插板阀控制真空度系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种真空度控制技术，具体涉及一种插板阀控制真空度系统及其控制方法。

背景技术：

在科学技术研究和工业生产中，有时需要合适的真空环境，也就是在一密闭的真空腔室内，首先应该通过抽气去除其中的杂质离子，然后通入合适的反应气体，但反应所需的粒子必须在一个合适的浓度范围内，也就是要保证有合适的真空度，才能使保证实验的正确性和生产出合格的产品。要使真空度在一个合适的范围内，目前一般采用恒定真空容器的进气量，通过采用质量流量计来控制进气量，从而来控制真空度，此方法存在以下缺陷：

1)质量流量计的最高分辨率大约为1/1000，精度较低，无法对进气量进行非常精确的控制；

2)真空腔室的出口大小往往会调节到最大，此时需要大量的工艺气体输入才能达到合适的真空度，同时也会有大量的工艺气体排出。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种插板阀控制真空度系统及其控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种插板阀控制真空度系统，包括真空腔室、PLC、真空规管和计算机，所述真空腔室的进气口和出气口分别设置有流量计和真空抽气机组，所述真空抽气机组与所述真空腔室之间的管路中设置有采用步进电机驱动的电动插板阀，所述真空规管的真空度检测口与所述真空腔室内部连通，所述真空规管的检测信号输出端与所述PLC的真空度检测信号输入端连接，所述PLC与所述计算机通信连接，所述PLC的控制信号输出端与所述电动插板阀的电机控制信号输入端连接。

根据上述插板阀控制真空度系统得出的控制方法，具体包括以下步骤：

A1：设定真空度值，用户以指数形式在计算机上设定所需要的真空度值；

A2：抽真空，向真空腔室内通入工艺气体，流量计处所显示的流量保持恒定，通过真空抽气机组将空腔室内的气体持续抽出；

A3：真空度信息检测，利用真空规管检测真空腔室内的真空度信息并以模拟电压信号的形式传输给PLC；

A4：真空度信息处理，PLC对模拟电压信号的真空度信息进行滤波和AD变换，并以数字信号的形式传输给计算机；

A5：数字信号解码，计算机对数字真空度信号进行解码处理后以指数形式在显示器上显示出来；

A6：真空度对比，计算机将所获取到的指数形式的当前真空度值与所设定的真空度值做对比，如果两个真空度值的差值等于0，则跳转至步骤A9，如果两个真空度值的差值不等于0，则继续执行步骤A7；

A7：控制信息的计算，根据两个真空度值的差值计算出此时电动插板阀的步进电机需要移动的位移、方向和速度；

A8：电动插板阀的控制，计算机将对电动插板阀的位移、方向和速度控制信息传输给PLC，PLC将控制信息转换为脉冲信号和方向信号并传递给电动插板阀的步进电机，电动插板阀在步进电机的作用下阀口大小开始变化，从而对真空腔室内的真空度进行调节，真空度调节后跳转至步骤A3；

A9：整个真空度系统的进气量与出气量达到动态平衡，并维持该平衡。

本发明的有益效果在于：

1)采用以步进电机驱动的电动插板阀控制出气量，通过调节步进电机的细分数和传动齿轮比，最高分辨率可达1/100000以上，由于分辨率提高，通过反馈方式控制真空度时，精度也会得到提高；

2)即使输入较少量的工艺气体，系统也会自动缩小出口的大小，从而减少工艺气体输入和输出，做到既节约又环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意框图；

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明包括真空腔室、PLC、真空规管和计算机，真空腔室的进气口和出气口分别设置有流量计和真空抽气机组，真空抽气机组与真空腔室之间的管路中设置有采用步进电机驱动的电动插板阀，真空规管的真空度检测口与真空腔室内部连通，真空规管的检测信号输出端与PLC的真空度检测信号输入端连接，PLC与计算机通信连接，PLC的控制信号输出端与电动插板阀的电机控制信号输入端连接。

如图2所示，本发明具体包括以下控制步骤：

A1：设定真空度值，用户以指数形式在计算机上设定所需要的真空度值；

A2：抽真空，向真空腔室内通入工艺气体，流量计处所显示的流量保持恒定，通过真空抽气机组将空腔室内的气体持续抽出；

A3：真空度信息检测，利用真空规管检测真空腔室内的真空度信息并以模拟电压信号的形式传输给PLC；

A4：真空度信息处理，PLC对模拟电压信号的真空度信息进行滤波和AD变换，并以数字信号的形式传输给计算机；

A5：数字信号解码，计算机对数字真空度信号进行解码处理后以指数形式在显示器上显示出来；

A6：真空度对比，计算机将所获取到的指数形式的当前真空度值与所设定的真空度值做对比，如果两个真空度值的差值等于0，则跳转至步骤A9，如果两个真空度值的差值不等于0，则继续执行步骤A7；

A7：控制信息的计算，根据两个真空度值的差值计算出此时电动插板阀的步进电机需要移动的位移、方向和速度；

A8：电动插板阀的控制，计算机将对电动插板阀的位移、方向和速度控制信息传输给PLC，PLC将控制信息转换为脉冲信号和方向信号并传递给电动插板阀的步进电机，电动插板阀在步进电机的作用下阀口大小开始变化，从而对真空腔室内的真空度进行调节，真空度调节后跳转至步骤A3；

A9：整个真空度系统的进气量与出气量达到动态平衡，并维持该平衡。

本发明所述插板阀控制真空度系统及其控制方法，当实际的真空度比用户设定的真空度大，此时需要增大插板阀的开度，以增加抽气速度，使实际真空度减小；反之，当实际真空度比用户设定的真空度小，此时需要减小插板阀的开度，以减小抽气速度，使实际真空度增大；当实际真空度与设定的真空度相差较大时，需加快电动插板阀的移动速度，以减少调节所需的时间，当实际真空度与设定真空度相差较小时，需缓慢调节插板阀的移动速度，以提高控制的精度，并且避免震荡的发生。当实际真空度与用户设定的真空度相同时，此时真空腔室内的进气量与出气量维持一个动态平衡，即达到用户所需的真空度。

在整个真空度系统运行过程中，如果条件发生变化，如在计算机上重新设定一个新的真空度值或者由于生产过程的进行而导致真空度发生变化，此时系统会重新比较实际真空度值和所设定的真空度值之间的差异，并移动插板阀的阀板，改变开口大小，直至实际真空度值和所设定的真空度值之间的差值等于0，真空腔室的进气量与出气量达到一个新的动态平衡，并维持该平衡。

本发明专利采用恒定真空容器的进气量，通过控制出气量来控制真空度，即在恒定进气量的情况下，通过控制超高真空电动插板阀的阀板位置，也就是阀门出口的大小，来控制出气量。当进气量与出气量达到动态平衡时，腔室内的真空度也就趋于恒定。

本发明主要有以下两个优点：

一是控制精度高。采用以步进电机驱动的电动插板阀控制出气量时，通过调节步进电机的细分数和传动齿轮比，最高分辨率可达1/100000以上，由于分辨率提高，通过反馈方式控制真空度时，精度也会得到提高。

二是能够节约工艺气体，同时减少废气的排放。即使输入较少量的工艺气体，系统也会自动缩小出口的大小，从而减少工艺气体输入和输出，做到既节约又环保。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。