真空系统恒压恒流调节器及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种真空系统中的自动调节技术，具体地说是真空系统恒压恒流调节器及其控制方法。
背景技术
目前的真空系统，真空度调节大多是由人工手动调节完成，而在大规模工业生产中或者在有较高危险性的实验中，靠人工调节是不现实的，例如在半导体镀膜行业，化学物理反应时间往往长达几天，在此过程中，真空度需要保持定值，由人工手动调节存在精确度低、效率低等问题，且容易出现误操作，占用人力，在一些化学物理反应中需要添加烷类等可燃性气体，若在手动操作时出现误操作如反应中的可燃气体比例过多，将会造成极为严重的后果，因此采用自动调节技术势在必行，而目尚未出现有效的自动调节方案。
【发明内容】
针对现有技术中存在的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种可自动获得真空的真空系统恒压恒流调节器及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种真空系统恒压恒流调节器包括：真空检测单元，采集真空系统的真空度；智能控制单元，接收真空检测单元的信号，执行控制程序，向调节单元发送控制信号；调节单元，接收智能控制单元的控制信号，调节真空系统的真空度。
本发明真空系统恒压恒流调节器还具有计算机软件单元，通过通讯接口接收智能控制单元上传的数据，向智能控制单元下传控制命令进行远程控制；所述调节单元包括步进电机以及与该步进电机输出轴相连的电动截流阀。
本发明一种真空系统恒压恒流调节器的控制方法包括以下步骤：
调节器上电；
判断真空检测单元通讯是否正常，如正常，则显示当前真空度实测值及上一次的设置值；
判断当前真空系统的真空度是否小于最低真空控制值，如小于，则输入真空度设置值；
是否按上述设置值进行调节？
如是，则开始调节，将电动截流阀调整到最佳起始位；
根据真空度实测值与设置值的差进行分档；
根据分档情况判断调节方式，针对各调节方式分别确定相应的PID值；
按当前调节方式及相应的PID值控制电动截流阀的开启角度；
判断是否达到真空度设置值？
如达到，则是否停止自动调节？
是则结束。
所述根据真空度实测值与设置值的差进行分档具体为：
按真空度实测值与设置值的差值大小分为粗调档、细调档以及微调档。
如果不停止自动调节，则转至按当前调节方式及相应的PID值控制电动截流阀的开启角度步骤，循环进行；
如果真空系统没达到真空度设置值，则判断电动截流阀是否达到调节所对应的极限限位，如到达，则超出调节范围，报警，否则转至按当前调节方式及相应的PID值控制电动截流阀的开启角度步骤，循环进行；
如果当前真空系统的真空度不小于最低真空控制值，则将电动截流阀调节到全开位置，接续输入真空度设置值步骤；
如果真空检测单元通讯不正常，则报错。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明提出了一种全新的真空自动调节方式，以可编程控制器等控制部件为控制核心，可在无人条件下自动调节系统的真空度，控制精度高，也提高了效率，从根本上杜绝了误操作的发生，在实际的科学研究和工业化的生产中发挥了重要作用。
2.本发明延用价格低廉的步进电机作为主要执行部件，仍能够实现高精度、高效率的自动控制，相对现有技术中的其他真空度的控制部件，降低了生产成本。
3.本发明装置中使用的仪器仪表类可编程控制器具有485串口通讯功能，可以与上位机(计算机软件单元)通信，一台上位机能够下挂多台仪器仪表类可编程控制器，可以同时通过多个电动截流阀对多室真空系统的真空度实现统一控制，简化了控制过程，提高了工作效率。
【附图说明】
图1为本发明装置的电气结构框图；
图2为本发明装置电气原理图；
图3为本发明方法控制流程图；
【具体实施方式】
如图1所示，本发明真空系统恒压恒流调节器包括真空检测单元、智能控制单元以及调节单元，其中真空检测单元采集真空系统的真空度；智能控制单元为装置的控制核心，用于接收真空检测单元的信号，执行控制程序，向调节单元发送控制信号；调节单元用于接收智能控制单元的控制信号，调节真空系统的真空度。
本发明装置还可具有计算机软件单元，通过通讯接口接收智能控制单元上传的数据，向智能控制单元下传控制命令进行远程控制。本实施例中的调节单元包括步进电机以及与该步进电机输出轴相连的电动截流阀。
真空检测单元可采用真空计(ZDF-5227)做为真空检测元件，也可以采用价格较为昂贵的皮拉尼式真空规，本实施例中选用前者，真空计的检测探头安装于真空腔体中，其信号输出端与智能控制单元通过RS232或RS485进行串口通讯，将采集到的真空系统的真空度传送至智能控制单元。
智能控制单元作为核心控制部件，本实施例采用仪器仪表类可编程控制器(PANASONIC FP-E)，也可采用常规的可编程控制器(EMERSONEC10-1006)。仪器仪表类可编程控制器上具有操作按键和用于显示当前真空度实测值和真空度设置值的显示屏，此类可编程控制器不需上位机即计算机软件单元便可实现自动调节真空度的功能；而常规的可编程控制器没有输入按键，必须以计算机软件单元的控制作为输入控制信号。
调节单元是本发明装置的执行部件，由步进电机及其驱动器以及与该步进电机输出轴相连地电动截流阀，还包括用于检测电动截流阀开启和关闭位置的接近开关，其接至可编程控制器的数字量输入端，在本发明方法中通过两个接近开的反馈信号判断电动截流阀是否达到调节所对应的极限限位。
以智能控制单元采用仪器仪表类可编程控制器为例，本发明装置通过智能控制单元运行控制程序来实现调节器的控制方法，具体如下：
调节器上电后，首先判断真空检测单元通讯是否正常，如正常，则显示当前真空度实测值及上一次的设置值；
判断当前真空系统的真空度是否小于最低真空控制值，如小于最低真空度控制值，则通过可编程控制器上的操作按键输入真空度设置值；
是否按上述设置值进行调节？
如是，则开始调节，将电动截流阀调整到最佳起始位，本实施例中，从全开位向关位方向旋转20度做为最佳起始位；
根据真空度实测值与设置值的差进行分档，即当差值大于10Pa为粗调档，差值在1～10Pa内为细调档，差值小于1Pa为微调档；
根据分档情况判断调节方式，针对各调节方式分别确定相应的PID值；
按当前调节方式及相应的PID值控制电动截流阀的开启角度，即智能控制单元根据PID值的大小改变输出脉冲的频率与方向，控制步进电机的速度及旋转方向，进一步控制电动截流阀的开启角度；
判断真空系统是否达到真空度设置值？
如达到，则判断是否停止自动调节？
是则结束；
如不停止自动调节，则转至根据分档情况判断调节方式，针对各调节方式分别确定相应的PID值步骤，循环进行；
如果真空系统没达到真空度设置值，则判断电动截流阀是否达到调节所对应的极限限位，如到达，则超出调节范围，报警，否则转至根据分档情况判断调节方式，针对各调节方式分别确定相应的PID值步骤，循环进行；
如果当前真空系统的真空度不小于最低真空控制值，则将电动截流阀调节到全开位置，接续输入真空度设置值步骤，此步骤是为防止在较大真空度时，开启真空泵抽系统对电动截流阀会产生损坏；
如果真空检测单元通讯不正常，则报错，本装置不能正常使用。
本发明装置中使用的仪器仪表类可编程控制器具有485串口通讯功能，可以与上位机(计算机软件单元)通信，一台上位机能够下挂多台仪器仪表类可编程控制器，可以同时通过多个电动截流阀对多室真空系统的真空度实现统一控制。