CN114115108B - 电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法 - Google Patents

电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,包括步骤:一、在双输入控制系统与单输出真空计之间连接可编程逻辑控制器;二、可编程逻辑控制器对单输出真空计输出值的处理;三、可编程逻辑控制器与双输入控制系统的连接。本发明通过将单输出真空计的对数形电压输出值经可编程逻辑控制器的数据范围标定、数据转换和条件判断后,输出为与双输入控制系统的电压输入因数a和电压输入因数10b的指数b相匹配的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,完成单输出高真空计与双输入控制系统的信号对接,避免了长时间的设备更换施工,使生产不受影响。

Description

电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法
技术领域
本发明属于真空计数据处理技术领域,具体涉及一种电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法。
背景技术
电子束熔炼炉是一种用于材料科学领域的工艺设备,工艺特点是在高真空环境下进行熔炼。高真空测量值是否准确直接关系到整个熔炼过程能否顺利进行,也直接影响着产品质量。德国ALD公司作为世界较有影响力的电子束炉生产厂家,其设备在市场上占有较大份额,即使是20年前的电子束熔炼炉,以其稳定、可靠的高性能优势在国内金属熔炼行业仍然享有不可替代的重要地位。
原ALD电子束炉采用西门子S5控制系统,用来采集转换数据,完成工艺设备的逻辑控制及连锁,西门子S5控制系统的输入为双输入信号,系统配套的高真空计为莱宝ITR100指数双输出型高真空计,即该高真空计的输出与西门子S5控制系统的双输入信号相匹配。随着控制技术和检测技术的飞速发展,以及设备的不断更新,莱宝ITR100指数双输出型高真空计故障频发,严重影响设备的正常运行,且西门子S5控制系统和ITR100型高真空计早已全面停产并停止供货,西门子也停止对S5控制系统的技术服务,市场上既无备件也无可替代件,因此,现如今没有一种合理有效的方法测量西门子S5控制系统下电子束炉的真空度,严重影响正常的生产作业,甚至会导致生产停摆。市面上现有流通的新型真空计型号为莱宝ITR90型高真空计,该型号的真空计采用0V-10V的对数单输出信号,因而其与西门子S5控制系统无法直接连接使用,若仅因高真空计的不匹配而将整台电子束熔炼炉全面升级,费用昂贵且施工周期长,非常影响正常的生产使用,因此现在亟需一种有效可行的解决方法解决电子束熔炼炉双输入型控制系统与对数单输出型真空计的连接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,通过将单输出真空计的对数形电压输出值经可编程逻辑控制器的数据范围标定、数据转换和条件判断后,输出为与双输入控制系统的电压输入因数a和电压输入因数10b的指数b相匹配的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,完成单输出真空计与双输入控制系统的信号对接,避免了长时间的设备更换施工,使生产不受影响。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,双输入控制系统的两个输入值分别为电压输入因数a和电压输入因数10b,双输入控制系统的输出显示值为指数形压力值a*10b,单输出真空计的输出值为对数形电压输出值N,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤一、在双输入控制系统与单输出真空计之间连接可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器的输入端与单输出真空计的输出端连接;
步骤二、可编程逻辑控制器对单输出真空计输出值的处理:
通过可编程逻辑控制器提取单输出真空计的对数形电压输出值N中的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,具体过程如下:
步骤201、根据单输出真空计中的电压与压力转换公式,将可编程逻辑控制器中的单输出真空计的对数形电压输出值N转换为指数形压力值p,p的单位为mbar;
步骤202、指数形压力值p的分解:
步骤s1、当可编程逻辑控制器中的p<10-9时,令A=1,B=-10;
当可编程逻辑控制器中的p>10-2时,令A=9.9,B=-2;
步骤s2、将10-9~10-2范围内的指数形压力值p记做p1
步骤s3、判断102×p1是否等于1,若102×p1等于1,则令A=102×p1,B=-2,若102×p1小于1,则执行步骤s4;
步骤s4、判断103×p1是否大于等于1,若103×p1大于等于1,则令A=103×p1,B=-3,若103×p1小于1,则执行步骤s5;
步骤s5、判断104×p1是否大于等于1,若104×p1大于等于1,则令A=104×p1,B=-4,若104×p1小于1,则执行步骤s6;
步骤s6、判断105×p1是否大于等于1,若105×p1大于等于1,则令A=105×p1,B=-5,若105×p1小于1,则执行步骤s7;
步骤s7、判断106×p1是否大于等于1,若106×p1大于等于1,则令A=106×p1,B=-6,若106×p1小于1,则执行步骤s8;
步骤s8、判断107×p1是否大于等于1,若107×p1大于等于1,则令A=107×p1,B=-7,若107×p1小于1,则执行步骤s9;
步骤s9、判断108×p1是否大于等于1,若108×p1大于等于1,则令A=108×p1,B=-8,若108×p1小于1,则执行步骤s10;
步骤s10、令A=109×p1,B=-9;
步骤三、将可编程逻辑控制器上电压输出因数A对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数a对应的输入端连接,将可编程逻辑控制器上电压输出因数10B对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数10b对应的输入端连接;此时,双输入控制系统的输出显示值为指数形压力值A*10B,完成电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接。
上述的电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,其特征在于:所述电压与压力转换公式为
上述的电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,其特征在于:所述可编程逻辑控制器为西门子200SMART可编程逻辑控制器。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
本发明通过将单输出真空计的对数形电压输出值经可编程逻辑控制器的数据范围标定、数据转换和条件判断后,输出为与双输入控制系统的电压输入因数a和电压输入因数10b的指数b相匹配的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,完成单输出真空计与双输入控制系统的信号对接,解决了市面现有流通的单输出高真空计无法测量西门子S5控制系统下电子束炉的真空度的问题,能够极大程度上延长双输入控制系统的使用寿命,同时不进行大范围的设备更换就能够保证电子束熔炼炉不间断地正常使用,使生产不受影响。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明双输入控制系统、可编程逻辑控制器、单输出真空计和人机界面的连接关系示意图。
附图标记说明:
1—双输入控制系统;2—单输出真空计;3—可编程逻辑控制器;4—人机界面。
具体实施方式
如图1所示,本发明的电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,双输入控制系统1的两个输入值分别为电压输入因数a和电压输入因数10b,双输入控制系统1的输出显示值为指数形压力值a*10b,单输出真空计2的输出值为对数形电压输出值N,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤一、在双输入控制系统与单输出真空计之间连接可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器3的输入端与单输出真空计2的输出端连接单输出真空计2为单输出高真空计;
步骤二、可编程逻辑控制器对单输出真空计输出值的处理:
通过可编程逻辑控制器3提取单输出真空计2的对数形电压输出值N中的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,具体过程如下:
步骤201、根据单输出真空计2中的电压与压力转换公式,将可编程逻辑控制器3中的单输出真空计2的对数形电压输出值N转换为指数形压力值p,p的单位为mbar;
步骤202、指数形压力值p的分解:
步骤s1、当可编程逻辑控制器3中的p<10-9时,令A=1,B=-10;
当可编程逻辑控制器3中的p>10-2时,令A=9.9,B=-2;
步骤s2、将10-9~10-2范围内的指数形压力值p记做p1
步骤s3、判断102×p1是否等于1,若102×p1等于1,则令A=102×p1,B=-2,若102×p1小于1,则执行步骤s4;
步骤s4、判断103×p1是否大于等于1,若103×p1大于等于1,则令A=103×p1,B=-3,若103×p1小于1,则执行步骤s5;
步骤s5、判断104×p1是否大于等于1,若104×p1大于等于1,则令A=104×p1,B=-4,若104×p1小于1,则执行步骤s6;
步骤s6、判断105×p1是否大于等于1,若105×p1大于等于1,则令A=105×p1,B=-5,若105×p1小于1,则执行步骤s7;
步骤s7、判断106×p1是否大于等于1,若106×p1大于等于1,则令A=106×p1,B=-6,若106×p1小于1,则执行步骤s8;
步骤s8、判断107×p1是否大于等于1,若107×p1大于等于1,则令A=107×p1,B=-7,若107×p1小于1,则执行步骤s9;
步骤s9、判断108×p1是否大于等于1,若108×p1大于等于1,则令A=108×p1,B=-8,若108×p1小于1,则执行步骤s10;
步骤s10、令A=109×p1,B=-9;
步骤三、将可编程逻辑控制器上电压输出因数A对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数a对应的输入端连接,将可编程逻辑控制器上电压输出因数10B对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数10b对应的输入端连接;此时,双输入控制系统的输出显示值为指数形压力值A*10B,完成电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接。
本实施例中,电子束熔炼炉的双输入控制系统1为西门子S5控制系统,该双输入控制系统1的压力值输出范围为10-9mbar~10-2mbar,因此,步骤201的目的在于对不在10- 9mbar~10-2mbar范围内的指数形压力值p进行强制分解,使其分解后的底数电压值和指数电压值能被双输入控制系统1识别并通过人机界面4显示。
本实施例中,所述单输出真空计2为莱宝ITR90型真空计,莱宝ITR90型真空计相比莱宝ITR100型真空计具有测量精度高、量程范围广、灯丝保护全的优点,通过可编程逻辑控制器3将莱宝ITR90型真空计与西门子S5控制系统连接起来,在能够提高测量精度的同时还避免了大型控制系统的更换,节约了使用成本,也避免了长时间的设备更换施工,使生产不受影响。
本实施例中,单输出真空计2为单输出高真空计,单输出高真空计的压力测量范围为10-9mbar~10-2mbar,解决了市面现有流通的单输出高真空计无法测量西门子S5控制系统下电子束炉的真空度的问题。
本实施例中,单输出真空计2的输出信号接入可编程逻辑控制器3中的模拟量输入模块,便于进行后续的数据转换。
本方法通过将单输出真空计2的对数形电压输出值经可编程逻辑控制器3的数据范围标定、数据转换和条件判断后,输出为与双输入控制系统1的电压输入因数a和电压输入因数10b的指数b相匹配的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,完成单输出真空计2与双输入控制系统1的信号对接,并最终以指数的形式显示,在能够提高测量精度的同时还避免了大型控制系统的更换,节约了使用成本,也避免了长时间的设备更换施工,使生产不受影响。
本实施例中,所述电压与压力转换公式为
需要说明的是,该电压与压力转换公式仅适用于莱宝ITR90型真空计,在使用其他型号的单输出真空计时,电压与压力转换公式可根据单输出真空计型号的不同而进行适应性变化。
本实施例中,所述可编程逻辑控制器3为西门子200SMART可编程逻辑控制器。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,双输入控制系统(1)的两个输入值分别为电压输入因数a和电压输入因数10b,双输入控制系统(1)的输出显示值为指数形压力值a*10b,单输出真空计(2)的输出值为对数形电压输出值N,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤一、在双输入控制系统与单输出真空计之间连接可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器(3)的输入端与单输出真空计(2)的输出端连接,单输出真空计(2)为单输出高真空计;
步骤二、可编程逻辑控制器对单输出真空计输出值的处理:
通过可编程逻辑控制器(3)提取单输出真空计(2)的对数形电压输出值N中的电压输出因数A和电压输出因数10B的指数B,具体过程如下:
步骤201、根据单输出真空计(2)中的电压与压力转换公式,将可编程逻辑控制器(3)中的单输出真空计(2)的对数形电压输出值N转换为指数形压力值p,p的单位为mbar;
步骤202、指数形压力值p的分解:
步骤s1、当可编程逻辑控制器(3)中的p<10-9时,令A=1,B=-10;
当可编程逻辑控制器(3)中的p>10-2时,令A=9.9,B=-2;
步骤s2、将10-9~10-2范围内的指数形压力值p记做p1
步骤s3、判断102×p1是否等于1,若102×p1等于1,则令A=102×p1,B=-2,若102×p1小于1,则执行步骤s4;
步骤s4、判断103×p1是否大于等于1,若103×p1大于等于1,则令A=103×p1,B=-3,若103×p1小于1,则执行步骤s5;
步骤s5、判断104×p1是否大于等于1,若104×p1大于等于1,则令A=104×p1,B=-4,若104×p1小于1,则执行步骤s6;
步骤s6、判断105×p1是否大于等于1,若105×p1大于等于1,则令A=105×p1,B=-5,若105×p1小于1,则执行步骤s7;
步骤s7、判断106×p1是否大于等于1,若106×p1大于等于1,则令A=106×p1,B=-6,若106×p1小于1,则执行步骤s8;
步骤s8、判断107×p1是否大于等于1,若107×p1大于等于1,则令A=107×p1,B=-7,若107×p1小于1,则执行步骤s9;
步骤s9、判断108×p1是否大于等于1,若108×p1大于等于1,则令A=108×p1,B=-8,若108×p1小于1,则执行步骤s10;
步骤s10、令A=109×p1,B=-9;
步骤三、将可编程逻辑控制器上电压输出因数A对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数a对应的输入端连接,将可编程逻辑控制器上电压输出因数10B对应的输出端与双输入控制系统上电压输入因数10b对应的输入端连接;此时,双输入控制系统的输出显示值为指数形压力值A*10B,完成电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接。
2.按照权利要求1所述的电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,其特征在于:所述电压与压力转换公式为
3.按照权利要求1所述的电子束熔炼炉双输入控制系统与单输出真空计的连接方法,其特征在于:所述可编程逻辑控制器(3)为西门子200SMART可编程逻辑控制器。
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