专用PLC特点： 优势： SECS/GEM既然是PLC模块，自然有一般IO和控制模块 缺点： SECS/GEM PLC性能低，既然要具备那么多功能，MCU能处理多少样东西 SECS/GEM 价格高昂 SECS/GEM 数据个数不能超过100个 SECS/GEM 还需专业的人员进行编写SECS。后续PLC只能使用同型号PLC。金南瓜SECS/GEM模块 随心所欲选择PLC，无论是西门子、三菱、倍福都支持 无需人员维护SECS。

陈小飞 谢政华 汪昌来

摘  要： 为实现半导体设备接入工厂信息化管理平台，提出一种半导体设备通讯标准SECS/GEM协议的实现方法。通过对协议的整体分析，将各层协议的通讯状态合并，并在动态链接库中实现状态间的转换，应用程序通过调用动态链接库的方式实现与设备本身特性相关的协议。详述了动态链接库的实现方法，实测结果验证了方法的有效性，具有良好的实用性和可移植性，适应于各种半导体设备的联网实现。

关键词： SECS/GEM;半导体设备通讯标准;半导体协议;设备联网

Sockets库可方便的以异步方式实现TCP/IP服务器端程序[5-6]。首先利用Socket（）构造函数创建服务器端套接字实例，并绑定到本系统特定的地址。再用Listen（）启动监听客户端请求连接的线程。本设计作为设备端，设定最多允许一个客户端的连接，当监听到客户端连接后，建立连接并用BeginReceive（）回调函数异步接收客户端的数据。当连接线路发生异常或客户端主动断开连接时，释放此连接，便于接收新的客户端连接。如收到正常的数据，解包成HSMS格式的数据，调用进一步的数据处理函数。

在处理解包后的HSMS数据帧时，根据帧头数据SType的值的不通，执行不同的程序段。当SType不等于0时，表示HSMS控制命令，进行HSMS控制命令的解析。当SType=0时，即为数据消息，将数据进一步解包成SECS-II格式的数据，根据SECS-II命令的种类，将与协议通讯状态相关的命令直接解析与回复，其余命令以事件委托的方式交由应用程序完成解析与回复。其中允许最高权限的ON-LINE/REMOTE由界面进行设定。正常命令处理的状态转换表如表1所示。

在通讯过程中难免由于网络传输原因或消息阻塞导致通讯的异常，这些网络传输的异常超时，也将导致通讯状态的变化。在程序中增加100 ms的定时器，用于实现超时处理。根据超时时间的定义，对各种异常超时处理的状态转换表如表2所示。

应用程序调用的动态链接库控件的属性页如图4所示，本设计动态链接库与应用程序交互的接口如下。

（1）输入参数：包括本机IP地址、端口号，本设备ID号（Device ID）、超时域值T3、T5、T6、T7、T8，定时发送心跳包的时间TLinkTest，在Selected状态下如未建立通讯的定时发送S1F13命令的定时器TGEM。

（2）输出接口：设计了两个事件委托向应用程序发送消息：打印消息事件和SECS-II消息处理  事件。

（3）可被直接访问的公有变量：包括当前的通讯状态标志、服务器是否在运行标志。

（4）可被直接调用的共有函数：包括通讯的启用、停止函数，SECS-II命令的发送函数。

应用程序通过调用动态链接库的方式接收主机发送的SECS-II格式的消息。GEM定义了从主机方看到的半导体设备的行为，定义了哪些SECS-II消息在何种状态下被使用。应用程序根据当前的通讯状态，按照GEM所指定的规范与功能需求处理或回复主机的SECS-II消息[7]，一般具备如下的功能及通讯处理能力[8][9]。

（1）建立連接（动态链接库实现）;

（2）资料收集：具体分为时间告知、动态事件回报规划、变数资料收集、追踪资料收集、极限监控、状态资料收集、线上辨识等;

（3）警报管理：是主机可以通告与管理在设备上锁发生的紧急情况;

（4）远端控制：提供主机一个比设备更高的控制权限;

（5）其他功能：如设备常数、制程程式管理、材料搬移、设备终端服务、错误讯息、时间等。

ID与本设计的设备端的配置对应。建立连接后，主机端和设备端通讯过程的测试打印信息如图5所示。设备端调用动态链接库，配置输入参数后调用启动函数，无需再添加任何代码即可自动完成与主机端通讯状态的转换，同时将SECS-II协议层与设备通讯状态无关的消息传送给应用程序进一步的处理。

SECS/GEM是半导体行业里广泛应用的标准，也是半导体行业发展的趋势所在。本文将SECS/ GEM协议的与通讯状态相关的协议实现封装在动态链接库中，在应用程序中实现与设备本身特性相关的协议，这种将协议分开实现的方法，可快速实现不同半导体设备的联网功能，具有良好的移植性，可广泛应用于半导体设备的联网实现。

[1]龚荟卓. 半导体生产设备信息化管理系统设计与实现[D]. 大连： 大连理工大学， 2016.

[5]戴宁. 基于TCP/IP协议的网络通信服务器设计[D]. 西安： 西安电子科技大学， 2014.

[6]王延辉， 姜建国， 王宇. 基于GEM/SECS协议的数据采集系统设计与实现[J]. 计算机工程与设计， 2018（12）： .

[8]张旭华. 基于SECS/GEM协议的芯片焊线机监控系统的实现[D]. 成都： 电子科技大学， 2014.

[9]魏秋雨. 基于SECS/GEM标准的半导体封测设备RMS系统设计与实现[D]. 南京： 东南大学， 2018.

本发明涉及半导体制造过程中的自动化控制技术领域,具体地说是一种SECS/GEM消息交换设备,应用于半导体设备与主机之间的通信中,其中,包括:配置文件管理器,设备端SECS/GEM驱动器,设备消息缓存器,主机端SECS/GEM驱动器,主机消息缓存器和转发器.本发明还涉及一种SECS/GEM消息交换方法.采用本发明的设备和方法,可以实现一台半导体设备连接多个主机,使一台半导体设备可以同时与多个主机同时通信,增加了消息交换的速度,提高了生产效率;在有多个上层系统的情况下可以有效解耦,使得各上层系统耦合度最低,便于系统维护;降低了EAP系统的压力,同时也缩短了上层系统在数据接收时的延迟.