專利名稱：真空試驗儀器自動泵抽系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種材料和物理科學領域中使用的的真空儀器點控制系統，具體
地說是一種真空試驗儀器自動泵抽系統。
背景技術：
真空儀器是在材料科學、物理科學領域中已廣泛使用的實驗和制備儀器，其功能 就是能夠讓實驗者在其提供的真空條件下進行科學試驗，而整個真空條件獲得的過程需要 耗費一定時間，通常我們的儀器都是由試驗人員人工操作的，這樣將占用實驗者相當一部 分的精力和時間，并且也經常因為沒有明確的控制規則造成人為誤操作而損壞真空部件， 帶來巨大損失。安裝不便，以往的人工操作多采用繼電器邏輯，大量繼電器的使用給安裝盒 接線都帶來很大不便；擴展性差，當一個實驗儀器包含多個真空系統，而每個真空系統在工 作時，又是時而連用時而相對獨立的，以往的設計都要從新加入大量的繼電器電路，增加了 設計裝配的工作量。
實用新型內容針對現有技術中存在的上述不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種
可避免誤操作的真空試驗儀器自動泵抽系統。 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是 本實用新型一種真空試驗儀器自動泵抽系統包括PLC及工控機，其中 PLC，為主控制部件，其輸入端接收現場傳感器信號，與工控機進行通訊連接，輸出
信號經驅動電路送至現場設備； 工控機，為PLC的上位機，實現人機交互，對PLC中的控制程序進行編程，通過PLC 對現場設備實施控制。 所述現場設備包括機械泵、分子泵、真空板閥、旁抽閥、進氣閥以及電磁閥；所述傳 感器包括閥體自帶的反饋部件，其信號線接于PLC的輸入端，分別用于檢測閥門開關是否 到位。 實用新型采用以下控制方法運行 設備上電，程序初始化； 采集傳感器數據，判斷各設備狀態和當前設備的真空度； 設備采用獨立控制還是自動聯動控制； 如果采用獨立控制操作，則在得到具體設備的動作指令后，判斷其動作的條件是 否成立，成立則執行，否則不執行； 如果采用自動聯動控制，則啟動真空自動聯動控制程序。 所述自動聯動控制程序包括以下步驟 開啟機械泵； 判斷真空室的真空度是否小于20Pa ;
3[0018] 如果小于20Pa，則依次打開電磁閥，開啟分子泵，打開真空閥板； 判斷真空室是否到達規定的真空度？ 如果達到規定的真空度，則完成本次真空操作。 如果沒達到規定的真空度，則返回判斷真空室是否到達規定的真空度步驟。 如果真空室的真空度高于20Pa，則進行粗抽控制，然后轉至判斷真空室的真空度
是否小于20Pa步驟。 所述粗抽控制的步驟為 啟動機械泵； 打開旁抽閥； 判斷真空室的真空度是否小于20Pa ; 如果真空室的真空度小于20Pa，則完成此次粗抽操作。 如果選擇獨立控制，則各設備按以下規則互鎖 開啟真空板閥之前，檢測旁抽閥的狀態應為打開(關閉)，真空度不能高于20Pa ; 開啟旁抽閥之前，檢測機械泵的狀態應為開啟，真空板閥和進氣閥的狀態應為關 閉； 開啟分子泵之前檢測機械泵的狀態應為開啟，電磁閥的狀態應為打開，真空板閥 的狀態應為關閉，進氣閥的狀態應為關閉，旁抽閥的狀態應為關閉； 開啟進氣閥之前，真空板閥和旁抽閥的狀態應為關閉。 本實用新型具有以下有益效果及優點 1.有效避免了誤操作。本實用新型無論在自動聯動控制還是獨立控制過程中，各 部件按照一定規則互鎖，可以有效避免人為誤操作的發生，不會在實驗過程中帶來損壞真 空部件等不必要的損失。 2.方便操作。本實用新型中，多部件可以根據實驗需要和視現場情況，即可聯動控 制，也可獨立控制。 3.方便維護和擴展。本實用新型采用可編程控制器作為主控制部件，方便了維護 和擴展，同時便于實現與PC、工控機、筆記本電腦等的通訊。
圖1為本實用新型系統框圖； 圖2為本實用新型采用的方法總流程圖； 圖3為本實用新型獨立控制下打開真空板閥的控制流程圖； 圖4為本實用新型獨立控制下打開旁抽閥的控制流程圖； 圖5為本實用新型獨立控制下啟動分子泵的控制流程圖； 圖6為本實用新型獨立控制下打開進氣閥的控制流程圖； 圖7為本實用新型"粗抽"自動控制流程圖； 圖8為本實用新型獲得"本底"真空的自動控制流程圖； 圖9為本實用新型獲得"極限"真空的自動控制流程圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型真空試驗儀器自動泵抽系統包括PLC及工控機，其中PLC 為主控制部件，其輸入端接收現場傳感器信號，與工控機進行通訊連接，輸出信號經驅動電 路送至現場設備；工控機為PLC的上位機，實現人機交互，對PLC中控制程序的編程，通過 PLC對現場設備實施控制。 現場設備包括機械泵、分子泵、真空板閥、旁抽閥、進氣閥以及電磁閥，其中旁抽泵 安裝于真空腔體側壁，用波紋管連接到機械泵，用于粗抽時使用；真空板閥在真空室和分子 泵之間，分子泵通過電磁閥、波紋管連接到機械泵上；進氣閥安裝在真空室側壁上，用于通 入試驗所用的反應氣體；電磁閥是分子泵和機械泵之間的閥門，當分子泵開啟時，該閥門要 打開，確保分子泵和機械泵之間是聯通的。 傳感器包括閥體所帶的磁性傳感器，安裝于閥體中，其信號線接于PLC的輸入端， 分別用于檢測各類閥門是否開關到位。另外，還包括一些真空規管，分別安裝在真空室上， 其信號反饋給真空計，用于測量當前真空度。上位機與真空計通訊，讀取真空度，再由上位 機傳給PLC。 如圖2所示，本實用新型通過以下方法實現其控制過程 設備上電，程序初始化； 采集傳感器數據，判斷各設備狀態和當前設備的真空度； 設備采用獨立控制還是自動聯動控制； 如果采用獨立控制操作，則在得到具體設備的動作指令后，判斷其動作的條件是 否成立，成立則執行，否則不執行； 如果采用自動聯動控制，則啟動真空自動聯動控制程序。 如圖8、9所述自動聯動控制程序包括以下步驟 開啟機械泵； 判斷真空室的真空度是否小于20Pa ; 如果小于20Pa，則依次打開電磁閥，開啟分子泵，打開真空閥板； 判斷真空室是否到達規定的真空度； 如果達到規定的真空度，則完成本次真空操作。 如果沒達到規定的真空度，則返回判斷真空室是否到達規定的真空度步驟； 如果真空室的真空度大于20Pa，則進行粗抽控制，然后轉至判斷真空室的真空度 是否小于20Pa步驟。 所述規定的真空度包括"本底"真空(即平時實驗需要的真空)和"極限"真空(即
設備的性能指標，需定期檢驗)。 如圖7所示，所述粗抽控制包括以下步驟 啟動機械泵； 打開旁抽閥； 判斷真空室的真空度是否小于20Pa ; 如果真空室的真空度小于20Pa，則完成此次粗抽操作； 否則接續判斷真空室的真空度是否小于20Pa。 當選擇獨立控制時，各設備按以下規則互鎖[0071] 如圖3所示，開啟真空板閥之前，檢測旁抽閥的狀態應為關閉，真空度不能高于于 20Pa，否則會損壞分子泵； 如圖4所示，開啟旁抽閥之前，檢測機械泵的狀態應為開啟，真空板閥和進氣閥的 狀態應為關閉； 如圖5所示，開啟分子泵之前，檢測機械泵的狀態應為開啟，電磁閥的狀態應為打
開，真空板閥的狀態應為關閉，進氣閥的狀態應為關閉，旁抽閥的狀態應為關閉； 如圖6所示，開啟進氣閥之前，檢測真空板閥和旁抽閥的狀態應為關閉，當分子泵
和機械泵同時工作時，機械泵不能先于分子泵關閉。 粗抽就是用機械泵粗略的抽一次真空，為獲得下一級真空打下一個基礎。粗抽是 通過機械泵和旁抽閥來完成的，粗抽時，系統打開機械泵和旁抽閥，這時，真空板閥和電磁 閥是關閉的，當真空度小于20Pa時，粗抽完成。 本底真空是在粗抽的基礎上再達到一個較高的真空度，以便進行試驗，當真空度 小于20Pa時，系統關閉旁抽閥開啟電磁閥，分子泵，真空板閥，在到達本底真空時(本底真 空一般由用戶定義，但要低于極限真空)，即完成本底真空抽氣過程。 極限真空是系統的主要的性能指標，是系統所能達到的最高真空度，當真空度小 于20Pa時，系統開啟電磁閥，分子泵，板閥，在到達極限真空時(不同的儀器極限真空的指 標也不同，由用戶定義)，即完成極限真空抽氣過程。 本實施例中，PLC(可編程控制器)采用愛默生EC10系列PLC，是愛默生公司推出
的一款微型PLC，結構小巧，高配置，大容量，速度快，集成模擬量輸入輸出，程序容量達到
12K，基本指令只需0. 3ii S，可擴展4個模塊；具有強大的定位和高速處理能力，定位指令實
現對機器設備的位置控制，可變速脈沖輸出，包絡線脈沖輸出功能，實現對伺服或步進電機
的多段變速控制，6路高速脈沖輸入，最大頻率50KHz， 2路lOOKHz告訴脈沖輸出。 EC10系列PLC支持通訊中端，脈沖中斷，試點中斷，并可設定中斷優先級，實現高
級控制；支持ECBusN:N網絡通訊協議，支持OPC服務，提供Profibus-DP從站通訊模塊；支
持MODBUS網絡，掌上電腦，遠程撥號三種編程方式，方便維護和調試；提供特殊功能模塊組
態，變頻器通訊指令，是復雜的編程簡單化，提供系統配置驗證工具，方便用戶擴展配置；超
寬電壓設計，三防處理，輸入濾波及掉電保護功能，確保PLC更加穩定可靠。 工控機即上位機工作軟件用VC編寫，上位機軟件可以實現對部件的單獨操作，也
可以根據工藝需要制定工藝流程，實現自動控制；對工藝過程有記錄，和報警提示，并可以
對工藝文件進行保存和載入。
權利要求一種真空試驗儀器自動泵抽系統，其特征在于包括PLC及工控機，其中PLC，為主控制部件，其輸入端接收現場傳感器信號，與工控機進行通訊連接，輸出信號經驅動電路送至現場設備；工控機，為PLC的上位機，實現人機交互，對PLC中的控制程序進行編程，通過PLC對現場設備實施控制。
2. 按權利要求1所述的真空試驗儀器自動泵抽系統，其特征在于所述現場設備包括機械泵、分子泵、真空板閥、旁抽閥、進氣閥以及電磁閥。
3. 按權利要求1所述的真空試驗儀器自動泵抽系統，其特征在于所述傳感器包括閥體自帶的反饋部件，其信號線接于PLC的輸入端，分別用于檢測各類閥門開關是否到位。
專利摘要本實用新型涉及一種真空試驗儀器自動泵抽系統，系統包括PLC，其輸入端接收現場傳感器信號，與工控機進行通訊連接，輸出信號經驅動電路送至現場設備；工控機為PLC的上位機，對PLC中的控制程序進行編程，通過PLC對現場設備實施控制；所述現場設備包括機械泵、分子泵、真空板閥、旁抽閥、進氣閥以及電磁閥；所述傳感器包括閥體自帶的反饋部件，分別用于檢測各類閥門開關是否到位。本實用新型可以有效避免人為誤操作的發生，不會帶來損壞真空部件等不必要的損失，方便維護和擴展。
文檔編號F04B49/06GK201443487SQ200920016189
公開日2010年4月28日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者戚暉, 林秀清, 耿達 申請人:中國科學院沈陽科學儀器研制中心有限公