真空系統恆壓恆流調節器及其控制方法
2023-06-09 05:24:41 1
專利名稱：真空系統恆壓恆流調節器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種真空系統中的自動調節技術，具體地說是真空系統恆壓恆流調節
器及其控制方法。
背景技術：
目前的真空系統，真空度調節大多是由人工手動調節完成，而在大規模工業生產 中或者在有較高危險性的實驗中，靠人工調節是不現實的，例如在半導體鍍膜行業，化學物 理反應時間往往長達幾天，在此過程中，真空度需要保持定值，由人工手動調節存在精確度 低、效率低等問題，且容易出現誤操作，佔用人力，在一些化學物理反應中需要添加烷類等 可燃性氣體，若在手動操作時出現誤操作如反應中的可燃氣體比例過多，將會造成極為嚴 重的後果，因此採用自動調節技術勢在必行，而目尚未出現有效的自動調節方案。
發明內容
針對現有技術中存在的不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種可自動獲
得真空的真空系統恆壓恆流調節器及其控制方法。 為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是 本發明一種真空系統恆壓恆流調節器包括真空檢測單元，採集真空系統的真空 度；智能控制單元，接收真空檢測單元的信號，執行控制程序，向調節單元發送控制信號； 調節單元，接收智能控制單元的控制信號，調節真空系統的真空度。 本發明真空系統恆壓恆流調節器還具有計算機軟體單元，通過通訊接口接收智能 控制單元上傳的數據，向智能控制單元下傳控制命令進行遠程控制；所述調節單元包括步 進電機以及與該步進電機輸出軸相連的電動截流閥。 本發明一種真空系統恆壓恆流調節器的控制方法包括以下步驟
調節器上電； 判斷真空檢測單元通訊是否正常，如正常，則顯示當前真空度實測值及上一次的 設置值； 判斷當前真空系統的真空度是否小於最低真空控制值，如小於，則輸入真空度設 置值； 是否按上述設置值進行調節？ 如是，則開始調節，將電動截流閥調整到最佳起始位；
根據真空度實測值與設置值的差進行分檔； 根據分檔情況判斷調節方式，針對各調節方式分別確定相應的PID值；
按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度；
判斷是否達到真空度設置值？
如達到，則是否停止自動調節？
是則結束。
所述根據真空度實測值與設置值的差進行分檔具體為 按真空度實測值與設置值的差值大小分為粗調檔、細調檔以及微調檔。 如果不停止自動調節，則轉至按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的
開啟角度步驟，循環進行； 如果真空系統沒達到真空度設置值，則判斷電動截流閥是否達到調節所對應的極 限限位，如到達，則超出調節範圍，報警，否則轉至按當前調節方式及相應的PID值控制電 動截流閥的開啟角度步驟，循環進行； 如果當前真空系統的真空度不小於最低真空控制值，則將電動截流閥調節到全開
位置，接續輸入真空度設置值步驟； 如果真空檢測單元通訊不正常，則報錯。 本發明具有以下有益效果及優點 1.本發明提出了一種全新的真空自動調節方式，以可編程控制器等控制部件為控
制核心，可在無人條件下自動調節系統的真空度，控制精度高，也提高了效率，從根本上杜
絕了誤操作的發生，在實際的科學研究和工業化的生產中發揮了重要作用。 2.本發明延用價格低廉的步進電機作為主要執行部件，仍能夠實現高精度、高效
率的自動控制，相對現有技術中的其他真空度的控制部件，降低了生產成本。 3.本發明裝置中使用的儀器儀表類可編程控制器具有485串口通訊功能，可以與
上位機(計算機軟體單元)通信，一臺上位機能夠下掛多臺儀器儀表類可編程控制器，可以
同時通過多個電動截流閥對多室真空系統的真空度實現統一控制，簡化了控制過程，提高
了工作效率。
圖1為本發明裝置的電氣結構框圖；
圖2為本發明裝置電氣原理圖；
圖3為本發明方法控制流程具體實施例方式
如圖1所示，本發明真空系統恆壓恆流調節器包括真空檢測單元、智能控制單元 以及調節單元，其中真空檢測單元採集真空系統的真空度；智能控制單元為裝置的控制核 心，用於接收真空檢測單元的信號，執行控制程序，向調節單元發送控制信號；調節單元用 於接收智能控制單元的控制信號，調節真空系統的真空度。 本發明裝置還可具有計算機軟體單元，通過通訊接口接收智能控制單元上傳的數 據，向智能控制單元下傳控制命令進行遠程控制。本實施例中的調節單元包括步進電機以 及與該步進電機輸出軸相連的電動截流閥。 真空檢測單元可採用真空計(ZDF-5227)做為真空檢測元件，也可以採用價格較 為昂貴的皮拉尼式真空規，本實施例中選用前者，真空計的檢測探頭安裝於真空腔體中，其 信號輸出端與智能控制單元通過RS232或RS485進行串口通訊，將採集到的真空系統的真 空度傳送至智能控制單元。 智能控制單元作為核心控制部件，本實施例採用儀器儀表類可編程控制器(PANASONIC FP-E)，也可採用常規的可編程控制器(EMERS0NEC10-1006)。儀器儀表類可編
程控制器上具有操作按鍵和用於顯示當前真空度實測值和真空度設置值的顯示屏，此類可
編程控制器不需上位機即計算機軟體單元便可實現自動調節真空度的功能；而常規的可編
程控制器沒有輸入按鍵，必須以計算機軟體單元的控制作為輸入控制信號。 調節單元是本發明裝置的執行部件，由步進電機及其驅動器以及與該步進電機輸
出軸相連的電動截流閥，還包括用於檢測電動截流閥開啟和關閉位置的接近開關，其接至
可編程控制器的數字量輸入端，在本發明方法中通過兩個接近開的反饋信號判斷電動截流
閥是否達到調節所對應的極限限位。 以智能控制單元採用儀器儀表類可編程控制器為例，本發明裝置通過智能控制單 元運行控制程序來實現調節器的控制方法，具體如下 調節器上電後，首先判斷真空檢測單元通訊是否正常，如正常，則顯示當前真空度 實測值及上一次的設置值； 判斷當前真空系統的真空度是否小於最低真空控制值，如小於最低真空度控制 值，則通過可編程控制器上的操作按鍵輸入真空度設置值；
是否按上述設置值進行調節？ 如是，則開始調節，將電動截流閥調整到最佳起始位，本實施例中，從全開位向關 位方向旋轉20度做為最佳起始位； 根據真空度實測值與設置值的差進行分檔，即當差值大於lOPa為粗調檔，差值在 1 lOPa內為細調檔，差值小於1Pa為微調檔； 根據分檔情況判斷調節方式，針對各調節方式分別確定相應的PID值； 按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度，即智能控制單元根
據PID值的大小改變輸出脈衝的頻率與方向，控制步進電機的速度及旋轉方向，進一步控
制電動截流閥的開啟角度； 判斷真空系統是否達到真空度設置值？
如達到，則判斷是否停止自動調節？
是則結束； 如不停止自動調節，則轉至根據分檔情況判斷調節方式，針對各調節方式分別確 定相應的PID值步驟，循環進行； 如果真空系統沒達到真空度設置值，則判斷電動截流閥是否達到調節所對應的極 限限位，如到達，則超出調節範圍，報警，否則轉至根據分檔情況判斷調節方式，針對各調節 方式分別確定相應的PID值步驟，循環進行； 如果當前真空系統的真空度不小於最低真空控制值，則將電動截流閥調節到全開 位置，接續輸入真空度設置值步驟，此步驟是為防止在較大真空度時，開啟真空泵抽系統對 電動截流閥會產生損壞； 如果真空檢測單元通訊不正常，則報錯，本裝置不能正常使用。 本發明裝置中使用的儀器儀表類可編程控制器具有485串口通訊功能，可以與上
位機(計算機軟體單元)通信，一臺上位機能夠下掛多臺儀器儀表類可編程控制器，可以同
時通過多個電動截流閥對多室真空系統的 真空度實現統一控制。
權利要求
一種真空系統恆壓恆流調節器，其特徵在於包括真空檢測單元，採集真空系統的真空度；智能控制單元，接收真空檢測單元的信號，執行控制程序，向調節單元發送控制信號；調節單元，接收智能控制單元的控制信號，調節真空系統的真空度。
2. 按權利要求1所述的真空系統恆壓恆流調節器，其特徵在於還具有計算機軟體單 元，通過通訊接口接收智能控制單元上傳的數據，向智能控制單元下傳控制命令進行遠程 控制。
3. 按權利要求1所述的真空系統恆壓恆流調節器，其特徵在於所述調節單元包括步 進電機以及與該步進電機輸出軸相連的電動截流閥。
4. 一種真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於包括以下步驟 調節器上電；判斷真空檢測單元通訊是否正常，如正常，則顯示當前真空度實測值及上一次的設置值；判斷當前真空系統的真空度是否小於最低真空控制值，如小於，則輸入真空度設置值；是否按上述設置值進行調節？如是，則開始調節，將電動截流閥調整到最佳起始位； 根據真空度實測值與設置值的差進行分檔；根據分檔情況判斷調節方式，針對各調節方式分別確定相應的PID值；按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度；判斷是否達到真空度設置值？如達到，則是否停止自動調節？是則結束。
5. 按權利要求4所述的真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於所述根據 真空度實測值與設置值的差進行分檔具體為按真空度實測值與設置值的差值大小分為粗調檔、細調檔以及微調檔。
6. 按權利要求4所述的真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於如果不停 止自動調節，則轉至按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度步驟，循環進行。
7. 按權利要求4所述的真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於如果真空系統沒達到真空度設置值，則判斷電動截流閥是否達到調節所對應的極限限位，如到達，則超出調節範圍，報警，否則轉至按當前調節方式及相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度步驟，循環進行。
8. 按權利要求4所述的真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於 如果當前真空系統的真空度不小於最低真空控制值，則將電動截流閥調節到全開位置，接續輸入真空度設置值步驟。
9. 按權利要求4所述的真空系統恆壓恆流調節器的控制方法，其持徵在於如果真空檢測單元通訊不正常，則報錯。
全文摘要
本發明涉及一種真空系統恆壓恆流調節器及其控制方法，包括真空檢測單元，採集真空系統的真空度；智能控制單元，接收真空檢測單元的信號，執行控制程序，向調節單元發送控制信號；調節單元，接收智能控制單元的控制信號，調節真空系統的真空度；方法包括調節器上電；如真空檢測單元通訊正常，則顯示當前真空度實測值及上一次的設置值；如果當前真空系統的真空度小於最低真空控制值，則輸入真空度設置值；如按上述設置值進行調節，則將電動截流閥調整到最佳起始位；根據真空度實測值與設置值的差進行分檔分別確定相應的PID值控制電動截流閥的開啟角度。本發明可在無人條件下自動調節系統的真空度，控制精度高，也提高了效率，從根本上杜絕了誤操作的發生。
文檔編號G05D27/02GK101751056SQ200810229520
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月10日 優先權日2008年12月10日
發明者張軍 申請人:中國科學院瀋陽科學儀器研製中心有限公司