面对海外设备厂商的市场垄断和技术封锁,自主研发半导体设备既是国内半导体设备市场的迫切需求,也是国家意志的体现。本文从控制程序设计、运动性能优化、控制功能升级以及通信机制建立四个方面提出了半导体设备控制系统的优化设计方案,以半导体智能分选机下位控制系统的开发为项目背景,详细阐述了各项优化内容的设计思想和实现过程。针对传统PLC梯形图程序非结构化设计的弊端,借鉴软件工程模块化的设计思想,构建层次化的梯形图模块结构,提出了时序模块和运动模块"低耦合、高内聚"的设计方案。基于三种基本控制结构(顺序、选择和并行),设计出简单、高效以及通用的运动模型,以满足各种常见自动化控制的设计要求。伺服电机特征参数的调整以及运行精度、速度的控制决定了系统运动性能的优劣。基于PID控制原理,提出"响应优先"和"稳定优先"两种手动调节伺服参数的具体方法。以电子齿轮比设定、制振控制、齿隙误差补偿以及S型加减速控制为主体内容,介绍了提高系统运行精度、速度的实现途径。针对自主研发的半导体设备自动化程度低、异常处理机制不可靠等功能开发问题,提出了以提升设备智能数控能力和完善运行安全保护机制为核心内容的系统控制功能升级方案,以开发分选机"运动轨迹实时可控"应用功能和自动报警功能为实例展开阐述了其具体设计过程。以分选机工业通信网络设计为例,提出了 PLC与PC上位机建立"一对多"通信连接的实现方法。详细介绍了多传送缓冲器通道机制通信的基本原理和通信函数MSG-RCV的执行时序,对通信效率与PLC高速扫描周期之间的内在关系进行了分析。半导体设备控制系统的优化设计是一个综合复杂的工程问题,多方面、多角度地分析和解决最优控制问题是设计过程中的关键与核心。