元件25-1可以例如包括镍铬合金线。可以使用其他类型的第一加热元件25-1。如图3中所示，模块控制器23包括至少一个第二处理器35和第二存储器36。第二处理器35包括多个电气输入IN-n和多个电气输出OUT-n。一组计算指令被存储在第二存储器36中。当被执行时，该计算指令使得第二处理器35执行本文中描述的（一个或多个）方法。板载电源供应26为模块控制器23提供电源。板载电源供应26可以连接到主电源供应，例如来自加热器供应。替代地，第一端口27和第二端口28可以包括单独的电源线，以用于向第一模块控制器23供应功率。在另外的变体中，板载电源供应26可以包括电池。本实施例中的第一模块化加热器控制单元2-1包括用于指示操作状态的至少一个状态指示器37-n。所述状态指示器37-n或每个状态指示器37-n可以例如包括发光二极管（LED）。在本实施例中，第一模块化加热器控制单元2-1包括第一指示器37-1和第二指示器37-2。第一指示器37-1包括红色LED，该红色LED被激活以指示故障状态。第二指示器37-2包括绿色LED，该绿色LED被激活以指示正常状况。将理解的是，可以省略至少一个状态指示器37-n。

第一温度传感器29被配置成测量由第一模块化加热器控制单元2-1加热的导管6的区段的温度。本实施例中的第一温度传感器29被设置在第一加热器组装件24-1的内部上，并且被配置成接触导管6的外表面。第一温度传感器29向模块控制器23输出温度信号S1。温度信号S1被传输到第二处理器35的第一输入IN-1。电压传感器30被配置成测量去往第一加热元件25-1的电气供应的电压。电压传感器30向模块控制器23输出电压信号S2。电压信号S2被传输到第二处理器35的第二输入IN-2。电流传感器31被配置成测量去往第一加热元件25-1的电气供应的电流。电流传感器31向模块控制器23输出电流信号S3。电流信号S3被传输到第二处理器35的第三输入IN-2。可以提供第二温度传感器38来监测第一加热元件25-1的温度。第二温度传感器38可以提供故障安全功能，例如以检测第一加热元件25-1的温度是否大于预定义的阈值。替代地或附加地，可以提供热断路器（thermal cut-out）以防止第一加热元件25-1超过热极限。热断路器可以自己复位。第二温度传感器38和/或热断路器可以被并入到第一加热器组装件24-1或第一加热元件25-1中。

通信单元33被配置成传输和接收数据。本实施例中的通信单元33实现了用于串行通信的RS-485标准，尽管也可以采用其他通信协议或方法。通信单元33被图示为包括用于下游通信（例如，与链C（n）中的下一个模块化加热器控制单元2-1的通信）的第一收发器33A；以及用于上游通信（例如，与监督控制单元3或与一个或多个其他模块化加热器控制单元2-1的通信）的第二收发器33B。将理解的是，第一和第二收发器33A、33B可以被组合。通信单元33可以被并入到模块控制器23中。

第一和第二端口27、28是互补的，以使得类似的模块化加热器控制单元2-n能够彼此串行连接。第一和第二端口27、28可以例如是互补的阳端口和阴端口。被提供在监督控制单元3上的基础端口20也具有与第一端口27相同的配置，以使能实现模块化加热器控制单元2-n中的一个的连接。将理解的是，模块化加热器控制单元2-n中的任何一个可以连接到基础端口20或模块化加热器控制单元2-n中的另一个。现在将更详细地描述第一和第二端口27、28的组成。第一端口27采用插座的形式；并且第二端口28采用插塞的形式。将理解的是，第一和第二端口27、28的配置可以颠倒。

第一端口27被配置成将第一模块化加热器控制单元2-1连接到另一个类似的模块化加热器控制单元2-n。在图示的布置中，第一端口27将第一模块化加热器控制单元2-1连接到第二模块化加热器控制单元2-2。第一端口27包括多个电连接器，以用于建立与第二模块化加热器控制单元2-2的有线连接。第一端口27包括用于传输和/或接收数据的两（2）个第一通信信道A1、A2。第一通信信道A1、A2连接到第一收发器33A，以用于与第二模块化加热器控制单元2-2通信。第一端口27包括两（2）个第一电源连接器B1、B2，以用于向链C（n）中的下一个模块化加热器控制单元2-n供应功率。第二端口28被配置成将第一模块化加热器控制单元2-1连接到监督控制单元3的基础端口20（或者连接到另一个模块化加热器控制单元2-n的第一端口27）。第二端口28包括多个电连接器，以用于建立与监督控制单元3的有线连接。第二端口28包括用于传输和/或接收数据的两（2）个第二通信信道C2、C1。第二通信信道C1、C2连接到第二收发器33B，以用于与监督控制单元3通信。第二端口28包括两（2）个第二电源连接器D1、D2，以用于从电源模块14向第一加热元件25-1供应电力。在第一电源连接器B1、B2与第二电源连接器D1、D2之间维持了永久的电连接。这种布置形成了直通电路，以确保在链C（n）中的第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3中的每一个与电源模块14之间存在永久的电源连接器，而不管模块化加热器控制单元2-n中的任何一个的操作状态如何。

如本文中所描述，模块化加热器控制单元2-n具有互补的第一和第二端口27、28，以使得类似的模块化加热器控制单元2-n能够以菊花链布置彼此连接。此外，监督控制单元3包括用于与模块化加热器控制单元2-n中的一个的第二端口28连接的互补基础端口20。在使用中，模块化加热器控制单元2-n可以彼此连接或连接到监督控制单元3。监督控制单元3可以与模块化加热器控制单元2-n中的每一个进行通信。例如，监督控制单元3可以通过在模块化加热器控制单元2-n之间建立的串行连接来传输和接收数据。

模块化加热器控制单元2-n中的每一个包括模块控制器23。例如，如果多个模块化加热器控制单元2-n连接在一起，则模块控制器23使能实现加热元件24的独立控制。模块控制器23还可以被配置成检测相关联的模块化加热器单元MH-n上的故障。通信模块33可以向监督控制单元3传输故障通知。故障通知可以例如标识以下各项中的一个或多个：受影响的模块化加热器单元MH-n；故障状况；以及故障部件的部件号。模块控制器23可以控制一个或多个状态指示器37-n的操作，以指示模块化加热器单元MH-n的当前（即，瞬时）操作状态。模块控制器23根据从第一温度传感器29接收到的温度信号S1来监测导管6的温度。模块控制器23能够根据温度信号S1来控制第一加热元件25-1，例如以实现并维持目标温度。目标温度例如可以由监督控制单元3来设置。模块控制器23还可以根据电压信号S2和电流信号S3来监测供应给第一加热元件25-1的电压和电流。模块控制器23可以被配置成确定相关联的模块化加热器单元MH-n的一个或多个操作参数。例如，可以确定操作时间（运行小时）；操作温度；和/或不同温度下的操作时间。这些操作参数可以使能实现模块化加热器单元MH-n的预测性维护，例如当操作时间超过预定义的服务水平时；或者当超过温度阈值时。

监督控制单元3可以标识链C（n）中连接的模块化加热器控制单元2-n中的每一个。监督控制单元3还可以标识链C（n）中的模块化加热器控制单元2-n中的每一个的序列。例如，监督控制单元3可以确定其中第一、第二和第三模块化加热器控制单元2-1、2-2、2-3在链C（n）中连接的序列。监督控制单元3可以由此标识模块化加热器单元MH-n中的每一个，并且可选地还标识模块化加热器单元MH-n的序列。至少在某些实施例中，可以在不需要为每个模块化加热器控制单元2-n设置网络地址的情况下确定该序列，从而减少安装时间以及在安装期间发生错误的可能性。

模块化加热器控制单元2-n均具有用于与监督控制单元3通信的通信模块33。在使用中，每个模块化加热器控制单元2-n的一个或多个操作参数可以被传输到监督控制单元3。模块化加热器控制单元2-n可以均将导管6的测量温度传输到监督控制单元3。这使得导管6的单独区段6-n能够被监督，并且可以便于标识局部化问题。监督控制单元3可以标识模块化加热器控制单元2-n中的一个或多个的占空比中的漂移，例如指示导管6的区段被阻塞。监督控制单元3可以检查每个模块化加热器单元MH-n的温度，以确认遍及加热系统1的温度。这可能使能实现可以被检测和报告的安装问题（例如，缺失的热绝缘）的标识。可以记录每个区段的最低温度，例如，以生成关于导管6中的未来堵塞的可能原因的指导。

模块化加热器单元MH-n以串联布置连接在一起，以形成用于将导管6加热的链C（n）。在图1中图示的布置中，第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3彼此连接以形成第一链C（1）。监督控制单元3可以控制第一链C（1）内的第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3中的一个或多个。监督控制单元3可以针对第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3中的每一个实现相同的控制策略。例如，监督控制单元3可以设置通用加热速率；和/或设置通用目标温度。监督控制单元3还可以实现对第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3的独立控制。例如，监督控制单元3可以设置多个加热速率；和/或设置多个目标温度。独立地控制第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3的能力提供了附加的控制策略。例如，监督控制单元3可以按顺序排列第一、第二和第三模块化加热器单元MH-1、MH-2、MH-3的激活。通过在不同的时间处（例如，以交错顺序）激活第一、第二和第三模块化加热器单元M-1、MH-2、MH-3，可以平滑功率负载，从而潜在地减少峰值需求。

监督控制单元3可以可选地实现软启动序列，使得模块化加热器单元MH-n尽可能快地实现操作温度。软启动可以作为通电操作的一部分而发起或者在断电之后发起。软启动序列可以例如激活与导管6的较冷区段相关联的一个或多个模块化加热器单元MH-n，以在导管6的其他区段被加热之前执行加热。

模块化加热器单元MH-n可以均被分配到特定区域Z（n）。作为示例，图1中示出了第一区域Z（1）和第二区域Z（2）。区域Z（n）可以均包括模块化加热器单元MH-n中的一个或多个。可以为不同的区域Z（n）或相同区域Z（n）的不同子区段指定不同的目标温度。可以控制每个区域Z（n）中的模块化加热器单元MH-n，以将导管6加热到指定的目标温度。可以为每个区域指定最大功率，并且可以控制该区域Z（n）中的模块化加热器单元MH-n，以尽可能快地升高该区域的温度，但是不超过最大配置功率水平。至少在某些实施例中，这可以在提供可控限制和平滑功率需求的同时来实现。可以有可能的是升高导管6的局部化区域的温度，以尝试并“烧掉”任何残留物积聚（residue build-up）。

模块化加热器控制单元2-n可以传输指示了供应给相应加热元件24的电流和电压的信号。监督控制单元3可以确定每个模块化加热器单元MH-n的功率负载。可以确定导管6的区域Z（n）或区段的总功率负载。这可以例如使能实现进行3相供应的所有相是否同等地平衡的检查。至少在某些实施例中，可以执行检查以确保每个区域中的模块化加热器单元MH-n已经按照预期被安装并且全部已经连接。监督控制单元3可以检查由模块化加热器单元MH-n中的每一个汲取的功率。这可以便于标识技术问题，例如与热绝缘相关的技术问题。可以使用适当的报告策略来报告由监督控制单元3标识的任何这种技术问题。

将领会的是，在不脱离本申请的范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改。

本文中描述的模块化加热器控制单元2-n可以被配置成：要么通过具有高于典型操作要求的功率能力、要么通过包括双加热元件24从而在“通用电压”下操作。这将确保模块化加热器单元MH-n可以控制实际实现的温度，而与特定第一加热元件25-1的额定值无关。这可以减少或避免针对不同操作电压下对于多个部件的需要，或者可以移除对于在高压安装中使用降压变压器的需要。

参考数字