专利名称：大容积高真空容器内压强自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及真空及控制领域，尤其是一种真空压强自动控制装置，具体为大 容积高真空容器内压强自动控制装置。
背景技术：
随着聚变装置等离子体与壁相互作用物理研究的深入，对壁处理过程中真空压强 的要求也越来越高。因为真空压强条件是影响壁处理效果的重要因素之一，而好的第一壁 状态条件是托卡马克能够正常放电，并使等离子体物理实验达到高品质参数的前提条件。 目前EAST装置真空壁处理手段主要有实验前的辉光放电清洗，实验间隙的离子回旋放电 清洗和离子回旋辅助下的硼化壁处理等。辉光放电清洗、离子回旋放电清洗以及采用在强 磁场的环境中进行的离子回旋波(ICRF)辅助下硼化壁处理等手段，可以为EAST装置等离 子体提供良好的第一壁状态条件，有效地抑制杂质水平，扩展等离子体运行区域，提高等离 子体运行效率和参数。原来在大容积高真空容器如托卡马克装置内真空室，真空压强的控制主要是通过 电控气动阀门的开关控制来实现的，通过开阀门给真空容器内充入所需要的工作气体；通 过关阀门和启动抽气机组来抽出某种气体，从而使压强稳定在一定的范围内。对阀门简单 的开关控制只能实现大容积高真空容器内压强的定性控制，而无法实现其定量的精确控 制。EAST托卡马克装置内真空室体积为38m3，属于大容积的真空容器；而在装置壁 处理过程中，对真空气压有严格的要求，如辉光放电过程需要将内真空室压强精确控制在 5Pa IOPa范围内，以便于内真空室气体在该条件下启辉，正常起辉后阳极电压将维持在 300V，气压将维持在KT1Pa量级；因此，建立一套压强自动控制装置来有效地控制真空容器 内的压强，以最终满足EAST装置真空壁处理过程对压强的要求是很有必要的。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种大容积高真空容器内压强自动控制装置，以解决 传统的阀门开关控制造成的稳定性差、控制精度低等问题。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于包括有压强控制器，有压强 传感器、电控微调阀与所述压强控制器电连接，所述压强传感器通过管道与真空系统连通 采集真空系统中的压强信号，所述电控微调阀安装在真空系统的进气管道上，还包括有计 算机系统，所述计算机系统包括计算机，计算机电连接有D/A输出卡、数据采集卡，所述D/ A输出卡电连接有功率继电器输出板，所述数据采集卡电连接有光隔离数字量输入板，所述 功率继电器输出板、光隔离数字量输入板分别与所述计算机系统中的D/A输出卡数字量输 入输出口和所述压强控制器电连接，所述压强传感器测得的真空系统中的压强信号传输至 所述压强控制器，压强控制器根据计算机通过D/A输出卡传输的压强值和流量值信号，结合所述压强传感器传输的真空系统的压强信号，两者相比较得到差值，经PI或PID计算后， 输出控制电压信号调整所述电控微调阀的开度，控制真空系统中的压强和气体流量，并通 过数据采集卡向计算机返回数据。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述压强控制器为 型号为VCC500的压强控制器。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述压强传感器为 型号为PKR251的真空硅管。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述计算机为研华 工控机61OH。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述D/A输出卡为 PCL-726六通道D/A输出卡。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述功率继电器输 出板为PCLD-885功率继电器输出板，所述功率继电器输出板外接24V电源构成接口电路。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述数据采集卡为 阿尔泰BH5006板卡。所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述光隔离数字量 输入板为研华PCLD-782光隔离数字量输入板。本实用新型采用真空压强传感器、压强控制器、电控微调阀、接口电路及计算机系 统等组成了一套压强负反馈控制装置，使用本实用新型的真空系统为EAST装置内真空室， 体积为38m3，工作压强范围为ICT1Pa 10_5Pa。压强控制器为INFIC0N公司的压强控制器VCC500，它既可以在现场手动操作，又 可以通过接口电路将VCC500压强控制器上的远控接口和计算机板卡连接，从而实现计算 机远程自动控制。压强传感器为PFEIFFER公司的真空硅管PKR251，工作压强范围为 5.01E-07Pa-l. 00E+05Pa。电控微调阀为INFIC0N公司的VDE016阀，阀门的开度将由VCC500压强控制器的 输出信号控制。计算机系统包括研华工控机610H、PCL-726六通道D/A输出卡、PCLD-885功率继 电器输出板、研华PCLD-782光隔离数字量输入板和阿尔泰BH5006板卡组成。本实用新型既可以通过计算机远程控制也可以通过压强控制器上的触摸按钮在 本地手动操作，本实用新型可将大容积真空容器中的压强误差控制在IPa范围内，同时也 可进行气体流量的测量和控制。本实用新型属于国内首创，对于核聚变装置、加速器装置及 真空镀膜等涉及大容积高真空容器压强控制领域是一次创新和突破。对于涉及真空容器的 压强和流量控制的工业领域，精确定量地控制是提高产品质量，提高生产效率的前提，因此 本实用新型具有很好的推广前景。
图1为本实用新型结构框图。图2为本实用新型系统框图。[0023]图3为本实用新型的VCC500压强控制器输出接口电路图。图4为本实用新型的VCC500压强控制器输入接口电路图。
具体实施方式
本实用新型有如下的工作模式1、压强和流量的远程程序控制如图1、图2所示。控制装置中对压强和流量的预设主要是在上位计算机界面上通 过输入预设值或拖动滚动条来改变预设的真空压强值和流量值，预设值经计算机DA板卡 输出经接口电路送往VCC500压强控制器的模拟量接口，VCC500控制器将控制VDE016阀门 的开度，由此，实现压强和流量的远程程序控制。1、1在VCC500压强控制器《Pressure》模式下，计算机界面上预设的真空压强 值，通过P = 10(υ-。)换算后经PCL726卡DAl送出(0-10V)电压，VCC500压强控制器端口 X6Analog in/out All 口接收，VCC500Source 设为 ExternalAIl，VCC500 压强控制器输出信 号控制VDE016阀的开度，最终实现真空容器内压强的远程程序控制。1、2在VCC500压强控制器《Flow》模式下，计算机界面上预设的流量值，经PCL726 卡 DA2 送出(0-10V)电压，VCC500 压强控制器端口 X6Analog in/outAI2 口接收，VCC500 压 强控制器Source显示ExternalAI2，从而实现VDE016阀门的远程流量控制。2、压强的负反馈控制2. 1在VCC500压强控制器《Flow》模式下压强的负反馈控制主要是通过软件编 程实现的，根据壁处理条件下的工作要求，通过对比装置真空室的真空状态，按照需求进行 流量调节以满足壁处理期间对装置真空室内真空压强的要求；2、2在VCC500压强控制器《Pressure》模式下，VCC500压强控制器接收到来自计 算机的压强预设值，同时接收到PKR251真空硅管采集的真空压强数值，通过比较得到差值 并经过PI或PID运算，从而实现VDE016阀门开度的自动调节，以满足壁处理期间对装置真 空室内真空压强的严格要求。3、真空压强控制过程的远程监控3. 1 将VCC500压强控制器端口 X6Analog in/out AOl 口信号接入BH5006卡的 ADl 口，以实现远程计算机监控真空容器内压强的功能。3. 2 将 VCC500 压强控制器端 口 X6Analog in/out A03 口信号接入 BH5006 卡 AD2 口，以实现对VDE016阀门位置的远程监视。3.3PCL726 +&CN1(D0) 口接20芯扁平线输出，其中4路DO信号经如图3所示的 接口电路，其中PCLD885继电器输出板需外配24V电源，从PCLD885继电器输出板输出的四 路信号分别接入VCC500压强控制器的X7digital in/out端口，即X7DI1，DI2、DI3和DI4 等，以实现阀门流量减小、流量增加、外关和外开的计算机远程操作。3、4PCL726卡的CN2 (DI) 口接20芯扁平线连接到PCL728数字量隔离输入卡，经如 图4所示的接口电路连接VCC500压强控制器端口 X7 digitalin/out 口，X7D01，2，3，4等， 以实现VDE016阀门关、开、阀门在位和阀门故障状态的远程监控。3. 5将工控机的COMl 口连接VCC500压强控制器的X8 口，通过RS232 口也可以实 现计算机对现场阀门状态的远程监控。
权利要求大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于包括有压强控制器，有压强传感器、电控微调阀与所述压强控制器电连接，所述压强传感器通过管道与真空系统连通采集真空系统中的压强信号，所述电控微调阀安装在真空系统的进气管道上，还包括有计算机系统，所述计算机系统包括计算机，计算机电连接有D/A输出卡、数据采集卡，所述D/A输出卡电连接有功率继电器输出板，所述数据采集卡电连接有光隔离数字量输入板，所述功率继电器输出板、光隔离数字量输入板分别与所述计算机系统中的D/A输出卡数字量输入输出口和所述压强控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 压强控制器为型号为VCC500的压强控制器。
3.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 压强传感器为型号为PKR251的真空硅管。
4.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 计算机为研华工控机610H。
5.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 D/A输出卡为PCL-726六通道D/A输出卡。
6.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 功率继电器输出板为PCLD-885功率继电器输出板，所述功率继电器输出板外接24V电源构 成接口电路。
7.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 数据采集卡为阿尔泰BH5006板卡。
8.根据权利要求1所述的大容积高真空容器内压强自动控制装置，其特征在于所述 光隔离数字量输入板为研华PCLD-782光隔离数字量输入板。
专利摘要本实用新型公开了一种大容积高真空容器内压强自动控制装置，包括有压强控制器，有压强传感器、电控微调阀与压强控制器电连接，压强传感器与真空系统连通，电控微调阀安装在真空系统的进气管道上，还包括有计算机系统，计算机系统的D/A输出卡电连接有功率继电器输出板，数据采集卡电连接有光隔离数字量输入板，功率继电器输出板、光隔离数字量输入板分别与计算机系统中的D/A输出卡数字量输入输出口和压强控制器电连接。本实用新型属于国内首创，是一次创新和突破，本实用新型具有很好的推广前景。
文档编号G05B19/418GK201757850SQ20102006253
公开日2011年3月9日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者吴金华, 张洋, 王小明, 王玲 申请人:中国科学院等离子体物理研究所