[align=center][color=#990000][b]超高精度浮辊和张力双回路控制器：Montalvo张力控制器的国产替代[/b][/color][/align][align=center][color=#990000]Unwind Tension Controller for Dancer Input with Tension Indication—— Domestic Substitution of Montalvo Tension Controller[/color][/align][align=center][img=超高精度浮辊和张力双回路控制器：Montalvo张力控制器的国产替代,690,542]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210092010572560_1350_3221506_3.jpg!w690x542.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：针对目前市场上张力控制器普遍存在的测控精度较差、功能单一、适用传感器类型少和PID参数无法自整定等问题，本文分析了国外浮辊和张力双通道控制器的技术特点。对标国外高端张力控制器产品，本文重点介绍了国产替代产品的性能，国产张力控制器同样具有浮辊和张力双回路控制功能，但由于每个通道都采用了24位AD、16位DA和双精度浮点运算，可以实现超高精度的张力控制，而所具有的PID自整定功能则使得操作更为快捷方便。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000][b]一、问题的提出[/b][/color][/size]张力控制器主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制仪表，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等。典型的张力控制器主要由AD，DA转换器和高性能微处理器等组成，张力控制器与张力传感器和电气比例阀组成典型的张力控制系统。在具体张力控制过程中，张力控制器是根据张力传感器和A/D模式转换器测量到的张力与设定的目标张力相比较后，经微处理器PID运算自动调整D/A输出从而改变电气比例阀的输出压力来实现卷料的张力调节，可广泛用于各种需对张力进行精密测控的场合，具有使用灵活和广泛的适用性。目前市场上有各种张力控制器，但在高精度张力控制过程中，普遍存在以下不足：（1）测量精度较低：普遍采用12位AD模数转换器，个别国外产品用了16位AD模数转换器，对于一些高精度的张力传感器输出显然无法准确测量，测量精度无法满足高精度控制要求。（2）输出精度较差：普遍采用12位DA数模转换器，个别国外产品用了14位DA数模转换器，对于一些高精度的张力控制显然无法实现。（3）浮点运算精度较差：目前市场上商品化张力控制器的PID运算基本都是采用单浮点方式进行，运算精度较差，从而使得输出百分比的最小调节量也只能为0.1%，根本无法进行电气比例阀输出压力的精细调节，进而无法实现超高精度的张力控制。（4）单通道控制：绝大多数张力控制器尽管可以实现如收放卷的扭矩控制，过程张力中的速度控制以及浮辊张力控制，但只能选择其中的一种控制模式。而个别国外的张力控制器产品，如Montalvo的Z4UI双回路控制器则能实现放卷扭矩和浮辊位置的同时控制。（5）传感器输入信号类型少：在各种张力控制中会采用到多种不同的传感器，如超声波探头，浮辊，电位器和激光等，这些不同传感器所输出的信号类型和量程有多种形式，但目前绝大多数张力控制器的输入型号类型非常有限。（6）PID参数无法自整定：在有些张力控制过程中，需要准确无超调的PID控制，快速且自动的选择合适PID则显着尤为重要，但目前很多张力控制器并没有这项PID参数自整定功能。针对上述目前张力控制器中普遍存在的问题，特别是为了实现超高精度张力控制以及相关控制器的国产替代，本文将对国外高端张力控制器技术特点进行分析，并对标国外产品介绍研发的新型浮辊和张力双回路超高精度控制器产品。[b][size=18px][color=#990000]二、Montalvo公司 Z4UI 双回路张力控制器技术特点分析[/color][/size][size=18px][color=#990000][/color][/size][/b]蒙特福Montalvo公司是国外著名的张力控制相关产品生产厂商，其最具特点的控制器产品是Z4UI浮辊和张力双回路控制器，我们将对标此张力控制器进行分析。蒙特福Z4UI浮辊和张力双回路控制系统结构如图1所示，控制器内置了张力指示器，能够同时检测浮辊电位计信号和张力检测器的张力信号，从而提供高精度的张力控制。它集合了浮辊吸收缓冲张力波动的功能和张力检测器精确、稳定的检测优势，通过渐进式“Progressive“ PID 控制电路调节放卷制动器的转矩输出，保持浮辊臂的位置不变来实现张力控制。模拟式张力表显示卷材的张力大小，操作员可直接监视张力稳定性，并根据张力表显示的实际卷材张力，来调节浮辊臂上的载荷从而保持理想张力。[align=center][color=#990000][img=01.Z4UI浮辊和张力双回路控制.jpg,690,275]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210092013010509_6406_3221506_3.jpg!w690x275.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 Z4UI双回路控制器在浮辊和张力控制系统中应用的结构示意图[/color][/align]由此可以看出，蒙特福Z4UI控制器是个典型的双回路闭环控制器。其中，一个回路是通过检测浮辊位置信号（DPS-1位置传感器或浮辊电位器）来控制第一个电气比例阀（I/P转换器）压力输出，由此来调整气缸位置将气压转换成扭矩输出达到张力调节。另一个回路通过检测卷径信号（接近开关或超声波探头）来控制第二个电气比例阀（I/P转换器）压力输出，由此来调整放卷位置达到张力调节。由此可见，蒙特福Z4UI双回路控制器是通过同时对两个变量的检测和控制来实现高精度的放卷调节。蒙特福Z4UI控制器的另外一个特点是采用RS-232与上位机（PLC或PC）进行通讯，采用控制软件进行所有操作，减少了人工界面操作的复杂程度。[b][size=18px][color=#990000]三、国产双回路超高精度张力控制器[/color][/size][/b]从上述蒙特福Z4UI双回路张力控制器技术特点可以看出，双回路张力控制器的核心技术内容就是一个非常典型的双通道PID控制器，张力的控制则是采用外置传感器实现电气比例阀的串级形式的PID控制，因此，双回路张力控制器的技术特征就是双通道的电气比例阀串级PID控制。基于此分析，结合我们在真空压力方面进行电气比例阀超高精度串级PID控制的成功经验，我们可以将通用型的VPC-2021系列PID调节器（单通道和双通道）应用于张力控制中，由此可完全实现蒙特福Z4UI双回路张力控制器的替代。VPC-2021-2系列双通道PID调节器是标准形式的工业用控制器，具有96×96mm、96×48mm和48×96mm三种规格，但其最大优点是具有超高精度检测和控制能力，其中具有24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力，具备0.01%的最小输出百分比。用于张力控制的双通道超高精度PID控制器如图2所示，电气接线如图3所示，主要技术指标如下：[align=center][color=#990000][img=VPC 2021-2超高精度PID控制器,600,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210101508335313_3719_3221506_3.jpg!w690x307.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 VPC 2021-2系列双通道张力控制器[/color][/align]（1）真彩色IPS TFT长寿命LED背光、全视角液晶显示。（2）独立双回路控制，每路控制输出刷新率50ms，双通道独立的输入和输出，双回路报警功能可以多功能应用，每通道都具备独立的PID控制功能，每个通道都可进行独立的手动和自动控制切换。（3）万能型信号检测能力，即每通道都具备47种输入信号形式，仅需通过设置极可完成信号类型和量程选择，由此可满足各种规格和形式的张力探测器的引入。除了能测量各种张力传感器、位置传感器给出的模拟电压、电流和电阻信号之外，还可以测量各种温度传感器和压力传感器等各种信号，传感器输出端直接接入控制器并在控制器上进行选择即可使用。（4）双通道独立控制输出，输出信号有线性电流、线性电压、继电器输出、固态继电器输出和可控硅输出五种形式，可用于直接驱动电气比例阀（或电子压力转换器）进行张力控制，也可以驱动各种阀门和加热器等执行机构进行真空度、压力和温度等参数的控制。（5）支持数字和模拟远程操作功能，支持标准MODBUS RTU 通讯协议。（6）采用自主改进型PID算法，支持对PV微分和无超调控制算法。5组PID存储和调用，10组输出限幅等实用功能。每个通道采用独立的PID参数，且可独立的进行PID参数自整定。（7）带传感器馈电供电功能（24V，50mA）。（8）支持一路过程变量变送功能，变送的过程变量可选PV测量值、SV设定值、控制输出值和偏差值，变送输出类型有4-20mA, 0-10mA, 0-20mA, 0-10V, 2-10V, 0-5V, 1-5V七种。（9）两组开关量光隔输入端，可以实现各种应用功能的灵活应用切换。（10）随机配备强大的控制软件，可通过软件进行控制参数设置、运行控制、过程曲线显示和存储，非常便于过程控制的调试。[align=center][img=,690,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210101726466183_8818_3221506_3.png!w690x276.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图3 VPC 2021-2系列双通道控制器电气连接图[/color][/align]从上述国产控制器技术指标可以看出，国产VPC 2021-2系列双通道控制器的性能和功能要远优于蒙特福Z4UI控制器，并具有强大的拓展能力，完全可以实现对蒙特福Z4UI控制器的替代。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][align=center][/align][align=center][/align][align=center][/align]
摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0 引言 随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。 本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1 技术背景 在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）： 该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。 方案2：（图2） 该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。 以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2 AMC系列智能监控单元技术指标 AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。3 AMC系列智能监控单元的设计简介 AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。 核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。 电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。 电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。 多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用 图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。 图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。4.2 应用案例 图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。 图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。5 结语 AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。
AMC系列多回路监控单元在智能配电回路中的应用安科瑞 蔡昀羲摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0 引言 随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。 本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1 技术背景 在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）： 方案1：（图1）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152038p9.jpg图 1 该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。 方案2：（图2）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152058jp.jpg图 2 该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。 以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2 AMC系列智能监控单元技术指标 AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。表 1 产品型号及功能http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161746lo.jpg表 2 技术指标http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161757ca.jpghttp://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161813uv.jpg图 33 AMC系列智能监控单元的设计简介 AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/21/104235r4.jpg图 4 核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。 电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。 电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。 多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用 图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152457rk.jpg图 5 图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/1525120s.jpg图 64.2 应用案例 图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161826ga.jpg图 7 图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161834h1.jpg图 85 结语 AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。
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求：yokogawa UP550程序调节器单回路控制用户手册中文，
[size=16px][color=#339999][b]摘要：针对现有技术在印刷或喷绘设备中油墨流量控制不准确，使得油墨粘稠度产生异常造成批量性质量方面的问题，本文提出了相应的串级控制解决方案，即通过双回路形式同时控制油墨的流量和压力。本解决方案不仅可以保证油墨最终流量的控制精度和避免出现质量问题，同时还采用了专门的PID串级控制器，代替传统的PLC控制器且无需再进行编程工作。[/b][/color][/size][align=center][size=16px] [img=高精度级联控制器在印刷和喷绘设备油墨流量控制中的应用,550,300]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305161500376435_5330_3221506_3.jpg!w690x377.jpg[/img][/size][/align][b][size=18px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 油墨是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字呈现在承印物上。油墨中的主要成分和辅助成分主要由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。油墨具有一定的粘稠度，当油墨在管道内输送时，如果流量发生改变或发生其他意外情况，就会导致油墨的粘稠度发生改变，很容易造成批量性的不良品发生。由此可见，油墨流量的精密和稳定控制是印刷和喷绘设备中的核心技术之一。[/size][size=16px] 针对油墨流量精密控制需求，特别是根据客户的要求以及现有技术的不足，希望可以进行技术升级以预防因油路，气路，或者油墨粘度异常造成批量性的问题。为此，为了具体解决油墨流量控制不准确使得油墨粘稠度产生异常造成批量性质量问题，本文提出了相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 解决方案基于流量和压力串级控制原理，即对油墨流量和油墨压力同时进行调整，由此实现高精度的油墨流量控制。解决方案的结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.油墨流量和压力精密控制系统结构示意图,690,312]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305161502292249_6607_3221506_3.jpg!w690x312.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 油墨流量串级控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，解决方案的油墨流量控制系统由压力控制和流量控制两个闭环控制回路构成，这两个控制回路详述如下：[/size][size=16px] （1）压力控制回路：压力控制回路由电气比例阀独立构成，其内部包括压力传感器、调节阀和控制器。压力控制回路的作用是对高压气源压力进行自动减压，并快速恒定控制在压力设定值上。压力控制回路作为串级控制（或双闭环控制）的辅助控制回路（内部闭环回路），主要用来控制加载在油墨桶上的压力，以便快速调节和控制油墨桶的油墨输出流量。[/size][size=16px] （2）流量控制回路：流量控制回路由流量计、串级控制器和压力控制回路构成。在控制过程中，串级控制器检测流量计输出信号并与设定值比较，然后驱动压力控制回路使油墨输出流量稳定在设定流量值上。流量控制回路作为串级控制（或双闭环控制）的主控制回路（外部闭环回路），主要用来检测油墨桶的输出流量并给压力控制回路输出控制设定值。[/size][size=16px] 通过上述两个控制回路的串联最终构成串级控制（级联控制或双闭环）回路，即流量控制回路的输出作为压力控制回路的输入，压力控制回路作为最终流量控制回路的执行机构。[/size][size=16px] 另外需要说明的是，图1只是给出了双闭环控制回路的结构示意图，在具体实施过程中还需根据流量控制精度、耐压范围和油墨喷嘴孔径等工艺参数进行相应的配套器件选择，在此方案中使用了超高精度的PID串级控制器，具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，这样基本就可以满足绝大多数油墨流量控制精度的要求。[/size][size=16px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本文所述的串级控制系统，通过PID串级控制器、电气比例阀、压力传感器和高精密流量计等元件，通过流量控制和压力控制的双闭环控制形式，实现了设定流量和实际流量自动精密控制。由此可预防因油路、气路或者油墨粘度异常造成批量性的不良发生。[/size][size=16px] 本解决方案的特色之一是采用专门的PID串级控制器来代替一般控制中所用的PLC控制装置，通过串级控制器的配套软件可方便进行流量控制，无需再对PLC控制装置进行编程的繁复操作。[/size][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]
随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。 本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。
[color=#990000]摘要：为大幅度提高现有CMP工艺设备中压力控制的稳定性，在现有电气比例阀这种单回路PID压力调节技术的基础上，本文提出了升级改造方案，即采用串级控制法（双回路PID控制，也称级联控制），通过在现有电气比例阀回路中增加更高精度的压力传感器和PID控制器，可以将研磨抛光压力的稳定性提高一个数量级，从1~2%的稳定性提升到0.1~0.2%。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][color=#990000][b]一、问题的提出[/b][/color][/size]在半导体制造过程中，化学机械抛光（CMP）是在半导体晶片上产生光滑、平坦表面的关键工艺。CMP工艺中的压力控制是决定最终产品质量的关键因素。如果压力过高，会损坏半导体材料；如果压力太低，会导致表面不平整。CMP系统中需要配置专用的压力调节装置，以确保压力保持在安全范围内。通过将压力保持在安全范围内，压力调节装置有助于确保半导体晶片在CMP过程中不被损坏。目前的CMP系统中普遍采用电气比例阀作为压力调节器，其典型结构如图1所示。在CMP中采用比例阀来控制抛光过程中施加在晶圆上的压力。由于比例阀是电子控制和压力值的模拟信号输出，因此可以通过控制系统（如PLC）对其进行动态编程和压力监控，这意味可以根据被抛光的特定晶片准确改变施加的压力。此外，由于电气比例阀作为压力调节器是一个闭环控制，即使在下游压力发生变化期间，施加在抛光垫上的压力也会保持不变，由此实现压力的自动调节。[align=center][img=常规研磨机电气比例阀压力控制系统结构,600,280]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209150917534790_1434_3221506_3.png!w690x322.jpg[/img][/align][align=center]图1 常规CMP系统中电气比例阀压力控制装置结构示意图[/align]在一些CMP工艺的实际应用中，要求抛光压力具有很高的稳定性，图1所示的常规压力调节装置则无法满足使用要求，这主要体现在以下几方面的不足：（1）电气比例阀的整体控制精度明显不足，其整体精度（包含线性度、迟滞和重复性）往往在1~2%范围内。这种精度水平主要受集成在比例阀内的压力传感器、高速电磁阀和PID控制器性能和体积等因素制约，而且进一步提高的空间非常有限。（2）电气比例阀安装位置与气缸有一定的距离，由此造成比例阀所检测到的压力值并不是气缸的真实压力，而且比例阀处压力与气缸压力之间有一定的时间滞后。为解决上述存在的问题，进一步提高现有CMP工艺设备中压力控制的稳定性，在现有电气比例阀这种单回路PID压力调节技术的基础上，本文将提出升级改造方案，即采用串级控制法（双回路PID控制，也称级联控制），通过在电气比例阀回路中增加更高精度的压力传感器和PID控制器，可以将研磨抛光压力的稳定性提高一个数量级，从1~2%的稳定性提升到0.1~0.2%。[size=18px][color=#990000][b]二、CMP设备压力控制的串级PID控制方案[/b][/color][/size]在传统的CMP设备压力调节过程中，采用电气比例阀进行压力调节的稳定性完全受集成在比例阀内的压力传感器、高速电磁阀和PID控制器性能和体积等因素制约。为了提高压力控制的稳定性，并充分发挥电气比例阀的自身优势，我们采用了一种串级控制技术，即在作为第一回路的电气比例阀中增加第二控制回路，其中第二控制回路由更高精度的压力传感器和PID控制器构成。串级PID控制方案的整体结构如图2所示。[align=center][img=03.超高精密研磨机电气比例阀压力串级控制系统结构,600,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209150918245058_1534_3221506_3.png!w690x384.jpg[/img][/align][align=center]图2 串级控制法CMP系统压力控制装置结构示意图[/align]在图2所示的串级控制法压力调节装置中，安装了一个外置压力传感器用于直接监测气缸内的气压，压力传感器检测到的气缸压力信号传输给外置的PID控制器，外置PID控制器根据设定值或设定程序将控制信号传送给电气比例阀，比例阀根据此控制信号再经其内部PID控制器来调节高速电磁阀的动作，使得电气比例阀输出到气缸的气体气压与设定值始终保持一致。从上述串级控制过程可以看出，串级控制是一个双控制回路，是两个独立的PID控制回路，电气比例阀起到的是一个执行器的作用。串级控制法（也称级联控制法）是一种有效提升控制精度的传统方法，但在具体实施过程中，需要满足的条件是：[color=#990000]第二回路的传感器和PID控制器（这里是外置压力传感器和PID控制器）精度一般要比第一回路的传感器（这里是电气比例阀内置的压力传感器和PID控制器）要高。[/color]为了实现更高稳定性的CMP系统压力控制，我们推荐的实施方案是采用0.05%精度的外置压力传感器和超高精度PID控制器（技术指标为24位ADC、16位DAC和双浮点运算的0.01%最小输出百分比）。此实施方案我们已经进行过大量考核试验，压力稳定性可以轻松达到0.1%。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
[color=#000099][b]摘要：目前的一次性生物反应器袋充气压力控制普遍只使用了电气比例阀或双阀压力控制器，此种充气控制方式中，压力安全监控无法自动反馈和响应、所控压力并不是真正的反应器袋压力，且充气速度较慢。本文针对现有技术存在的问题进行了改进，提出采用串级控制法，通过外置压力控制器和传感器，以比例阀作为执行机构组成双闭环控制回路，可大幅提高控制精度和充气速度，更重要的是可实现充气压力安全监控和报警自动处理。[/b][/color][align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#000099]一、问题的提出[/color][/size][/b]一次性生物反应器（Single Use Bioreactor）或用后可弃生物反应器(Disposable bioreactor）是使用一次性袋的生物反应器，代替由不锈钢或玻璃制成的培养容器，简称SUBs。与可重复使用的生物反应器相比，一次性生物反应器(SUBs)具有的重要优势是减少了工艺认证难度，无需清洁认证，缩短了停机时间和周转时间。在所有的一次性生物反应器使用过程中，都存在一个充气步骤，需要将反应器充气到指定压力。但一次性生物反应器生物反应器袋并不属于压力容器，过度加压会造成反应器袋的破裂、泄漏或其他故障。因此，一次性反应器袋的准确充气加压必须考虑到在生长期间引入、消耗和产生的气体，以及培养基、消泡剂和其它引入流体的影响。目前常用的SUB充气控制装置是采用电气比例阀，也有采用类似电气比例阀的双阀压力控制器，整个充气压力控制装置如图1所示。[align=center][img=一次性生物反应器典型充气压力控制系统结构示意图,690,246]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011730388558_6420_3221506_3.jpg!w690x246.jpg[/img][/align][align=center][color=#000099]图1 一次性生物反应器袋典型充气压力控制系统结构示意图[/color][/align]在实际应用中，图1所示的充气压力控制系统存在以下两方面问题：（1）安全性问题：在图1充气压力控制系统中，双阀压力控制器或电气比例阀都内置有压力传感器，此传感器测量的是出压口处的压力，并不代表一次性生物反应器袋的内部压力。因为，出于安全性考虑，还需增加一个压力表来监控反应器袋的真实压力。因此，很多SUB制造商希望更准确的直接控制一次性生物反应器袋的内部压力，并同时具有报警功能。（2）准确性和滞后问题：由于压力控制器和电气比例阀远离反应器袋，所控压力与反应器袋希望的压力值有一定偏差，而且这种充气控压方式存在明显滞后现象，充气速度较慢。[b][size=18px][color=#000099]二、串级回路充气压力控制[/color][/size][/b]为了解决上述一次性生物反应器袋充气压力控制中存在的问题，本文提出一种更精确可靠且快速的充气压力控制方法，其核心技术是采用串级控制方法，即对图1所示的压力控制系统进行了改良，增加一个独立的压力控制器。新型充气压力控制系统如图2所示。[align=center][img=生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图,690,346]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211011731023461_8401_3221506_3.jpg!w690x346.jpg[/img][/align][align=center]图2 生物反应器袋新型串级双回路充气压力控制系统结构示意图[/align]图2所示的升级改良后的新型充气压力控制系统，主要有以下几方面的特点：（1）所采用经典的串级控制法，以电气比例阀作为独立的内部执行回路，再外接独立的压力控制器和压力传感器，结合电气比例阀组成外部控制回路，由此构成的串级控制结构形式，可充分发挥串级控制法能提高控制精度和加快充气速度的优势，有效提高压力控制精度和缩短充气时间，此特性对大容积一次性反应器袋的充气过程尤为具有优势。（2）外接的压力传感器直接安装在反应器袋上，更能准确监测反应器袋的内部压力。（3）外接的压力控制器具有超压报警功能和相应的开关控制信号输出。如果反应器袋内部压力超过设定警戒线后，可立刻报警并输出开关信号驱动安全阀放气。（4）压力控制器采用的是24位ADC和16位DAC，具有超高的压力测量和控制信号模拟量输出精度，另外通过双精度浮点运算，可实现最小0.01%的超高精度压力控制调节。（5）压力控制器可存储多个充气压力控制参数，便于不同容积大小的一次性生物反应器袋的充气压力控制而无需再进行设置和调整。（6）控制器可具有两通道形式，即一个压力控制器可同时控制两个电气比例阀实现两个一次性生物反应器袋的充气压力控制。（7）压力控制器带RS 485通讯，标准MODBUS协议，即可独立运行，也可与上位机通讯。（8）随机配的软件可方便采用计算机对压力控制器进行遥控，避免繁复的仪器按钮操作。[b][size=18px][color=#000099]三、总结[/color][/size][/b]综上所述，通过上述新型串级控制系统，可有效提高一次性生物反应器袋充气过程中压力控制的安全性、精度和速度，并具有操作便捷和可扩展的特点。同时此种串级双回路结构适用于各种形式和规格的电气转换器、电气比例阀和双阀压力控制器。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
1.极化回路：由辅助电极、研究电极和极化电源构成，它的作用是保证研究电极上发生我们所希望的极化，因此，此回路中有极化电流通过，其极化电流大小的控制和测量在此回路中进行。2.测量回路，由参比电极、研究电极和电位测量仪器构成，它的作用是测量或控制研究电极相对参比电极的电位。为了使电位测量与控制的精度高，下述几方面的问题是必须考虑的。首先：参比电极的电位必须稳定，而参比电极电位的稳定性除了它本身的性能外，严格地说不允许有电流通过参比电极，也就是说测量回路几乎没有电流通过（电流10-7A），其目的是使参比电极不致因电流过大而被极化，从而影响参比电极电位的稳定性。
下面介绍几种回路电阻测试仪的用途 1、回路电阻测试仪：接地电阻表 用途及适用范围：接地电阻适用直接测量各种接地装置的接地电阻值，亦可供一般低电阻的测量，四端钮(0～1～10～100Ω规格)还可以测量土壤电阻率.。 2、回路电阻测试仪：单钳回路电阻测试仪 单钳回路接地电阻测试仪性能及特点：独特单钳设计，可避免双钳式两探头之间相互干扰的误差不必打辅助地桩，直接钳住即可测量。 3、回路电阻测试仪：接地阻抗测试仪 钳式接地电阻计系列量测时，不必使用辅助接地棒，也不须中断待测设备之接地，只要钳夹住接地线或棒，就能量测出对地电阻达0.1Ω。也能作电流量测。 4、回路电阻测试仪：环路电阻测试仪 采用微处理器控制，具有高精度和高可靠性。测试时检查三个指示灯检查接线状态是否正确。直读短路保护电流和接地故障电流。测试电阻过热时会自动锁定。法兰球阀 5、回路电阻测试仪：型数字式接地电阻测试仪 该测试仪专门用来测量各类电器设备、避雷针等接地装置的接地电阻值。测试原理先进。 6、回路电阻测试仪：双钳口接地电阻测试仪 具有多种接地电阻测量方法：无辅助极/三极/四极/而极法-----适合多种测量环境；其测量范围为0.002Ω—300KΩ，可以满足多种要求。
[align=center][img=饱和蒸汽温度精密控制,690,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211160915568591_8820_3221506_3.jpg!w690x315.jpg[/img][/align][size=14px][color=#000099]摘要：在目前的饱和蒸汽轮胎硫化工艺中，普遍还在采用电动定位器和电动执行器形式的减压阀进行温度控制。这种控温方式存在响应时间长、控温波动大和磨损引起寿命短等问题。本文介绍了采用电气比例阀和气动减压阀组合的替代方案，其中还采用了超高精度的串级PID控制器，此串级控制法替代方案可大幅提高蒸汽温度的控制精度和速度，并延长阀门的使用寿命和可在线维护。作为一种新技术，此解决方案还可推广应用到其它蒸汽加热领域。[/color][/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#000099]一、问题的提出[/color][/size][/b][size=14px][/size][size=14px] 硫化是目前轮胎生产过程中的最后一道工序，一般通过热硫化将成型的胎胚变成了轮胎成品。目前的硫化方式基本都是根据硫化内温的介质不同来区分，而外温实现方式（或称热板温度、模温）一般都是注入一定压力的蒸汽进行温度控制。[/size][size=14px][/size][size=14px] 本文将主要讨论轮胎硫化过程中的外温变温控制技术，有关内温调控技术则将在后续报告中再进行详细阐述。[/size][size=14px][/size][size=14px] 外温和外压是轮胎硫化的主要工艺参数，其控制的好坏直接影响硫化轮胎的质量。外温的实现通常使用蒸汽作为加热介质，而蒸汽一般都是饱和蒸汽。饱和蒸汽的一个重要特性是其温度与压力之间一一对应，即饱和蒸汽的温度始终由其压力决定，而轮胎硫化外温蒸汽加热工艺就是利用此特征来调整蒸汽压力以实现对蒸汽温度的精密控制。[/size][size=14px][/size][size=14px] 在目前的大多数蒸汽温度控制过程中，如图1所示，基本都采用的是典型的单闭环PID控制方法，使用了复杂笨重的电动减压阀来控制饱和蒸汽温度，即采用一个温度传感器将信号发送给PID控制器，控制器向电动阀门定位器发送命令信号，阀门定位器控制阀门所需开度以使得温度接近设定温度。这种控制的结果是阀门必须一直工作以保持温度，循环打开和关闭等同于磨损阀门部件，最大的问题是这种带有阀门定位器形式的电动减压阀的运行速度很慢，对PID控制器的控制信号有很大的响应滞后，如果观察热电偶的信号输出，则会在目标温度周围出现正弦波形，而不会出现平滑、平坦的温度信号，因此这种控制方式往往呈现出蒸汽温度波动较大的现场。[/size][size=14px][/size][align=center][size=14px][color=#000099][img=传统单回路蒸汽温度控制结构示意图,690,170]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211160917432405_1591_3221506_3.jpg!w690x170.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#000099]图1 采用阀门定位器形式的电动减压阀蒸汽温度控制结构及其温度波动[/color][/align][size=14px][/size][size=14px] 针对上述目前电动定位器和电动执行器结构形式的减压阀在轮胎硫化蒸汽温度控制中存在响应时间长、控温波动大和磨损引起寿命短等问题，本文将介绍采用电气比例阀和气动减压阀组合的替代方案，通过超高精度的串级控制PID控制器，此替代方案可大幅度提高蒸汽温度的控制速度和精度，并延长减压阀的使用寿命。此解决方案还可以推广应用到其它蒸汽加热设备。[/size][size=14px][/size][b][size=18px][color=#000099]二、解决方案[/color][/size][/b][size=14px][/size][size=14px] 在上述传统的饱和蒸汽温度控制过程中，采用的是一个典型的闭环控制回路，即作为执行机构的带阀门定位器的电动减压阀与PID控制器和温度传感器构成一个闭环控制。[/size][size=14px][/size][size=14px] 新的解决方案则是采用了双闭环PID控制回路组成的串级控制法，其结构如图2所示。[/size][size=14px][/size][align=center][size=14px][color=#000099][img=新型双回路串行控制法蒸汽温度控制结构示意图,690,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211160918269307_9385_3221506_3.jpg!w690x223.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#000099]图2 采用超高精度PID控制器、电气比例阀和气动减压阀的串行控制结构及其温度波动[/color][/align][size=14px][/size][size=14px] 在图2所示解决方案中，采用了经典的串级控制结构，即温度传感器、气动减压阀、电气比例阀和串级PID调节器组成一个双回路闭环控制系统。其中自带压力传感器和PID控制板的电气比例阀与气动减压阀构成次回路，用于调节气动减压阀的开度；温度传感器、串级PID控制器和次级回路再构成主回路，主回路采集硫化箱温度，经PID计算后输出控制信号给次回路中的电气比例阀，这里的次回路此时相当于主回路的执行器。[/size][size=14px][/size][size=14px] 与传统单回路控制相比，这种结合了电气比例阀和高精度PID调节器，并采用了串级控制法的蒸汽温度控制系统，充分发挥了串级控制的特点，有以下几方面的优势：[/size][size=14px][/size][size=14px] （1）可明显改善蒸汽温度控制精度和速度，控制温度的变化曲线平摊且与设定曲线非常接近，蒸汽温度达到稳定可节省几十分钟。[/size][size=14px][/size][size=14px] （2）对于高压饱和蒸汽的压力扰动具有较迅速和较强的克服能力。[/size][size=14px][/size][size=14px] （3）可消除次回路（气动减压阀和电气比例阀）的非线性特性的影响。[/size][size=14px][/size][size=14px] （4）气动减压阀可采用不同规格的气动圆顶加载压力调节器，可与各种精度和流量的电气比例阀组合实现不同规格轮胎硫化中任意设定温度的自动控制。[/size][size=14px][/size][size=14px] （5）先进的电气比例阀替代了传统的电气转换器（I/P和E/P），不再需要定期重新校准的繁复操作，不再需要仪表空气而只需加装气体过滤器即可，也不会不断排放空气减少压缩控制的浪费，重要的是控制精度可以达到任何设定点的±0.1%。[/size][size=14px][/size][size=14px] 总之，上述解决方案是目前大多数蒸汽温度控制技术的升级换代，可大幅提高轮胎硫化过程中蒸汽温度的控制精度和速度，此解决方案完全可以推广应用到其它蒸汽加热领域。[/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=14px][/size]
来源：中国科学报作者：段 歆涔字体大小： http://img.dxycdn.com/cms/upload/userfiles/image/2014/01/02/263371581_small.jpg针对BRAIN项目的NIH拨款申请将于2014年3月到期。图片来源：Wikimedia Commons在近一年的会议商讨和公开辩论后，美国国立卫生研究院（NIH）日前宣布了分配《使用先进革新型神经技术的人脑研究（BRAIN）倡议》资金的方案，这笔1.1亿美元的拨款旨在启动新技术的研发，绘制出人脑庞大而复杂的神经回路。简而言之，BRAIN计划着眼于一些宏观的理念，诸如研究大脑的所有 细胞，尽管目前可供完成该目标的数据少之又少。根据9月科学顾问委员会的报告，NIH呼吁六个“高优先级”研究领域提出拨款申请。美国国家神经疾病和中风研究所主任Story Landis说，NIH承诺在未来三年里每年向这些领域投入4000万美元。“我们希望这项额外的资金能成为现实。但很显然，这取决于我们的预算有多 少。”资金汇聚的六大领域主要包括，对理解神经元如何共同产生大脑行为有基本作用的新技术和方法的测试与发展。例如，将不同类型的脑细胞进行分类，并弄清它们如何在特定的神经回路中发挥作用。NIH将焦点放在创新上，这意味着大多数资金申请人不需要为自己的建议书提供初始数据，这和以往的常规方法有很大不同。Landis说，以往的方式吓跑了很多科学家和评审员，新方式为真正有创新性的想法提供了更大的空间和希望。NIH还公布了所有针对BRAIN计划申请资金的要求，它们包括：针对大脑不同类型的细胞开创性的分类方法，目标是在大脑中创造一个囊括所有细胞的 “汇总”；发展遗传性和非遗传性工具分析更敏感、精确、细致的大脑回路；发展能记录和控制大脑中大量神经元的新技术；将现有记录和控制神经元的技术应用到 更大规模的层面；成立跨学科团队研究神经回路活动如何在特定的行为或神经系统中发挥作用；成立包括成像科学家、工程师、材料科学家、纳米技术专家和计算机 科学家在内的团队以研发针对人脑的新一代非侵入性成像技术。
摘 要：介绍一个基于ADE7758和MC9S08AW32方案的智能监控单元的设计方法，详细说明了设计原理、硬件构成以及软件设计的方法，该装置能够实现最多3个三相回路（或9个单相回路）、18路开关量信号的监控；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化、网络化及集成化发展的需求。关键字：多回路，智能监控单元，RS485Abstract: A design of hardware and software platform for multiloop monitoring device based on ADE7758+MC9S08AW32, the design principle , hardware configuration and flow of softwave were described in detail . This device can implement monitor at most 3 loop of 3-phase 4-wire (or 9 single loop) , 18 on-off signal ; with RS485 and PC ,can achieve data and status messages send , meet the evolutive requirment of intelligentize , network and integration in low voltage power distribution.Key words: multiloop , aptitude monitoring device ,RS4850 引言 在配电系统领域，智能化和网络化是一个主流的发展方向，但是在实际使用中，若每一个配电回路都安装智能化的网络监测仪表，用户的硬件投资成本是非常大的，鉴于此，集成化又将是一个发展的方向，即将多个配电回路的电参量测量由一个智能仪表来实现。因此，一种设计先进、可靠性高、测量精度高的多回路智能监控单元的出现，能够在保证实现用户测量要求的同时，大大降低用户的硬件投资成本和使用成本。 本文介绍一种AMC系列多回路智能监控单元（见图1）的设计方法，最多实现3个三相回路（或9个单相回路）的电参量测量；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化、网络化及集成化的发展需求。1 AMC多回路监控单元技术特点 AMC多回路监控单元主要应用于多个配出回路的电参数的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并具有通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视。一个AMC多回路监控单元就能完成实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本。具体型号及产品功能见表1。 表1 产品型号及功能 型号功能应用单相AMC16-1I99路单相I、ULN、RS485/Modbus9个单相回路的电参数监测、开关监测、并可实现通讯AMC16-1E99路单相I、ULN、kW、kWh 、RS485/ModbusAMC16-1E9/K9路单相I、ULN、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO三相AMC16-3I33路三相I、U、RS485/Modbus3个三相回路的电参数监测、开关监测、并可实现通讯AMC16-3E33路三相I、U、kW、kWh、RS485/ModbusAMC16-3E3/K3路三相I、U、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO2 系统结构 整体系统由中央处理单元、电源、交流采样运算、人机界面、开关量控制、通讯接口模块等构成，装置硬件结构如图2所示。2.1 中央处理单元专用电能芯片 中央处理器采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW32。MC9S08AW32是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能性处理器。是第一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等高度集成的高性能器件。具有业内最佳的EMC性能。 CPU总线频率最高可达20MHz，最高运行速率可达40MHz。丰富的片内资源： 32K Flash存储器，内部时钟发生器，带有8个可编程通道的定时器，10位、16通道ADC，双SCI口、丰富的I/O口、SPI、I2C等接口，极大地方便了硬件的扩展。并且支持BDM片上调试方式。2.2 电源 采用的电源模块为通用+5V开关电源模块。电路原理见图3。该电源模块输入电压为AC85V～265V或DC100V～350V，输入频率45Hz～60Hz，输出电压稳定、故障率小，输出纹波 1％，转换效率≥75％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。2.3 交流采样及运算 交流采样运算单元包括交流采样和专用电能芯片。 系统的母线电压经电压互感器、采样电路、滤波电路后，电压信号进入专用电能芯片的电压通道。 多路负载的各路电流经电流互感器、采样电路、滤波电路后，电流信号进入高速信号切换开关的输入通道。由高速信号切换开关的通断来控制各路负载的电流信号进入电能芯片的电流通道。 专用电能芯片采用美国ADI公司的高精确度三相电能测量芯片ADE7758。该芯片的测量精度高，功能强大。带有一个串行口，两路脉冲输出，集成了数字积分、参考基准电压源、温度敏感元件等，有可用于有功功率、复功率、视在功率、有效值的测量以及以数字方式校正系统误差(增益、相位和失调等)所必须的信号处理电路。该芯片适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。2.4 人机界面 人机界面采用LED数码显示。系统采用2排四位LED数码管加1排6位数码管显示各个回路的电参量，其显示的数据含义由红色LED发光二极管指示。其默认显示方式为循环显示各个回路的电参量，用户也可根据实际需要进行设置。电参量的显示范围0～9999，并在编程状态下显示菜单及参数，见图4仪表界面。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路使用一片74HC595加三极管构成。2.5 开关量控制模块 开关量控制模块由开关量输入和告警输出组成，电路原理见图5。开关量输入经光电耦合器连接到CPU。告警输出由GPIO口经光电耦合器连接到输出继电器。开关量输入共设有18路，分别监测3个三相回路的分闸、合闸状态。设有1路告警输出，其告警条件可任意设置，只要满足一个设定的条件就会输出告警信号。2.6 通讯接口模块 3 实现功能及原理 本设计的主要目的就是采用单个电能芯片来实现对多个回路负载的电流、电压、功率、电能等参数的测量。考虑到成本和性能的要求，本设计采用的方案是1个电能芯片加多个电子开关，来实现对3个三相回路的各种电参量的测量和监测。 该方案的实现方式为，将回路的母线电压接入电能芯片ADE7758的电压通道，多路负载的电流通过由电子开关在CPU的控制下进行顺序分时切换，使ADE7758能够分时按顺序对各路负载进行电参量的测量及运算，并将所测得的数据由CPU进行各种处理。 监控单元主机结构分为电源、主板和显示板3大板块。其中电源板主要是开关电源、通讯和开关量的元器件布置，主板主要是采样运算电路、CPU及
GB/T 27405-2008 实验室质量控制规范 食品微生物检测5.2.1.2 实验室的建设应符合GB 19489 的规定，符合“无回路”原则。 这里符合“无回路”原则，是什么意思？
我单位纯化水循环回路，有时用户不用水，回路循环中发现电导率为：[color=black][font=新宋体]控制值[/font][/color][font=新宋体]≤[/font][font=新宋体]3 µ S/cm，实际会升高到[color=black][font=新宋体]控制值 [/font][/color][font=新宋体]6[/font][font=新宋体] µ S/cm，不知道何原因？ [/font][/font]
[color=#ff0000]摘要：本文针对高温高压流变仪中的压力控制，特别是针对美国艾默生公司的全套压力控制系统TESCOM ER5000，提出相应的国产化解决方案。解决方案采用的也是电气比例阀驱动背压阀实现高压精密控制，整个压力控制系统为分体式结构，但采用了独立的精度更高的双通道PID控制器作为外部控制器，与电气比例阀一起构成双环控制模式。此方案除了实现国产替代之外，最大特点是可以驱动两个背压阀实现高压全量程的精密控制，且控制精度更高。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [size=18px][b]一、问题的提出[/b][/size]高温高压流变仪是在特殊的高温高压条件下测量流体材料流变特性（如粘度等）的精密分析仪器，模拟材料的使用工况条件，研究流体材料的黏度与温度、压力的关系，对石油开采（如钻井液、压裂液、酸化液、原油）、石化生产（如润滑油）、煤化工（如油煤浆）、食品加工（如淀粉糊化）等行业有重要指导意义。国内外都非常重视流变仪的研发和使用，但是其核心技术以前一直由西方国家掌握，我国的流变仪一直依赖进口，迫切需要中国自主研发的设备。为此，科技部设立了重大科学仪器设备开发专项“超高温高压钻井液流变仪的研发及产业化”（项目编号：2012YQ050242）以期彻底解决核心技术卡脖子问题。此开发专项由北京探矿工程研究所牵头承担，于2018年取得了重大技术突破，开发完成了Super HTHP Rheometer 2018超高温高压流变仪，并编制了相应的企业标准“Q/HDTGS0006-2018 超高温高压流变仪”，可用于测试钻井液、压裂液等样品在高温高压（最高320℃、220MPa）及低温高压（最低-20℃、220MPa）条件下的流变性。尽管Super HTHP Rheometer 2018超高温高压流变仪在关键技术上取得了突破，但根据文献“王琪, 赵建刚, 韩天夫,等. 超高温高压流变仪中高精度压力控制系统的实现[J]. 地质装备, 2018, 19(2):3.”报道，高压流变仪中的压力控制采用的是美国艾默生公司的全套压力控制系统，其中包含了TESCOM ER5000压力控制器和相应的背压阀。本文将针对高温高压流变仪中的压力控制，特别是针对美国艾默生公司的全套压力控制系统，提出相应的国产化解决方案。本文将详细介绍国产化替代方案的具体内容和相应配套产品。[b][size=18px]二、国产化替代解决方案[/size][/b]在高温高压流变仪中使用的TESCOM ER5000压力控制系统是一种典型的双回路串级PID控制方式（双环模式），如图1所示，其工作原理是采用0.7MPa量程的低压电气比例阀来驱动200MPa量程的背压阀实现精密高压调节。[align=center][img=01.TESCOM压力控制系统结构示意图,690,301]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210200941118441_5182_3221506_3.png!w690x301.jpg[/img][/align][align=center]图1 TESCOM ER5000压力控制系统结构示意图（内置和外置双压力传感器，双环模式控制）[/align]根据我们对高压压力控制的使用经验和具体实际应用的了解，特别是针对高温高压流变仪中的高压压力精密控制，应用TESCOM ER5000压力控制系统特别需要注意以下几方面的问题：（1）尽管TESCOM ER5000压力控制系统采用的是双回路PID串级控制模式，但由于采用的是16位AD转换器，所以在控制精度上还有潜力可挖，如采用更高精度的AD转换器。（2）在整个200MPa的高压范围内，采用一个艾默生TESCOM背压阀并不能准确覆盖整个高压范围的压力精密控制，在某些压力区间会出现失调现象。这也是所有背压阀都会出现的问题，解决方法是采用至少2个背压阀来覆盖整个高压范围的精密控制。由此，如果采用2个背压阀进行全量程的高压控制，这势必要采用两套ER5000压力控制器，会明显提升成本。目前国产的背压阀已经非常成熟，技术难度主要在于ER5000压力调节器的国产化替代。针对高精度的压力控制，我们分析了ER5000压力调节器的技术思路，特别基于ER5000压力调节器所采用的这种非常有效的双环模式高精度压力控制方法，我们提出了精度更高和更经济国产化替代方案。如图2所示，方案的技术核心为：[align=center][img=02.双阀高压压力精密控制系统结构示意图,690,497]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210200941243661_3252_3221506_3.png!w690x497.jpg[/img][/align][align=center]图2 双阀结构高压压力精密控制系统结构示意图[/align]（1）采用分体结构形式，与TESCOM ER5000系统的工作方式相同，同样采用电气比例阀驱动背压阀。根据高压压力控制范围，选择2个不同工作压力范围的背压阀来覆盖整个量程。（2）采用国产电气比例阀作为背压阀的驱动，自带PID控制功能的电气比例阀组成内部闭环控制回路，实现背压阀压力输出的精密调节。（3）外置压力传感器和双通道PID控制器构成外部闭环回路，控制器输出作为电气比例阀设定值，由此可实现ER5000压力控制器的双环工作模式。（4）国产化替代的技术核心是双通道PID控制器，每个通道都具有24位AD和16位DA，双精度浮点运算和最小输出百分比为0.01%，控制器具有RS 485通讯和标准的MODBUS协议，并配备了测控软件，可遥控操作和存储显示测试曲线。此PID控制器性能指标远优于ER5000控制器。我们经过大量试验，已经验证了这种国产比例阀和高精度PID控制器组成的串级控制模式可有效的实现和改善高压压力控制精度，完全可以实现对ER5000压力控制系统的国产化替代。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
智能化控制对于[b][url=http://www.linpin.com/]淋雨试验箱[/url][/b]来讲是很重要的，现在是人工智能的时代，试验箱智能化控制的应用可以降低人工成本，同时提升设备效率，在试验箱设备快速运行的背后，智能化控制有着至关重要的作用。[align=center][img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/04/202204261615109696_1620_1037_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/align] 淋雨试验箱智能化控制系统的流程是怎样的呢？该系统同时具有了自动组合加热还有制冷等子系统的工况，确保在整个温度范围之内的高精度控制，让设备更加节能、降低能耗，设备的检测装置也比较完善，可以自动进行故障显示、报警。一旦试验箱设备有异常了，试验设备的控制器会通过使用中文汉字来显示故障状态，还可以储存历史故障记录和历史数据表趋势图等，可以配上计算机通讯接口、计算机上、下机计算机机辅助控制系统装置等实现实现连机数据传输及远程控制功能。试验箱设备还可以通过配套记录仪来记录试验数据，该试验设备控制器使用了可编程逻辑控制器还有优质LCD彩色液晶触摸屏等双回路温度控制系统，该系统的控制显示器使用了液晶彩色触摸大屏幕来控制显示屏，这个控制装置同样是采用中文操作显示界面的。该控制系统可以设置、显示试验曲线、参数、段总运行时间、总运行时间、加热器工作状态还有日历时间等，控制程序的编制使用了人机对话的模式，显示界面也很友好，只需要设定温度就能够实现制冷机的自动运行功能。 现在人们选购设备也比较注重淋雨试验箱是否更加智能，大家应该了解淋雨试验箱智能化控制的重要性。智能化控制的应用让试验设备更加自动化，在提升效率的同时也稳定了设备试验的准确度。
[size=16px][color=#339999][b]摘要：在目前的流体比值混合控制系统中，普遍采用的是多通道闭环PID控制系统对各路流量进行准确控制后再进行混合，这种控制方式普遍存在的问题是对流量调节阀的响应速度、耐腐蚀性和线性度有很高要求。为此本文提出的第一个解决方案是采用NCNV系列强耐腐蚀的高速和高线性度电控针阀，第二个解决方案则是不再使用流量调节阀，改用压力控制器通过调节流体进口压力来实现流量的精密控制，而第二种方案更适用于微流量的精密控制。[/b][/color][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在医药实验室、燃烧系统和化工领域的生产过程中，常需要将两种或两种以上的流体物料保持一定的比例进行混合，如比例一旦失调，将影响质量甚至造成事故，因此这种多种流体精密混合的控制需要采用精密的PID比值控制系统。一个比较典型的两种流体混合的双闭环PID比值控制系统如图1所示，但这种比值控制系统存在以下几方面的问题和注意事项：[/size][align=center][size=18px][color=#339999][b][img=常用双回路比值控制系统示意图,600,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231002390515_7752_3221506_3.jpg!w690x408.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 常用化学药品注入双回路比值控制系统示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）图1所示结构是一种典型的流量调节方式的控制系统，即通过两个控制阀同时调节两路流体流量，并使两路流量达到设定比值，以实现混合后的准确比率。但这种流量调节方式的前提是其中的两路液体必须有相应的压力进行驱动，且要求相应的驱动压力尽可能稳定。[/size][size=16px] （2）流量调节方式要求控制阀具有较快的调节速度，如果流量调节速度慢于驱动压力的波动速度，则很难实现准确控制。[/size][size=16px] （3）在很多流体比值混合中，流体介质往往都带有腐蚀性，这就要求液体流动管路中的所有装置都需要具有耐腐蚀性，特别是对内部带有运动机构的控制阀，其耐腐蚀性尤为关键。[/size][size=16px] （4）PID控制是一种典型的线性控制技术，为了保证比值控制的准确性，除了要求流量计和PID控制器具有相应的测量控制精度之外，更要求控制阀开度与控制信号之间具有很好的线性关系，否则很难实现较高精度的流量控制，从而也无法实现高精度的比值控制。[/size][size=16px] 上述的快速调节能力、耐腐性以及线性度往往是对流量控制阀的严峻挑战，很少有控制阀能同时满足这些要求，而且口径越大的控制阀越难实现。[/size][size=16px] 为了解决比值控制中控制阀中存在的响应速度、耐腐蚀性和线性度问题，本文提出了两种解决方案。第一种方案是在流量调节的基础上，采用耐腐蚀的线性度好的高速数控针阀；第二种方案是采用压力控制方式来实现流量调节，省略掉流量控制阀，同样可以实现高精度比值控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 本文在这里设计了两套解决方案，第一套方案还是采用流量调节技术，只是对控制阀和比值控制器进行了明确，关键是将流量控制阀采用了NCNV系列步进电机驱动的高速高线性度的数控针阀来代替，整个控制系统结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用高速数控针阀的比值控制系统,600,341]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003088266_938_3221506_3.jpg!w690x393.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 采用高速数控针阀的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 所用的NCNV数控针阀的通经范围为0.9~4.1mm（甚至更大），全量程响应时间小于1秒，可实现高速流量调节。由于采用了步进电机驱动，从而具有很小的磁滞和优于±2%的线性度，全量程的重复精度可以达到±0.1%。另外此系列数控针阀还具有极低的漏率，可用于对真空密封要求苛刻的使用场合。数控针阀的控制除了可以直接采用0~10V模拟电压控制之外，也可采用RS485信号进行通讯控制。[/size][size=16px] 图2所示的流量调节比值控制系统中，比值控制器采用了VPC2021系列多功能PID控制器。此控制器具有两路独立通道进行比值控制。重要的是这两路PID控制通道都具有24位AD采集精度和16位DA控制精度，由此可进行高精度的比值控制，还可以满足微小流量变化的控制要求。[/size][size=16px] 在第二套解决方案中，采用了压力控制器、流量计和比值控制器构成的双闭环控制回路来进行每个独立管路中的流量控制，由此最终实现比值控制。由于每个管路中的管径保持不变，那么通过改变进液压力就可以调节流量。这种采用压力控制方式的比值控制系统如图3所示。进液压力控制可以采用对进液容器内部的气压控制方式将流体压出，这时的气压控制就相当于一个气压泵，此流量控制方式可以实现很高的控制精度。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用压力控制器的比值控制系统,600,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003293037_3318_3221506_3.jpg!w690x389.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 采用压力控制器的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过上述的两套解决方案，可以很好的解决目前流体混合中比值控制在响应速度、耐腐蚀性和线性度等方面存在的问题，可以实现流体比值混合的高精度控制。特别在第二套解决方案中所采用的压力控制技术，去掉了流量控制阀，但增加了压力控制来调节流量，由此可以实现超高精度的流量控制，特别适用于微流量的快速控制，可推广应用于微流控领域。[/size][align=center][size=16px][/size][/align][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]
[size=16px][color=#ff0000]摘要：针对目前张力控制器中普遍存在测量控制精度较差和无法实现串级控制这类高级复杂控制的问题，本文介绍了具有超高精度和多功能的新一代张力控制器。这种新一代张力控制器具有24位AD模数转换、16位DA数模转换、双精度浮点运算和0.01%的最小输出百分比，同时还就有远程设定点和变送输出功能，可方便的实现两个参量的串级控制，并可进行手动和自动控制的开关切换，极大提高了张力控制的精密度，更是适合一些特殊应用中的微张力控制，甚至可以进行张力设定程序曲线的精确控制。[/color][/size][align=center][size=16px][img=微张力控制,650,272]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110946105710_7747_3221506_3.jpg!w690x289.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 张力控制是一种对在两个加工设备之间作连续运动或静止的被加工材料所受的张力进行自动控制的技术。在各种连续生产线上，各种带材、线材、型材及其再制品，在轧制、拉拔、压花、涂层、印染、清洗以及卷绕等工序中常需要进行张力控制。[/size][size=16px] 张力控制中所用到的张力控制器是一种由单片机或者一些嵌入式器件及外围电路开发而成的系统，主要由A/D和D/A转换器以及高性能单片机等组成。在张力控制过程中，首先直接设定要求控制的张力值，让张力传感器采集的信号（一般为毫伏级别）作为张力反馈值，比较两者的偏差后，经内部智能PID运算处理后，调节执行机构，自动控制材料的放卷、中间引导及收卷的张力，达到系统响应最快的目的。目前的张力控制器普遍还存在以下几方面的问题：[/size][size=16px] （1）测量精度较低：普遍采用12位AD模数转换器，个别国外产品用了16位AD模数转换器，对于一些高精度的张力传感器输出显然无法准确测量，测量精度无法满足高精度控制要求。[/size][size=16px] （2）控制输出精度较差：普遍采用12位DA数模转换器，个别国外产品用了14位DA数模转换器，对于一些高精度的张力控制无能为力。[/size][size=16px] （3）浮点运算精度较低：目前市场上商品化张力控制器的PID运算基本都是采用单浮点方式进行，运算精度较低，输出百分比的最小调节量只有0.1%，无法进行超高精度的张力控制。[/size][size=16px] （4）传感器输入信号类型少：在各种张力控制中会采用到多种不同的传感器，如超声波探头，浮辊，电位器和激光等，这些不同传感器所输出的信号类型和量程有多种形式，但目前绝大多数张力控制器的输入型号类型非常有限，且不能方便的进行测量范围调整。[/size][size=16px] （5）功能简单：绝大多数张力控制器只能进行单变量的控制，如收放卷的扭矩控制，过程张力中的速度控制以及浮辊张力控制，但只能选择其中的一种控制参数，缺乏两个参数同时控制的功能，无法采用更高级的控制形式——串级控制来更好实现准确的张力调节。[/size][size=16px] （6）PID参数无法自整定：在有些张力控制过程中，需要准确无超调的PID控制，快速且自动的选择合适的PID参数则显着尤为重要，而目前大多张力控制器缺乏这种PID参数自整定功能。[/size][size=16px] 针对目前张力控制器中普遍存在的问题，特别是为了实现超高精度张力控制，本文将详细介绍超高精度工业用PID调节器及其在超高精度张力控制过程中的应用，特别还介绍了串级控制功能的具体应用。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]2. 超高精度PID控制器[/b][/color][/size][size=16px] VPC-2021系列PID调节器是一种标准形式的工业用控制器，有单通道和双通道两个系列，具有96×96mm、96×48mm 和48×96mm三种尺寸规格，如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=01.超高精度PID控制器系列,650,223]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110948313448_487_3221506_3.jpg!w690x237.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 VPC2021系列超高精度PID控制器[/b][/color][/size][/align][size=16px] VPC2021系列PID控制器的最大优点是具有超高精度检测和控制能力，具有24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力，0.01%的最小输出百分比。主要技术指标如下：[/size][size=16px] （1）真彩色IPS TFT长寿命LED背光、全视角液晶显示。[/size][size=16px] （2）独立的单回路和双回路控制，每个通道控制输出刷新率50ms，独立的PID控制功能，每个通道都可进行独立的手动和自动控制切换。[/size][size=16px] （3）万能型信号检测能力，即每通道都具备47种输入信号形式，仅需通过设置即可完成信号类型和量程选择，由此可满足各种规格和形式的张力探测器的引入。除了能测量各种张力传感器、位置传感器给出的模拟电压、电流和电阻信号之外，还可以测量各种温度传感器和压力传感器等各种信号，传感器输出端直接接入控制器并在控制器上进行选择即可使用。[/size][size=16px] （4）单、双通道独立控制输出，输出信号有线性电流、线性电压、继电器输出、固态继电器输出和可控硅输出五种形式，可用于直接驱动电气比例阀（或电子压力转换器）进行张力控制，也可以驱动各种阀门和加热器等执行机构进行真空度、压力和温度等参数的控制。[/size][size=16px] （5）具有远程设定点、变送和正反向控制功能，使得串级控制和分程控制成为可能。[/size][size=16px] （6）采用自主改进型PID算法，支持对PV微分和无超调控制算法。5组PID存储和调用，10组输出限幅等实用功能 。每个通道采用独立的PID参数 ， 且可独立的进行PID参数自整定。[/size][size=16px] （7）支持数字和模拟远程 操 作 功 能，支持标准MODBUS RTU通讯协议。[/size][size=16px] （8）带传感器馈电供电功能（24V，50mA）。[/size][size=16px] （9）支持一路过程变量变送功能，变送的过程变量可选PV测量值、SV设定值、控制输出值和偏差值，变送输出类型有4-20mA, 0-10mA, 0-20mA, 0-10V, 2-10V, 0-5V, 1-5V七种。[/size][size=16px] （10）两组开关量光隔输入端，可以实现各种应用功能的灵活应用切换。[/size][size=16px] （11）随机配备强大的控制软件，可通过软件进行控制参数设置、运行控制、过程曲线显示和存储，非常便于过程控制的调试。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]3. 串级控制在张力控制中的应用[/b][/color][/size][size=16px] 在典型的张力控制中多采用PID控制方式，由人工设定所需运行张力。设定值与张力传感器测量值进行比较计算后，PID控制器调节执行机构实现张力的稳定输出。典型张力控制器结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=02.典型单参数张力PID控制结构示意图,450,119]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110949423425_329_3221506_3.jpg!w690x183.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图2 典型单参数张力控制结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 图2所示的采用单参数进行张力控制的方法在很多实际应用中并不能满足需要，往往需要引入第二个参数进行控制，由此需要PID串级控制方式，其结构如图3所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=03.双参数串级控制PID张力控制结构示意图,600,165]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950250802_7112_3221506_3.jpg!w690x190.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图3 双参数串级控制PID张力控制结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图3所示的串级控制系统中包含了主和次两个闭环控制回路：[/size][size=16px] （1）次控制回路包括传感器1、执行机构和次PID控制器，其中将进入外围执行机构膜的参量作为次回路的控制参数。[/size][size=16px] （2）主控制回路则包括了传感器2、次控制回路、外围执行机构和主PID控制器，其中将外围执行机构的产出参数作为主回路的控制参数。[/size][size=16px] 由此可见，串级控制的核心是解决主PID控制器输出和次PID控制器的输入问题，采用一般的工业用PID控制器很难实现上述复杂的功能，如果采用PLC控制也需要复杂编程和相应硬件支持。为此，本解决方案采用了两台标准化的，且高精度多功能的PID控制器（VPC2021-1系列），具体接线如图4所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=04.串级控制系统PID调节器接线示意图,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950400632_8989_3221506_3.jpg!w690x193.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图4 串级控制系统PID调节器接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图4所示，具有变送功能的主PID控制器，在主输入端口接收传感器2测量信号，然后根据所设置的固定值进行PID自动控制，相应的控制输出信号（输出值或偏差值）经过变送转换为4~20mA, 0~10mA, 0~20mA, 0~10V, 2~10V, 0~5V和1~5V七种模拟信号中的任选一种，并传送给次PID控制器的次输入端。[/size][size=16px] 具有远程设定点功能的次PID控制器，在次输入端口接收主PID控制器的变送信号作为变化的设定值，然后根据主输入端口接收到的传感器信号，进行PID自动控制，控制信号经主输出端口连接执行机构，对外部执行机构进行自动调节。[/size][size=16px] 需要注意的是，如果主PID控制器输出的控制信号能被次PID控制器次输入通道接收，且输入信号类型和量程与主输入通道接入的传感器一致，也可采用普通PID控制器作为主控制器。[/size][size=16px] 另外，从图4可以看出，由于VPC2021-1单通道PID控制器具有远程设定点功能，由此就可以很容易实现外部手动张力调节，而只需增加一个旋转电位器即可。手动调节接线如图5所示。[/size][align=center][size=16px][color=#ff0000][b][img=05.串级控制系统PID调节器手动和自动切换接线示意图,690,193]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/04/202304110950566532_2083_3221506_3.jpg!w690x193.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图5 串级控制系统PID调节器手动和自动切换接线示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图5所示，通过主PID控制器上连接的纽子开关，可以实现手动和自动功能切换。当切换到手动控制时，则可以通过接在主PID控制器次输入端子上的电压信号发生器，就可以实现手动调节控制。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过采用新一代的超高精度多功能PID控制器，可以实现各种应用场景下的张力控制。与传统的张力控制器相比，新一代的张力控制器主要具有以下优势：[/size][size=16px] （1）超高精度：24位AD模数转换、16位DA数模转换和双精度浮点运算能力，0.01%的最小输出百分比。[/size][size=16px] （2）多功能：最多2通道的张力控制，可实现串级控制，可进行手动和自动功能切换。[/size][size=16px][/size][size=16px][/size][align=center][color=#ff0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align]
摘要：介绍了电力系统中如何选择控制电缆，在使用中如何保证控制电缆正常工作和干扰等措施和方法 从控制中心连接到各系统传递信号或控制操作功能的电缆统称控制电缆。控制电缆早期的功能比较简单，包括：指示灯显示、仪表指示、继电器和开关设备的操作、报警联锁系统等。近年来，由于弱电和计算机网络的广泛应用，对控制电缆的选择和应用提出了新的功能和更高的要求。本文就近年来控制电缆的选择和使用中出现的一些新问题，加以研讨，供研究参考。 1控制电缆的主要系列品种 当今控制电缆的主产品为：聚氯乙烯绝缘控制电缆、天然-丁苯橡皮绝缘控制电缆和聚乙烯绝缘控制电缆三大系列。此外还有交联聚乙烯绝缘和乙丙橡皮绝缘的产品。早年曾生产的油浸纸绝缘铅包控制电缆已经淘汰。传奇商务在线（www.021le.com）为您提供各种工业电器。 控制电缆的额定电压用U0/U表示。我国1998年颁发的国家标准对塑料绝缘控制电缆的额定电压规定为450/750V，国外已有德国等提出将600/1000V的产品，作为控制电缆的常规产品系列。目前我国也能生产600/1000V的塑料绝缘控制电缆。橡皮绝缘控制电缆的额定电压则规定为300/500V。 控制电缆的线芯为铜芯，标称截面2.5mm2及以下，2~61芯 4~6mm2,2~14芯 10mm2，2~10芯。控制电缆的工作温度：橡皮绝缘为65℃，聚氯乙烯绝缘为70℃和105℃两个等级。计算机系统的使用的控制电缆一般选用聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯以及氟塑料绝缘的产品。 2保证控制电缆正常工作，防止干扰的措施 为保证控制电缆在发生绝缘击穿、机械损伤或着火时，减少波及的范围，国家标准GB50217-91《电力工程电缆设计规范》规定：双重化保护的电流、电压以及直流电源和跳闸控制回路等需要增强可靠性的两套系统，应采用各自独立的控制电缆。 控制电缆投入运行后，同一电缆的不同线芯之间，紧邻平行敷设的电缆之间都存在电气干扰的问题，引起电气干扰的主要原因有：(1)由于外施电压在线芯间电容耦合的作用下产生的静电干扰 (2)由于通电电流产生的电磁感应干扰。总的来讲，当邻近存在高电压、大电流干扰源时，电气干扰更严重，由于同一电缆的线芯之间的距离较小，其干扰程度也远大于平行敷设的紧邻电缆。例如某超高压变电所分相操作断路器的控制回路，三相合用一根电缆，曾发生过这样事故，由分相操作的脉冲使其它相的晶闸管触发，误导致三相联动，以后改用分别独立的电缆，就未再发生误动事故。又如某电厂的计算机监测系统，由于将模拟量低电平的信号线与变送器的电源线合用一根四芯电缆，曾引起在信号线产生70V的干扰电压，这对以毫伏计的低电平信号回路，显然会影响正常工作。 防止或减轻电气干扰的措施，主要有以下三个方面。 2.1控制电缆的一个备用芯接地 实践证明，控制电缆中一个备用芯接地时，干扰电压的幅值可降低到25%~50%，且实施简便，而对电缆的造价增加甚微。 2.2对电气干扰时会发生严重后果的电路，不合用一根控制电缆 其中包括：(1)弱电信号控制回路与强电信号控制回路 (2)低电平信号与高电平信号的回路 (3)交流断路器分相操作的各相弱电控制回路，都不应使用同一根控制电缆。但对 的回路 (3)交流断路器分相操作的各相弱电控制回路，都不应使用同一根控制电缆。但对弱电回路的每一对往返导线如分属于不是同一根的控制电缆，在敷设时有可能形成环状布置，在相近电源的电磁线交链下会感生电势，其数值可能对弱电回路低电平的参数干扰影响较大，因此对往返导线仍应合用一根控制电缆为宜。 2.3金属屏蔽与屏蔽层接地 金属屏蔽是减弱和防止电气干扰的重要措施，包括对线芯的总屏蔽、分屏蔽和双层式总屏蔽等。控制电缆金属屏蔽型式的选择，应按可能产生的电气干扰影响的强弱，计入综合抑制干扰的措施，以满足降低干扰和过电压的要求。对防干扰效果的要求越高，则相应的投资也越大，当采用钢带铠装、钢丝编织总屏蔽时，电缆的价格约增加10%~20%。 强电回路中的控制干扰，由于其本身的信号较强，因此除了位于超高压配电装置或与高压电缆紧邻平行较长外，均可选用不带金属屏蔽的控制电缆。弱电信号控制回路使用的控制电缆，当位于存在干扰影响的环境，又不具备有效的抗干扰措施时，宜选用带金属屏蔽的控制电缆，以防止电气干扰会对低电平信号回路产生误动作或使绝缘击穿等影响。弱电回路的控制电缆如果能与电力电缆拉开足够的距离，或敷设在钢管中时，可能会使外部的电气干扰降低到允许的限度。 对计算机监测系统信号回路的控制电缆，其屏蔽型式选择的原则是：(1)开关量信号，可用总屏蔽 (2)高电平模拟信号，宜用对线芯的总屏蔽，必要时也可用对线芯的分屏蔽 (3)低电平模拟信号或脉冲量信号，宜用对线芯的分屏蔽，必要时也可用含对线芯分屏蔽的复合总屏蔽。 关于屏蔽层的接地方式，应注意做到以下几点： (1)计算机临控系统的模拟信号回路的控制电缆屏蔽层，宜用集中式一点接地。其原因基于保证计算机监控系统正常工作的要求，因为即使仅1V左右的干扰电压，也可能引起逻辑判断的谬误，集中一点接地可避免出现接地环流 (2)除计算机监控系统的控制电缆屏蔽层只允许集中一点接地的情况外，其它的控制电缆屏蔽层，当电磁感应干扰较大时，宜采用两点接地，而静电感应的干扰较大时，则采用一点接地 (3)双重屏蔽或复合总屏蔽的内屏蔽层宜用一点接地，而外屏蔽层可以两点接地 (4)选择两点接地时还应考虑在暂态电流的作用下，屏蔽层不会被烧毁。 3沿高压电缆平行敷设的控制电缆的选择 控制电缆的额定电压应不低于该回路的工作电压，并应满足可能经受的暂态和工频过电压的要求。由于较长的高压电缆线路一般采用纵差动保护方式，其保护及监测信号等的控制电缆，往往与高压电缆紧邻平行敷设(俗称导引电缆)。当一次系统发生单相接地故障时，由于电磁感应在控制电缆上出现的工频过电压值，往往可能超过常用的控制电缆的绝缘水平。例如：英国某特长12km的275KV电缆线路的旁边平行敷设的控制电缆，在一次系统单相短路电流25KA时，曾测得其工频感应过电压可达21~25KV(钢带铠装控制电缆)或12~15.5KV(铅包控制电缆)，因此常用的5 KV或15KV级的控制电缆仍无法适应过电压的要求。又如我国某城市3km长的110KV电缆线路旁边，与其平行敷设的控制电缆，在一次系统短路电流15KA的作用下，出现的感应电压，经验算需选用绝缘水平不低于10KV级的控制电缆，目前国内已有15KV级导引电缆的产品，并曾在实际工程中采用。抑制感应过电压的措施还有：(1)控制电缆备用的线芯接地 (2)电力电缆铅包两端接地 (3)增设并列的接地线等。 4超高压配电装置控制电缆的选择 220KV及以上高压配电装置敷设的控制电缆，通常宜选用额定电压600/1000V等级的控制电缆 如有良好的屏蔽时，也可选用450/750V的控制电缆。其主要原因是：当高压配电装置中进行空载切合线路或变压器操作时，以及雷电波侵入的情况下引起的暂态过电压和不对称短路引起的工频过电压，由于电磁感应、静电感应和接地网上电位升高等原因，都可能在控制电缆上产生较高的干扰电压，对国内一些220KV及以上变电站的实地测试，控制电缆线芯中的暂态干扰电压有时可高达2500~4000V，具有金属屏蔽或备用线芯接地时，暂态过电压值可降低致60%以下。工频过电压的影响更大，某220KV变电站曾在一次系统短路时，由于接地网电位的升高导致控制电缆绝缘的击穿。
[color=#990000]摘要：针对高压电气比例阀压力控制精度较差的问题，特别是为了满足客户在超长管件注塑过程中提出的±1%压力控制稳定性要求，本文介绍了相应的解决方案，解决方案的核心技术是采用串级PID控制方法。方案一是基于现有精度较差的高压电气比例阀，通过外置高精度的压力传感器和压力调节器来提高压力控制稳定性；方案二是采用高精度的低压电气比例阀驱动背压阀来实现高压压力精密控制；方案三是在方案二基础上增加外置高精度的压力传感器和压力调节器来进一步提高压力控制稳定性。[/color][align=center][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][size=18px][color=#990000][b]一、背景介绍[/b][/color][/size]作为一种先进的注塑成型方法，气体压力控制技术被逐步应用于塑料制品的成型，以解决常规注塑产品存在的尺寸精度差、表面凹痕及翘曲变形等缺陷，从而提高产品质量。在以往注塑成型工艺的气体压力控制中，普遍采用高压电气比例阀，但存在压力恒定控制稳定性较差的问题。最近有客户针对细管注塑成型提出了高精度气体压力控制要求，具体如下：（1）气体压力控制范围：1~3MPa。（2）控制方式：在任意设定压力点处进行长时间恒压控制。（3）长期压力稳定性：优于±1%。针对高压电气比例阀压力控制精度较差的问题，特别是为了满足客户在超长管件注塑过程中提出的±1%压力控制稳定性要求，本文将详细介绍相应的解决方案。[size=18px][color=#990000][b]二、高压压力精密控制解决方案[/b][/color][/size][size=18px][color=#990000]2.1 外置压力传感器和调节器的串级控制法[/color][/size]目前注塑工艺中所采用的高压电气比例阀为SMC ITVX2030，压力控制范围为0.01~3MPa，能够满足指标要求，但控制精度较差，为±3%FC。为了提高压力控制精度，方案之一是采用串级控制法，即通过外置高精度的压力传感器和压力控制器构成主控回路，由高压比例阀构成辅助回路。由此，通过这种两个串级PID控制回路，充分利用串级控制法具有高精度的特点，来实现高压压力的高精度稳定控制。此方案的结构布局如图1所示。[align=center][img=外置压力传感器和调节器的串级控制法示意图,500,308]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209282250456396_1585_3221506_3.png!w690x426.jpg[/img][/align][align=center]图1 外置压力传感器和调节器的串级控制法示意图[/align][size=18px][color=#990000]2.2 低压电气比例阀驱动高压背压阀[/color][/size]高压压力控制常用的另外一种控制方式是压力放大技术，即采用工作压力较低但精度较高的电气比例阀作为先导阀，驱动一个可工作在高压条件下的背压阀（或气动减压阀），其整体结构如图2所示。[align=center][img=低压电气比例阀驱动高压背压阀示意图,550,202]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209282248571168_9189_3221506_3.png!w690x254.jpg[/img][/align][align=center]图2 低压电气比例阀驱动高压背压阀示意图[/align]这里的背压阀相当于一个线性压力放大器，其放大倍数则是实际工艺压力除以比例阀工作压力。由此，可通过调节电气比例阀的驱动压力来控制背压阀的压力输出。如图2所示，这种背压阀高压压力控制方法是一种典型的开环控制，尽管背压阀是对比例阀的输出压力进行线性放大，但其线性度一般较差，这主要是受电气比例阀和背压阀的自身线性度影响。因此，为了实现高精度的压力控制，还需对此方案进行改进以形成闭环控制回路。[size=18px][color=#990000]2.3 高压背压阀串级控制法[/color][/size]为了解决上述比例阀作为先导阀驱动背压阀进行高压压力控制过程中存在的线性度和控制精度较差的问题，可以引入串级控制法，即在图2所示的控制系统中接入一个较高精度的压力传感器和PID控制器，如图3所示，由此对高压管件的压力控制形成一个闭环控制。[align=center][img=高压背压阀串级控制系统结构示意图,600,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209282249303319_6557_3221506_3.png!w690x353.jpg[/img][/align][align=center]图3 高压背压阀串级控制系统结构示意图[/align]在图3所示的串级控制法高压压力控制装置中，安装了一个外接压力传感器用于直接监测背压阀的输出压力，压力传感器检测到的压力信号传输给外置的PID控制器，外置PID控制器根据设定值或设定程序采用PID算法进行计算后将控制信号传送给电气比例阀，比例阀根据此控制信号再经其内部PID控制器来调节先导压力输出，从而使得背压阀的输出压力快速接近压力设定值并始终保持一致。[size=18px][color=#990000][b]三、总结[/b][/color][/size]从上述的高压压力控制方案中可以看出，所采用的串级控制是一个双控制回路，具有两个独立的PID控制回路。串级控制法（也称级联控制法）是一种有效提升控制精度的传统方法，但在具体实施过程中，需要满足的条件是：主控回路的压力传感器和PID控制器（这里是外置压力传感器和PID控制器）精度一般要比辅助回路的传感器（这里是电气比例阀内置的压力传感器和PID控制器）要高。因此，为了实现±1%以上精度的高压压力控制，我们推荐的配套方案是采用0.1%精度的外置压力传感器和超高精度PID控制器（技术指标为24位ADC、16位DAC和双浮点运算的0.01%最小输出百分比）。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
JJG 1052-2009 回路电阻测试仪、直阻仪
[font='宋体'][size=16px]声明[/size][/font][font='宋体'][size=16px]：[/size][/font][font='宋体'][size=16px]本文首发于[/size][/font][font='宋体'][size=16px]微信[/size][/font][font='宋体'][size=16px]公众号[/size][/font][font='宋体'][size=16px]“[/size][/font][font='宋体'][size=16px][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]分析[/size][/font][font='宋体'][size=16px]”[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，经[/size][/font][font='宋体'][size=16px]部分[/size][/font][font='宋体'][size=16px]修改后参加第16届科学仪器网络原创作品大赛。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]分析中，常见的样品形态为液体或者气体。实际样品（如蔬菜）经过溶剂提取、过滤、萃取、浓缩和定容等前处理步骤之后变为溶液中的组份成为[/size][/font][font='宋体'][size=16px]液体样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]；水质、土壤和固体废弃物等中的易挥发组份[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（经处理后）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]、大气和工厂废气、天然气等化工气体等则作为[/size][/font][font='宋体'][size=16px]气体样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]样品形态和性质的不同[/size][/font][font='宋体'][size=16px]会使得其引入进样口的方式不同，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]催生出多种多样的样品引入装置[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。常见的样品引入装置包括微量进样器和气密型进样针、多通阀、热解吸装置、吹扫[/size][/font][font='宋体'][size=16px]捕集装置、顶空进样器和固相微萃取等。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]本文[/size][/font][font='宋体'][size=16px]主要介绍压力回路式顶空进样器的原理和使用等内容。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]1 顶空进样器原理概述[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空分析（[/size][/font][font='宋体'][size=16px]Static HeadSpace Analysis[/size][/font][font='宋体'][size=16px] ，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]HS/静态顶空[/size][/font][font='宋体'][size=16px]）的原理是[/size][/font][font='宋体'][size=16px]将待测样品[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（液体或固体）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]置入一可密闭的容器（样品瓶）中；一定温度条件下，待测样品中的挥发性组分进入到样品瓶内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间中，同时，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间中的部分挥发性组分又重新回到待测样品中；一定时间后，系统达到动态平衡，样品瓶内[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间中的挥发性组分浓度保持固定不变，且与待测样品中的挥发性组分原始浓度成一定比例；此时，抽取样品瓶内[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间中的部分气体进行色谱分析，可以测定样品中挥发性组分的组成和含量。由于待测样品[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（液体或固体）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]一般位于样品瓶底部，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间位于样品瓶顶部，因此，该种分析模式称之为顶空分析。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]是依据顶空分析原理，用以完成样品平衡、取样和与[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]联用进样的装置。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511428450_2201_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]在实际的仪器实践过程中[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，不同厂家顶空进样器“[/size][/font][font='宋体'][size=16px]抽取样品瓶内[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]空间中的部分气体进行色谱分析[/size][/font][font='宋体'][size=16px]”的方法不同，大致可以分为气密针筒式、压力回路式和平衡压力式三种。另外，采用固相微萃取技术的顶空萃取，也认为是一种特殊的方法，本[/size][/font][font='宋体'][size=16px]文[/size][/font][font='宋体'][size=16px]不再涉及[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]本文主要介绍使用[/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力回路[/size][/font][font='宋体'][size=16px]进行顶空分析的原理和使用等内容[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px] [/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力回路[/size][/font][font='宋体'][size=16px]式顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].1[/size][/font][font='宋体'][size=16px] 一般过程[/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力回路式顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]指的是[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空瓶内气液两相在一定的温度和时间达到平衡后，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]使用惰性气[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（如氮气、氦气等）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]对顶空瓶进行加压至设定值[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（并保持一段时间）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]加压结束后，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]关闭加压气体并[/size][/font][font='宋体'][size=16px]切换流路，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空瓶内气体[/size][/font][font='宋体'][size=16px]样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]从顶空瓶流出并通过[/size][/font][font='宋体'][size=16px]和填充[/size][/font][font='宋体'][size=16px]用以取样的定量环；最后，将定量环中的气体[/size][/font][font='宋体'][size=16px]样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]引入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]进行分析。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力回路式顶空进样器的特点[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]对顶空瓶先加压再泄压取样[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]一进一出[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]所以称之为[/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力[/size][/font][font='宋体'][size=16px]回路[/size][/font][font='宋体'][size=16px]；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]又由于使用六通阀+定量环进行取样，也称为（六通阀+定量环）式。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]下图为压力回路式顶空进样器的原理示意：[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511431218_402_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]另外[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]上述压力回路式也称之为正压[/size][/font][font='宋体'][size=16px]型[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]即向顶空瓶内加压[/size][/font][font='宋体'][size=16px]；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]如果不向顶空瓶内加压[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]而在取样时[/size][/font][font='宋体'][size=16px]通过针筒或者泵将顶空瓶内样品抽出[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]则称之为负压[/size][/font][font='宋体'][size=16px]型[/size][/font][font='宋体'][size=16px]的压力回路式顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]下图[/size][/font][font='宋体'][size=16px]：[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511433946_2165_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]实际的仪器实现上[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]常使用泵替代针筒[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].2 压力回路式顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]的[/size][/font][font='宋体'][size=16px]典型仪器流路[/size][/font][font='宋体'][size=16px]压力回路式的顶空进样器[/size][/font][font='宋体'][size=16px]（即使用六通阀+定量环）[/size][/font][font='宋体'][size=16px]常见流路图如下[/size][/font][font='宋体'][size=16px]（本流路图仅供参考，不同厂家之间略有不同）：[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511435188_687_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]仪器装置主要包括[/size][/font][font='宋体'][size=16px]：[/size][/font][font='宋体'][size=16px]①[/size][/font][font='宋体'][size=16px]气源及流量控制阀[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（一般称之为吹扫气）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]用以向顶空瓶加压和吹扫流路等[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]②[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空瓶及其加热装置[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，③[/size][/font][font='宋体'][size=16px]作为流路切换的六通阀和开关电磁阀[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，④可加热的样品传输管线和普通（或者惰性化）的管线等。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3 压力回路式顶空进样器的[/size][/font][font='宋体'][size=16px]工作流程[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空进样器在进行样品分析检测时[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]其[/size][/font][font='宋体'][size=16px]主要工作[/size][/font][font='宋体'][size=16px]流程包括：[/size][/font][font='宋体'][size=16px]待机、样品加压、取样、定量环平衡、进样和[/size][/font][font='宋体'][size=16px]管路[/size][/font][font='宋体'][size=16px]吹扫等。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]本文以[/size][/font][font='宋体'][size=16px]市面常见的某厂家[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空进样器为例，介绍仪器工作流程。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]该仪器自动化程度较低，样品加热平衡[/size][/font][font='宋体'][size=16px]时间[/size][/font][font='宋体'][size=16px]需要手动计时，进样时需要手动将取样针扎入样品瓶[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，其他均为自动化[/size][/font][font='宋体'][size=16px]流程。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.[/size][/font][font='宋体'][size=16px]1[/size][/font][font='宋体'][size=16px] 待机状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]仪器待机状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]主要是开启[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空进样器后等待温度条件就绪，以及在待机状态对装有样品的顶空瓶进行加热平衡。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511436636_5405_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.2 样品加压[/size][/font][font='宋体'][size=16px]样品加压时[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]将取样针扎入在一定温度下平衡好的顶空瓶中[/size][/font][font='宋体'][size=16px]；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]此时[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，三通电磁阀①②位连通，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]开关电磁阀①打开[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]开关电磁阀②关闭；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]气源将通过稳压阀[/size][/font][font='宋体'][size=16px]→开关电磁阀①→三通电磁阀[/size][/font][font='宋体'][size=16px]②[/size][/font][font='宋体'][size=16px]①→样品传输管路→顶空瓶，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]向顶空瓶内[/size][/font][font='宋体'][size=16px]输入惰性气[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（一般为氮气）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]加压至设定值[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（1[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]00KPa左右[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]，并保持一定时间[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（2[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]0s[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]-[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]60s左右[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]；加压完毕后，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]开关电磁阀①关闭。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511437916_2450_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]一般而言[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]上图中气源-即顶空压力/加压气/吹扫气的压力一般设置为1[/size][/font][font='宋体'][size=16px]00KPa左右[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，加压的时间一般设置为（2[/size][/font][font='宋体'][size=16px]0[/size][/font][font='宋体'][size=16px]-[/size][/font][font='宋体'][size=16px]60[/size][/font][font='宋体'][size=16px]）s左右。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.3 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]取样[/size][/font][font='宋体'][size=16px]状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空[/size][/font][font='宋体'][size=16px]进样器取样[/size][/font][font='宋体'][size=16px]时[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]取样针处于顶空瓶中；此时，三通电磁阀①③位连通，开关电磁阀①关闭，开关电磁阀②打开；[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空瓶内的具有一定压力[/size][/font][font='宋体'][size=16px]的[/size][/font][font='宋体'][size=16px]气体样品将通过样品传输管路→三通电磁阀①③→六通阀和定量环→开关电磁阀②→排空[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，经过一定时间之后[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（即取样时间，一般1[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]0s[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]-[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]60s左右[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]，定量环内充满样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511439594_8746_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.[/size][/font][font='宋体'][size=16px]4[/size][/font][font='宋体'][size=16px] [/size][/font][font='宋体'][size=16px]定量环平衡[/size][/font][font='宋体'][size=16px]在取样过程持续一定时间之后[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（即取样时间，一般1[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]0s[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]-[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]60s左右[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]，顶空进样器的开关电磁阀②会关闭，用以平衡定量环内的气体样品压力，此时从顶空瓶→样品传输管路→三通电磁阀①③→六通阀和定量环→开关电磁阀②形成一密闭流路。仪器的流路和其他阀的状态，与取样状态无区别。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511440593_5244_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]定量环平衡时间一般设置为[/size][/font][font='宋体'][size=16px]（3-[/size][/font][font='宋体'][size=16px]5[/size][/font][font='宋体'][size=16px]）s即可。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.5 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]进样状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]定量环平衡过程结束后，六通阀切换[/size][/font][font='宋体'][size=16px]状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，定量环被串入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]载气流路，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]定量环内的气体样品[/size][/font][font='宋体'][size=16px]被带入进样口，从而引入色谱柱进行分离；此时，三通电磁阀①③位连通，开关电磁阀①关闭，开关电磁阀②关闭[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511442165_7769_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]进样过程持续一定时间之后[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（即进样时间，一般[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]5s[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]-[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]60s左右[/size][/sub][/font][font='宋体'][sub][size=16px]）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]，六通阀恢复原始状态，定量环不再串入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]载气流路。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]另外，如果此时打开开关电磁阀②对顶空瓶内持续泄压，则可以进入到多次顶空萃取（MHE）模式中。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2[/size][/font][font='宋体'][size=16px].3.6 吹扫状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]进样过程结束后[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]可以将取样针从顶空瓶中取下[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]手动进入吹扫管路状态[/size][/font][font='宋体'][size=16px]；此时，三通电磁阀①②位连通，开关电磁阀①开启，开关电磁阀②关闭；气源将通过稳压阀→开关电磁阀①→三通电磁阀②①→样品传输管路→排空，将取样管路中的样品残留通过惰性气[/size][/font][font='宋体'][sub][size=16px]（一般为氮气）[/size][/sub][/font][font='宋体'][size=16px]吹出，避免影响下一次分析。[/size][/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307011511443278_2363_1856270_3.png[/img][font='宋体'][size=16px]需要说明的是[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]定量环流路在进样过程中已经被载气清洗[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，[/size][/font][font='宋体'][size=16px]因此在此清洗的必要性不大[/size][/font][font='宋体'][size=16px]。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]管路的吹扫过程一般持续[/size][/font][font='宋体'][size=16px]（1-[/size][/font][font='宋体'][size=16px]3[/size][/font][font='宋体'][size=16px]）分钟，建议在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]分析结束后进行，避免大流量对空吹扫管路引起顶空-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱[/color][/url]联用系统压力不稳。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]4 小结[/size][/font][font='宋体'][size=16px]顶空进样器的主要工作流程包括[/size][/font][font='宋体'][size=16px]待机、样品加压、取样、定量环平衡、进样和管路吹扫等[/size][/font][font='宋体'][size=16px]，另外还有其他一些流程包含在以上[/size][/font][font='宋体'][size=16px]几[/size][/font][font='宋体'][size=16px]个流程之中或者之间，整体是为[/size][/font][font='宋体'][size=16px]了更好的服务于样品的[/size][/font][font='宋体'][size=16px]分析，如压力测试检漏、定量环压力控制等。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]目前使用压力回路式顶空进样器的厂家和仪器非常多，应用极为广泛。[/size][/font]
数字显示控制仪故障及排除方法 http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09511.gif 1、判断故障在仪表之内还是仪表之外数字显示控制仪的对外接线有电源、输入信号和输出信号,所以当发现显示有异常现象时,首先应使用万用表测试其后部端子信号,应在仪表要求的数值之内。如:当仪表送电无显示时,首先应检查仪表供电电源是否异常,如正常而仪表仍无显示时,可断定仪表内部电源或有关元器件损坏;当显示有溢出或乱跳时,可测量其输入信号是否有开路或接触不良现象,如果测得开路,则故障发生在表外,查出信号开路处,排除后即可正常;当测量温度低于给定值而回路电流表仍为零时,可用万用表测量仪表后部端子输出信号,正常时应为10mA,如果没有则说明仪表本身有问题,如果有,而回路电流仍无指示时,可断定故障发生在仪表之外,即配套的ZK - 1可控硅电压调整器或电流表有问题,可进一步查找和判断。通过检查仪表后部端子上信号,即可断定所出故障是在仪表之内还是仪表之外。 当确认故障发生在仪表之内时,可根据故障现象进一步判断故障在仪表内的具体部位数字显示控制仪故障排除。2、数字显示控制仪常见故障及原因和排除方法故障原因如下数字显示控制仪故障排除:2.1 故障现象─显示数字不稳(乱跳)1) 仪表接地不良;2) 供电电源不稳;3) 电源变压器屏蔽开路;4) 表内基准电压和负电源有故障;5) 电位器接触不良;6) 7107 损坏;7) 电源滤波稳压不好;8) 室温补偿电路和基准电源有基础不良;9) 自动调零电路损坏;10) 表内连接、接插件或元器件有虚焊或接触不良;11) 集成运放内噪声太大。2.2 故障现象─输出为0mA1) 输出三极管损坏;2) 集成运放输出为负电位;3) 桥路电源损坏或其回路连接开路;4) 输出三极管发射极电阻或引线开路;5) 输出连线开路。2.3 故障现象─输出为10mA1) 输出三极管击穿;2) 集成运放输出为正电位使三极管导通;3) 集成运放损坏。
回路校验仪是专门为毫安回路提供校准、检验、故障诊断等完整便捷的解决方案的手持便携式仪器。回路校验仪具有小巧、坚固、可靠，便于携带和手持的特征，具有“三高”即高精度、高分辨率、高可靠性的特征。回路校验仪是对电流回路进行校准、维修和维护的，高性能解决方案，新型的快速感应旋钮使其非常快速、易用、长寿命。 回路校验仪输出采用全数字输入方式，操作简单，并有中文提示，测量时可选择最小、最大、平均、保持和相对测量模式。回路校验仪可以输出电流给变送器及其他设备，也可以仿真一个变送器输出电流独有功能，测量电压，通过已设定的负载电阻，自动算出回路电流。回路校验仪方便了测量，不必断开线路，保证了回路的安全，对整个测量过程对负载电流几乎没有影响，能够自动量程转换、量程宽，可有效提高精度。 回路校验仪可模拟变送器的输出、可进行开关的通和断测量、可测量交直流电压、电阻、频率、毫伏、交直流电流、二极管，特别适合现场过程回路的校验、维修和故障诊断。回路校验仪可它广泛应用于石油化工、冶金、电厂、轻工、建材、环保等领域。
[size=14px][color=#ff0000]摘要：本文针对真空型热离子能量转换器（发电装置）中真空压力和温度的关联性复杂控制，提出一个简便的控制方式和控制系统的解决方案，控制系统仅采用一个双通道高精度PID调节器。方案的核心技术思路是将一个可调参量转换为两个，即将阴极加热电源替换为两个串联形式的小功率电源，分别调节这两个电源的功率即可实现真空室气压和阴极温度的同时控制，由此可大幅减小设备造价且无需使用任何软件。[/color][/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#ff0000][b]一、问题的提出[/b][/color][/size][size=14px] 热离子能量转换器（TEC）是一种将热能直接转化为电能的静态装置，是一种基于热离子发射的转换方法。TEC可分为真空、带有正离子的铯离子和由辅助放电产生的惰性气体（如氩气）等形式。[/size][size=14px] 真空型TEC的简化示意图如图1所示，电极被放置在高真空环境中。阴极与热源热连接，阳极与热沉连接。电极颜色反映了它们温度之间的关系。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=01.真空热离子能量转换器结构示意图,500,373]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230931128921_2824_3221506_3.jpg!w690x515.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图1 真空热离子能量转换器结构示意图[/color][/align][size=14px] 一般情况下，最常见的商用温度控制器都能控制TEC阴极的温度，但如果使用了钡钨分压器阴极，因其氧化性问题则对加热过程有特殊的要求并不可忽视。在使用前，阴极必须烘烤并激活。为了保护阴极免受来自周围结构或焙烤过程中产品的氧化和污染，在真空室中必须保持必要的超高真空水平。此外，为了防止阴极可能被水分永久性污染而造成发射能力降低和钨阴极表面损伤，阴极必须允许浸泡在200~400℃足够长的时间，以允许完全的水蒸气出气。[/size][size=14px] 为了防止上述情况出现，最佳控制指标就是真空压力，即真空室中的压力必须始终小于1.33E-04Pa。因此，在TEC运行过程中，当给阴极加热器通电时，由于出气，温度会升高，真空室压力会增加。如果压力超过1.33E-04Pa，则需要关闭加热器电源，直到压力降到这个水平以下。真空室排气和焙烧后的活化是通过将钨基体中的氧化钡转化为阴极表面的游离钡来实现的。活化速率是真空室清洁度、阴极污染、时间和温度的函数。一般来说，阴极在工作温度或略高于工作温度时被激活。阴极温度不应超过1473K。[/size][size=14px][/size][size=14px] 由此可见，在TEC运行过程中，一个重要前提条件是供电加热和温度控制应确保整个过程的真空压力水平不应超过设定的超高真空度，即在运行过程中，除了温度控制之外，还需控制真空室内的真空度始终不超过额定值，但只有加热功率一个可调装置。[/size][size=14px] 从上述真空型TEC的运行要求可以看出，阴极的加热过程是通过调节一个可控变量（加热功率）来实现两个参数（气压和温度）的同时控制。[/size][size=14px] 为了实现这个特殊的控制过程，文献1采用一种复杂的控制机构，此控制机构基于类似的串级控制方法，使用了一个典型的PID控制器结合一个PXI单元，并编制了专用程序进行整体控制，其控制框图如图2所示。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=02.文献1中使用的控制框图,600,356]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230931510435_9811_3221506_3.jpg!w690x410.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图2 文献1中使用的控制框图[/color][/align][size=14px] 从图2所示的控制框图可以看出，整个控制装置结构较复杂，还需编制控制软件，整体造价也高。为了实现更简便的控制，本文提出一个更简便的控制方式和控制系统的解决方案，控制系统中仅采用一个双通道高精度PID调节器。方案的核心技术思路是将一个调节参量转换为两个，即将阴极加热电源替换为两个串联形式的小功率电源，分别调节这两个调节小功率电源来实现真空室气压和阴极温度的控制。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]二、解决方案[/b][/color][/size][size=14px] 由于在真空型TEC运行过程中只能调节阴极加热温度而同时不能使真空室内的气压超过设定值，这使得整个工作过程只有阴极加热功率一个可调节变量。为了实现阴极温度和腔室真空度的同时控制，解决方案采用了两个串联电源的新型结构，如图3所示。[/size][align=center][size=14px][color=#ff0000][img=03.新型真空压力和温度同时控制系统结构示意图,600,276]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230932179007_2110_3221506_3.jpg!w690x318.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图3 新型真空压力和温度同时控制系统结构示意图[/color][/align][size=14px] 如图3所示，解决方案中采用了一个高精度的两通道PID控制器，此控制器具有两个独立的PID控制通道。第一通道与真空计和电源1组成第一闭环控制回路，第二通道与安装在阴极上的热电偶温度传感器（TC）和电源2组成第二闭环控制回路。这里的第一控制回路提供阴极的基础温度，其主要用于较低温度段的烘烤，并同时起到控制腔室真空度的作用。第二控制回路是在阴极温度达到一定温度后（如600℃）才开始起作用，其主要作用是将阴极温度最终恒定控制在设定的高温温度上。整个过程的真空压力和温度的控制效果基本与文献1所述的图4和图5所示相同。[/size][align=center][color=#ff0000][size=14px][img=04.全温域的真空压力和阴极温度的变化,690,449]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230932441901_8566_3221506_3.jpg!w690x449.jpg[/img][/size][/color][/align][color=#ff0000][/color][align=center]图4 全温域的真空压力和阴极温度的变化[/align][align=center][size=14px][/size][/align][align=center][size=14px][img=05.加热初期的真空压力和阴极温度的变化,690,449]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211230933014212_1816_3221506_3.jpg!w690x449.jpg[/img][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#ff0000]图5 加热初期的真空压力和阴极温度的变化[/color][/align][size=14px] 在实际运行过程中的控制步骤如下：[/size][size=14px] （1）首先抽取腔室真空，使其达到2E-06Pa的超高真空水平。然后运行第一控制回路，真空计采集腔室压力，然后自动调节电源1的加热功率使得阴极温度从室温逐渐升高，其中的压力控制设定值为5E-06Pa。在此控制期间腔室压力始终不会超过设定值，但温度则会逐渐快速升高，且电源1始终有一定的输出功率。[/size][size=14px] （2）当第一控制回路控制中阴极温度达到初级设定温度（如600℃）后，第二控制回路自动开始运行，这使得电源2开始输出加热功率，此时电源1和电源2同时输出，使得阴极温度进一步升高，最终恒定在第二控制回路的温度设定值上。[/size][size=14px] （3）在第二回路工作期间，阴极温度进一步上升，势必会造成腔室气压升高而超出设定值5E-06Pa水平，此时第一回路会自动减小电源1的输出功率，使得阴极温度变化速度放缓。在第二回路运行过程中，第二回路相当于一个正向调节作用，第一回路实际上则是一个反向调节作用，这样既能保证腔室气压不会超出设定值，又能保证阴极温度逐步升高而达到设定的高温温度。[/size][size=14px] 总之，通过上述解决方案及其自动控制，可很便捷的实现热离子能量转换器中真空压力和温度的同时控制，压力水平和阴极恒定温度可根据阴极材料要求任意设定。而且整个控制装置得到了大幅度的简化，且无需进行采用任何软件。[/size][size=18px][b][color=#ff0000][/color][color=#ff0000]三、参考文献[/color][/b][/size][size=14px][1] Kania B, Ku? D, Warda P, et al. Intelligent Temperature and Vacuum Pressure Control System for a Thermionic Energy Converter[M]//Advanced, Contemporary Control. Springer, Cham, 2020： 253-263.[/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size][size=14px][/size][size=14px][/size]
武汉地区明星仪器仪表企业武汉华德利科技公司日前宣布，公司对其明星产品回路电阻测试仪系列产品进行扩充，新推出了CTHE-600A型回路电阻测试仪。在此之前，公司已经将其产品投入到高压试验项目，测量速度更快、数值稳定、重复性好，获得用电单位的一致好评。 回路电阻测试仪测试仪适用于测量开关、断路器、变压器等设备的接地电阻、回路电阻的专用电力测试设备。华德利科技技术总监表示，CTHE-600A是我们公司致力于创新的一个典范，结合软硬件设计，采用高精密电子线路和高性能单片机，电流持续时间可达1分钟以上，实时监测高压试验现场的电阻值和电流值，无需人工调节，测量迅速精准。 CTHE-600A的技术优势无可挑剔，其携带也十分便捷（长320 mm*宽300mm*高270mm），采用大屏幕汉子显示，菜单操作，操作方便。微型打印机为热敏式打印机，速度快，表面可直接安装打印纸，十分便利。另外，通过RS232串行口对设备内的数据进行管理，实现无纸化办公。 CTHE-600A型回路电阻测试仪是华德利科技悉心研究和来自众多实用华德利产品的客户反馈的成果，希望华德利科技能用更多更好的作品问世，更好的服务于电力系统。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/10/201310241549_472652_2781177_3.jpg
[color=#990000]摘要：针对半导体低温工艺中制冷系统在高压防护和温度控制中存在的问题，本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路，使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力，一方面保证制冷剂低压工作状态，另一方面实现晶片温度的高精度控制。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b] 随着新一代半导体工艺技术的发展，如低温刻蚀和沉积，需要晶片达到更低的温度。更低温度的实现目前可选的技术途径一般是采用循环流体介质直接作用在晶片卡盘，而介质可以是单一制冷剂（如液氮）和混合制冷剂。目前，更具有应用前景的是使用混合制冷剂的自复叠混合工质低温制冷技术，但在半导体低温工艺的具体应用中，需要处理好以下两方面的问题： （1）当制冷系统连接到晶片托盘后，混合工质就在一个容积固定管路内循环运行。在压缩机启动初期，整个系统基本处于较高温度，系统内大部分工质为[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]，随着制冷温度的降低，除压缩机和冷凝器外的其他部件内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量逐渐增加，当制冷温度达到最低时，系统内的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]工质含量达到最高。由于气液两相工质的比容相差较大，不同相态的工质通过节流单元的能力不同，工质间的沸点也不同，所以在制冷系统启动初期，通过节流单元的几乎全部为气态工质，压缩机的排气压力也将会很高。而在半导体工艺设备中，半导体晶片托盘及其回路部件的最大工作压力通常在1~1.4MPa范围内，那么在低温制冷过程中，冷却剂压力可能会超过晶片托盘冷却回路的最大操作压力而造成系统损坏。因此，要在晶片制冷系统中增加低温压力控制装置，避免出现高压问题，保证制冷系统在整个运行过程中制冷剂压力符合要求。 （2）晶片冷却温度是半导体低温工艺的一项重要技术参数，晶片冷却过程中的低温温度要求按照设定值进行准确控制。尽管大多数低温制冷系统都具有温度控制功能，可通过外部温度传感器、调节回路和控制器组成的闭环回路实现低温温度控制，调节回路基本都是通过调节制冷剂流量和膨胀方式，有些则通过辅助加热方式进行温度控制，但这些温控方式普遍结构复杂且控温精度不高，特别是在多个晶片同时冷却的半导体设备中这些问题更是突出。 针对上述半导体低温工艺中制冷系统在压力和温度控制中存在的问题，本文将提出一种更简便有效的解决方案。解决方案的核心是在晶片托盘上并联一个流量可调旁路，使制冷剂在流入晶片托盘之前进行部分短路。即通过旁路流量的变化调节流出晶片托盘的制冷剂压力，一方面保证制冷剂低压工作状态，另一方面实现晶片温度的高精度控制。[b][size=18px][color=#990000]2. 解决方案[/color][/size][/b] 对于半导体低温工艺中的晶片托盘进行冷却，一般所采用的技术方案是直接将自复叠混合工质制冷机与晶片托盘连接，其结构如图1所示。这种方案在温度控制时是在晶片托盘上安装温度传感器，并与控制器连接进行温度控制，但这种方案存在压力过高和温度控制不准确的问题。[align=center][color=#33ccff][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,400,235]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900279759_748_3221506_3.jpg!w690x406.jpg[/img][/b][/size][/color][/align][align=center][b][color=#990000]图1 半导体晶片低温冷却常规方案[/color][/b][/align][align=center][size=14px][b][img=半导体晶片低温冷却改进后方案,400,240]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900037860_9891_3221506_3.jpg!w690x414.jpg[/img][/b][/size][/align][b][/b][align=center][b][color=#990000]图2 半导体晶片低温冷却改进后方案[/color][/b][/align] 本文提出的改进方案如图2所示，为了使冷却过程中的混合工质压力始终处于安全工作范围，在图1所示的冷却管路上增加了一个短接旁路，通过一个调节阀控制此旁路中的工质流量可以降低晶片卡盘及其管路的内部压力达到安全范围。同时，此旁路调节阀具有高精度动态精密调节能力，可使晶片卡盘内部的制冷剂压力波动非常小而实现更准确的温度控制，由此可在制冷机现有温度控制能力的基础上，降低压力波动和提高温度稳定性。具体实施方案如图3所示。[align=center][size=14px][b][color=#33ccff][img=半导体晶片低温冷却实施方案示意图,690,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212270900506941_8802_3221506_3.jpg!w690x266.jpg[/img][/color][/b][/size][/align][align=center][b][color=#990000]图3 半导体晶片低温冷却系统压力和温度精密控制方案示意图[/color][/b][/align] 在图3所示的解决方案中，采用了以下几个控制部件： （1）气动调节阀：此气动调节阀也称之为背压阀，即通过较小的气体压力来驱动较大压力下流体介质中阀门的开度变化。通过此低温调节阀开度变化来改变旁路流量进而实现压力调节。 （2）先导阀：先导阀是一个低压气体压力调节阀，可对表压（如0.6MPa）的进气压力进行高精度减压调节，调节控制信号为模拟量（如4~20mA或0-10V），由此来驱动气动调节阀。 （3）传感器：晶片低温冷却系统包含了压力和温度传感器，以分别检测晶片冷却剂回路中的压力和晶片温度，并将检测信号传输给双通道PID控制器。压力传感器可根据实际需要布置在制冷剂管路中的不同位置，以提供合理和准确的压力监测。 （4）双通道控制器：此双通道控制器是具有两路独立控制通道且具有很高精度的PID控制器，一路通道与压力传感器和先导阀构成压力控制回路，另一通道与温度传感器和制冷机构成温度控制回路。 总之，通过这种增加旁路并进行压力精密调节的解决方案，即可满足降低制冷剂压力提供安全防护功能，又可以提高晶片温度控制精度，是一种可用于晶片低温工艺的更优化方案。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~[/align]
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