插板閥控制真空度系統及其控制方法與流程

本發明涉及一種真空度控制技術，具體涉及一種插板閥控制真空度系統及其控制方法。

背景技術：

在科學技術研究和工業生產中，有時需要合適的真空環境，也就是在一密閉的真空腔室內，首先應該通過抽氣去除其中的雜質離子，然后通入合適的反應氣體，但反應所需的粒子必須在一個合適的濃度范圍內，也就是要保證有合適的真空度，才能使保證實驗的正確性和生產出合格的產品。要使真空度在一個合適的范圍內，目前一般采用恒定真空容器的進氣量，通過采用質量流量計來控制進氣量，從而來控制真空度，此方法存在以下缺陷：

1)質量流量計的最高分辨率大約為1/1000，精度較低，無法對進氣量進行非常精確的控制；

2)真空腔室的出口大小往往會調節到最大，此時需要大量的工藝氣體輸入才能達到合適的真空度，同時也會有大量的工藝氣體排出。

技術實現要素：

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種插板閥控制真空度系統及其控制方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種插板閥控制真空度系統，包括真空腔室、PLC、真空規管和計算機，所述真空腔室的進氣口和出氣口分別設置有流量計和真空抽氣機組，所述真空抽氣機組與所述真空腔室之間的管路中設置有采用步進電機驅動的電動插板閥，所述真空規管的真空度檢測口與所述真空腔室內部連通，所述真空規管的檢測信號輸出端與所述PLC的真空度檢測信號輸入端連接，所述PLC與所述計算機通信連接，所述PLC的控制信號輸出端與所述電動插板閥的電機控制信號輸入端連接。

根據上述插板閥控制真空度系統得出的控制方法，具體包括以下步驟：

A1：設定真空度值，用戶以指數形式在計算機上設定所需要的真空度值；

A2：抽真空，向真空腔室內通入工藝氣體，流量計處所顯示的流量保持恒定，通過真空抽氣機組將空腔室內的氣體持續抽出；

A3：真空度信息檢測，利用真空規管檢測真空腔室內的真空度信息并以模擬電壓信號的形式傳輸給PLC；

A4：真空度信息處理，PLC對模擬電壓信號的真空度信息進行濾波和AD變換，并以數字信號的形式傳輸給計算機；

A5：數字信號解碼，計算機對數字真空度信號進行解碼處理后以指數形式在顯示器上顯示出來；

A6：真空度對比，計算機將所獲取到的指數形式的當前真空度值與所設定的真空度值做對比，如果兩個真空度值的差值等于0，則跳轉至步驟A9，如果兩個真空度值的差值不等于0，則繼續執行步驟A7；

A7：控制信息的計算，根據兩個真空度值的差值計算出此時電動插板閥的步進電機需要移動的位移、方向和速度；

A8：電動插板閥的控制，計算機將對電動插板閥的位移、方向和速度控制信息傳輸給PLC，PLC將控制信息轉換為脈沖信號和方向信號并傳遞給電動插板閥的步進電機，電動插板閥在步進電機的作用下閥口大小開始變化，從而對真空腔室內的真空度進行調節，真空度調節后跳轉至步驟A3；

A9：整個真空度系統的進氣量與出氣量達到動態平衡，并維持該平衡。

本發明的有益效果在于：

1)采用以步進電機驅動的電動插板閥控制出氣量，通過調節步進電機的細分數和傳動齒輪比，最高分辨率可達1/100000以上，由于分辨率提高，通過反饋方式控制真空度時，精度也會得到提高；

2)即使輸入較少量的工藝氣體，系統也會自動縮小出口的大小，從而減少工藝氣體輸入和輸出，做到既節約又環保。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意框圖；

圖2是本發明的控制流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

如圖1所示，本發明包括真空腔室、PLC、真空規管和計算機，真空腔室的進氣口和出氣口分別設置有流量計和真空抽氣機組，真空抽氣機組與真空腔室之間的管路中設置有采用步進電機驅動的電動插板閥，真空規管的真空度檢測口與真空腔室內部連通，真空規管的檢測信號輸出端與PLC的真空度檢測信號輸入端連接，PLC與計算機通信連接，PLC的控制信號輸出端與電動插板閥的電機控制信號輸入端連接。

如圖2所示，本發明具體包括以下控制步驟：

A1：設定真空度值，用戶以指數形式在計算機上設定所需要的真空度值；

A2：抽真空，向真空腔室內通入工藝氣體，流量計處所顯示的流量保持恒定，通過真空抽氣機組將空腔室內的氣體持續抽出；

A3：真空度信息檢測，利用真空規管檢測真空腔室內的真空度信息并以模擬電壓信號的形式傳輸給PLC；

A4：真空度信息處理，PLC對模擬電壓信號的真空度信息進行濾波和AD變換，并以數字信號的形式傳輸給計算機；

A5：數字信號解碼，計算機對數字真空度信號進行解碼處理后以指數形式在顯示器上顯示出來；

A6：真空度對比，計算機將所獲取到的指數形式的當前真空度值與所設定的真空度值做對比，如果兩個真空度值的差值等于0，則跳轉至步驟A9，如果兩個真空度值的差值不等于0，則繼續執行步驟A7；

A7：控制信息的計算，根據兩個真空度值的差值計算出此時電動插板閥的步進電機需要移動的位移、方向和速度；

A8：電動插板閥的控制，計算機將對電動插板閥的位移、方向和速度控制信息傳輸給PLC，PLC將控制信息轉換為脈沖信號和方向信號并傳遞給電動插板閥的步進電機，電動插板閥在步進電機的作用下閥口大小開始變化，從而對真空腔室內的真空度進行調節，真空度調節后跳轉至步驟A3；

A9：整個真空度系統的進氣量與出氣量達到動態平衡，并維持該平衡。

本發明所述插板閥控制真空度系統及其控制方法，當實際的真空度比用戶設定的真空度大，此時需要增大插板閥的開度，以增加抽氣速度，使實際真空度減小；反之，當實際真空度比用戶設定的真空度小，此時需要減小插板閥的開度，以減小抽氣速度，使實際真空度增大；當實際真空度與設定的真空度相差較大時，需加快電動插板閥的移動速度，以減少調節所需的時間，當實際真空度與設定真空度相差較小時，需緩慢調節插板閥的移動速度，以提高控制的精度，并且避免震蕩的發生。當實際真空度與用戶設定的真空度相同時，此時真空腔室內的進氣量與出氣量維持一個動態平衡，即達到用戶所需的真空度。

在整個真空度系統運行過程中，如果條件發生變化，如在計算機上重新設定一個新的真空度值或者由于生產過程的進行而導致真空度發生變化，此時系統會重新比較實際真空度值和所設定的真空度值之間的差異，并移動插板閥的閥板，改變開口大小，直至實際真空度值和所設定的真空度值之間的差值等于0，真空腔室的進氣量與出氣量達到一個新的動態平衡，并維持該平衡。

本發明專利采用恒定真空容器的進氣量，通過控制出氣量來控制真空度，即在恒定進氣量的情況下，通過控制超高真空電動插板閥的閥板位置，也就是閥門出口的大小，來控制出氣量。當進氣量與出氣量達到動態平衡時，腔室內的真空度也就趨于恒定。

本發明主要有以下兩個優點：

一是控制精度高。采用以步進電機驅動的電動插板閥控制出氣量時，通過調節步進電機的細分數和傳動齒輪比，最高分辨率可達1/100000以上，由于分辨率提高，通過反饋方式控制真空度時，精度也會得到提高。

二是能夠節約工藝氣體，同時減少廢氣的排放。即使輸入較少量的工藝氣體，系統也會自動縮小出口的大小，從而減少工藝氣體輸入和輸出，做到既節約又環保。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍內。