CN109283886A - 一种基于plc的真空密封膜测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的真空密封膜测试设备，包括包括上位机、PLC、机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀和真空管路；在开机后首先进行初始化，检测状态正常后，通过按压设置在所述上位机上的启动按钮，启动机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀的运行，实现自动检测；且所述真空规用于检测真空度，所述真空规用于将真空度传输到PLC；所述PLC接收真空规传输的真空度并对真空度进行记录并分析；本发明通过以PLC作为一种基于PLC的真空密封膜测试设备的核心部件，利用OPC总线技术，采用了PID控制，系统结构简单，操作方便，智能化程度高，满足了真空密封膜测试装置控制系统的要求。

Description

一种基于PLC的真空密封膜测试设备

技术领域

本发明属于真空密封膜测试领域，涉及一种PLC控制技术，具体是一种基于PLC的真空密封膜测试设备。

背景技术

近年来低温制冷和粒子加速器产品的热销，使得真空密封膜需求增加，目前市场存在的真空密封膜测试装置，只能进行低真空度测试，适用的真空度范围达不到超高真空管路真空度要求。设计本控制系统，实现了在超高真空环境下测试真空密封膜的性能。为了实现上述构想，现提供一种技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC的真空密封膜测试设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于PLC的真空密封膜测试设备，包括上位机、PLC、机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀、真空管路；

其中，在开机后首先进行初始化，检测状态正常后，通过按压设置在所述上位机上的启动按钮，启动机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀的运行，实现自动检测；

其中，所述真空规用于检测真空度，所述真空规用于将真空度传输到PLC；所述PLC接收真空规传输的真空度并对真空度进行记录并分析，所述PLC在分析到真空度被破坏时会进行调节真空度操作；所述PLC通过控制分子泵的转速调节真空度，具体调节过程如下：

步骤一：真空规将真空度这一反馈信号反馈给PLC；

步骤二：PLC接收到真空规反馈的真空度，并利用PLC中的真空度PID控制器根据预设真空度范围对真空规反馈的真空度进行处理，具体表现为：

S1：将接收到真空规传输的真空度与预设真空度范围进行比对；

S2：当真空规传输的真空度超出预设真空度范围时，则会利用真空度PID控制器根据真空度超出的预设真空度范围大小重新计算出最佳控制值；

S3：将最佳控制值传输到分子泵，从而实现调节分子泵的转速将真空度恢复到预设真空度范围；由此形成一个真空度的闭环控制结构。

进一步地，所述上位机与PLC之间通过OPC总线通信连接，所述上位机与PLC之间通过OPC总线通讯协议进行数据交换，从而实现借助上位机控制PLC运行。

进一步地，所述PLC接收真空规传输的真空度并对真空度进行分析的具体过程如下：

步骤一：获取到真空规传输的真空度，并实时判断100ms内真空度的变化；

步骤二：当100ms内真空度的变化相差一个数量级时，表明真空被破坏；

步骤三：当判定到真空被破坏时，自动关闭角阀和插板阀，并随后停止真空泵、机械泵和真空规的运行，实现对前面真空元器件的保护。

进一步地，输出至分子泵控制值的计算公式如下：

U(t)＝(Kp+ΔKp)*(e(t)-e(t-1))+(Ki+ΔKi)*e(t)+(Kd+ΔKd)*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))

其中，U(t)为当前时刻的分子泵控制量；

Kp为前一周期比例系数；

Ki为前一周期积分系数；

Kd为前一周期微分系数；

ΔKp为校正比例系数；

ΔKi为校正积分系数；

ΔKd为校正微分系数；

e(t)，e(t-1)，e(t-2)分别为当前时刻的真空度误差，前一时刻的真空度误差以及前两个时刻的真空度误差。

本发明的有益效果：本发明通过以PLC作为一种基于PLC的真空密封膜测试设备的核心部件，利用OPC总线技术，采用了PID控制，系统结构简单，操作方便，智能化程度高，满足了真空密封膜测试装置控制系统的要求。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的真空密封膜测试装置结构组成图；

图2是本发明的真空密封膜测试装置控制系统结构图；

图3是本发明的真空密封膜测试装置真空度控制原理图；

图4是本发明的真空密封膜测试装置真空原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于PLC的真空密封膜测试设备，包括两个部分：真空系统与控制系统；该设备上电后，先进行初始检测，检测合格后，通过按压设置在上位机启动按钮，根据真空密封膜检测设备根据事先调试保存的目标真空度、预定达到时间、真空度保持时间等参数，自动实现真空密封膜检测的所有操作。

如图2所示，根据控制要求，真空密封膜检测设备包括上位机、PLC、接触器、继电器、机械泵、分子泵、真空规、角阀和插板阀；

如图3所示，真空系统主要由机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀及真空管路组成。通过机械泵在低真空下增加抽气速度，实现初级和中级真空，通过分子泵利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气，产生洁净高真空，插板阀和角阀用于接通或切断高真空管路中的气流，真空规用于测量真空管路中的真空度。

如图4所示，该设备的真空度的控制原理如下：PLC通过控制分子泵的转速来调节真空度，真空规将真空度反馈信号反馈给PLC，PLC中的真空度PID控制器根据设定真空度范围对应真空规的反馈信号，当真空规反馈的真空度超出设定真空度范围时，PID控制器则会根据真空度超出设定真空度范围值重新计算出最佳的控制值，之后PID控制器将最佳控制值传输到分子泵，分子泵通过控制值重新调节真空度；由此形成一个真空度的闭环控制结构。输出至分子泵控制值的计算公式如下：

U(t)＝(Kp+ΔKp)*(e(t)-e(t-1))+(Ki+ΔKi)*e(t)+(Kd+ΔKd)*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))

其中：U(t)为当前时刻的分子泵控制量；Kp为前一周期比例系数；Ki为前一周期积分系数；Kd为前一周期微分系数；ΔKp为校正比例系数；ΔKi为校正积分系数；ΔKd为校正微分系数；e(t)，e(t-1)，e(t-2)分别为当前时刻的真空度误差，前一时刻的真空度误差以及前两个时刻的真空度误差。

本发明通过以PLC作为一种基于PLC的真空密封膜测试设备的核心部件，利用OPC总线技术，采用了PID控制，系统结构简单，操作方便，智能化程度高，满足了真空密封膜测试装置控制系统的要求。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于PLC的真空密封膜测试设备，其特征在于：包括上位机、PLC、机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀和真空管路；

其中，该系统在开机后首先进行初始化，检测状态正常后，通过按压设置在所述上位机上的启动按钮，启动机械泵、分子泵、真空规、角阀、插板阀的运行，完成自动检测；

其中，所述真空规用于检测真空度，所述真空规用于将真空度传输到PLC；所述PLC接收真空规传输的真空度并对真空度进行记录并分析，所述PLC在分析到真空度被破坏时会进行调节真空度操作；所述PLC通过控制分子泵的转速调节真空度，具体调节过程如下：

步骤一：真空规将真空度这一反馈信号反馈给PLC；

步骤二：PLC接收到真空规反馈的真空度，并利用PLC中的真空度PID控制器根据预设真空度范围对真空规反馈的真空度进行处理，具体表现为：

S1：将接收到真空规传输的真空度与预设真空度范围进行比对；

S2：当真空规传输的真空度超出预设真空度范围时，则会利用真空度PID控制器根据真空度超出的预设真空度范围大小重新计算出最佳控制值；

S3：将最佳控制值传输到分子泵，从而实现调节分子泵的转速将真空度恢复到预设真空度范围；由此形成一个真空度的闭环控制结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的真空密封膜测试设备，其特征在于：所述上位机与PLC之间通过OPC总线通信连接，所述上位机与PLC之间通过OPC总线通讯协议进行数据交换，从而实现借助上位机控制PLC运行。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的真空密封膜测试设备，其特征在于：所述PLC接收真空规传输的真空度并对真空度进行分析的具体过程如下：

步骤一：获取到真空规传输的真空度，并实时判断100ms内真空度的变化；

步骤二：当100ms内真空度的变化相差一个数量级时，表明真空被破坏；

步骤三：当判定到真空被破坏时，自动关闭角阀和插板阀，并随后停止真空泵、机械泵和真空规的运行，实现对前面真空元器件的保护。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC的真空密封膜测试设备，其特征在于：输出至分子泵控制值的计算公式如下：

U(t)＝(Kp+ΔKp)*(e(t)-e(t-1))+(Ki+ΔKi)*e(t)+(Kd+ΔKd)*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))

其中，U(t)为当前时刻的分子泵控制量；

Kp为前一周期比例系数；

Ki为前一周期积分系数；

Kd为前一周期微分系数；

ΔKp为校正比例系数；

ΔKi为校正积分系数；

ΔKd为校正微分系数；

e(t)，e(t-1)，e(t-2)分别为当前时刻的真空度误差，前一时刻的真空度误差以及前两个时刻的真空度误差。