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[color=#990000]摘要:目前各实验室有众多各种渠道购置和自行搭建的旋转蒸发仪,在蒸发仪真空度控制方面,国内客户普遍要求能替代价格较贵的国外真空控制系统、提高真空控制的程序化和自动化水平、改进真空控制的精度和稳定性、解决控制阀门的耐腐蚀性问题,甚至要求采用一个控制器对温度、真空度和旋转同时进行程序控制。本文针对用户提出的改进要求,提出了相应的解决方案,并介绍专门用于蒸发仪温度、真空度和旋转电机控制的相关产品。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、用户要求[/color][/size]旋转蒸发仪(旋转蒸发器)是实验室一种常用设备,通过蒸发仪中的电子控制,使烧瓶中的溶剂在合适的旋转速度、温度和真空度下快速蒸发。一般旋转蒸发器的工作真空度范围为 1~760毫米汞柱(绝对真空度),具体应用中会根据不同混合物要求来设定和控制真空度。作为一种简单的实验室常用设备,旋转蒸发仪即可以实验室自行搭建,市场上也有多种规格可供选择订购。针对目前有些用户实验室在用的旋转蒸发仪,用户提出以下几方面的明确要求:(1)有些实验室配备了进口旋转蒸发仪,但还需单独配备价格较高的真空控制器,希望能用国内产品进行替换。(2)国产和自行搭建的旋转蒸发仪,希望配备多功能高精度的真空控制器,以实现试验过程计算机控制的程序化和自动化,希望能存储多组控制过程设定曲线便于直接调用,希望能计算机设定试验程序和显示整个控制过程的变化。(3)目前国内外旋转蒸发仪真空控制过程,普遍都采用阀门通断或真空泵停启方式,控制精度和稳定性较差,希望采用开度可连续可调的高速数字阀门。(4)目前国内外旋转蒸发仪真空控制装置中的控制阀门,普遍缺乏抗腐蚀性,希望采用可耐腐蚀气体和液体的真空调节阀门。(5)对于一些自行搭建的旋转蒸发仪,希望能将温度控制、真空控制和旋转控制集成在一起,减小仪器及其操作的复杂程度,提高集成化和自动化水平。本文将针对上述要求,提出相应的解决方案,介绍了专门用于蒸发器的集成式温度、真空度和旋转控制器以及步进电机驱动的耐腐蚀数控针阀,可满足不同用户旋转蒸发器的试验需求。[size=18px][color=#990000]二、国产24位高精度多功能控制器[/color][/size]为实现旋转蒸发仪的温度、真空度和旋转的测试和程序控制,目前我们已经开发出VPC-2021系列24位高精度可编程PID通用控制器,如图1所示。此系列PID控制器功能十分强大,且性价比非常高。[align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,650,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081749460848_7428_3384_3.png!w650x338.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 国产VPC-2021系列高精度PID程序控制器[/color][/align]VPC-2021系列控制器主要性能指标如下:(1)精度:24位A/D,16位D/A。(2)最高采样速度:50ms。(3)多种输入参数:47种(热电偶、热电阻、直流电压)输入信号,可连接各种温度和真空度传感器进行测量、显示和控制。(4)多种输出形式:16BIT模拟信号 、2A (250V AC)继电器、22V/20mA固态继电器、3A/250VAC可控硅。(5)多通道:独立1通道或2通道输出。2通道可实现温度和真空度的同时测控,报警输出通道可用来控制旋转电机启停。(6)多功能:正向、反向、正反双向控制、加热/制冷控制。(7)PID程序控制:改进型PID算法,支持PV微分和微分先行控制。可存储20组分组PID,支持20条程序曲线(每条50段)。(8)通讯:两线制RS485,标准MODBUSRTU 通讯协议。(9)显示方式:数码馆和IPS TFT真彩液晶。(10)软件:通过软件计算机可实现对控制器的操作和数据采集存储。(11)外形尺寸:96×96×87mm(开孔尺寸92×92mm)。[size=18px][color=#990000]三、步进电机驱动耐腐蚀高速数控针阀[/color][/size]为实现真空度控制过程中的高精度调节,我们在针阀基础上采用数控步进电机开发了一系列不同流量的电子针阀,如图2所示。此系列数控针阀的磁滞远小于电磁阀,并具有1秒以内的高速响应,特别是采用了氟橡胶(FKM)密封技术,使阀门具有超强的耐腐蚀性,详细技术指标如图3所示。[align=center][color=#990000][/color][/align][align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,450,385]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081750301727_9546_3384_3.png!w599x513.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 国产NCNV系列数控针阀[/color][/align][align=center][color=#990000][/color][/align][align=center][img=蒸发器真空控制,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081750469538_6188_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图3 国产NCNV系列数控针阀技术指标[/color][/align]NCNV系列数控针阀配备了一个步进电机驱动电路模块,给数控针阀提供了所需电源和控制信号,並以将直流信号转换为双极步进电机的步进控制,同时也可提供 RS485 串口通讯的直接控制,其规格尺寸如图4所示。[align=center][color=#990000][img=蒸发器真空控制,690,219]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081752076651_3769_3384_3.png!w690x219.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图4 NCNV系列数控针阀驱动模块及其尺寸[/color][/align]旋转蒸发仪在使用数控针阀时,可采用开环控制方式将针阀安装来真空泵前端,通过调节抽气流量来实现真空度的控制,但这种开环控制方式的稳定性差,难达到较高的纯度需求。为解决这一问题,可采用闭环控制方式,即在蒸发器上增加一路进气控制阀,通过调节进气流量和排气流量可实现真空度的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
我觉得慢慢读英文的过程也是慢慢理解这些问题的过程,再说让我改成中文难免会有些歪曲一部分理论。不过既然大家都要求,我也就花点时间翻译一下,直接翻译了,有些语句不顺或者拗口的地方请大家提出来我再做详细解释。先翻译了前一部分,我一有时间就会在这个帖上继续翻译的。整个的内容也在这个版的实验室温度控制常见问题那个帖中,大家也可以看看那个帖。有疑问的再提,我们再讨论:)1.什么是工作温度范围工作温度范围是指在没有外界制冷的情况下温度控制器自己所能达到的温度范围。这个温度限一般为20度的外界温度.2.什么是运行温度范围运行温度范围是被控制电信号限制的温度范围。举例来说,加热控制器的工作温度范围可以通过各种方式在操作温度范围中缩小。3.什么是温度稳定性温度稳定性就是在温度浴槽一个精确测量点上多次测量温度的差值。4.什么是温度均匀性?温度均匀性就是在温度浴槽中多个测量点上温度的差值。这对温度的校准特别重要。对JULABO温度循环器而言温度均匀性和稳定性只有微小的不同。其中黏度浴槽和温度专用校准槽提供了最好的温度均匀性。5.JULABO在显示方面有什么特点和优势?JULABO的显示屏在远距离和各个角度都能非常清晰的进行数据显示。多行LED显示屏不仅显示实际和设定温度,而且能显示最高和最低报警温度以及安全断电温度。另外,多行LED显示屏还可以显示电子控制水泵的泵压奇数以及振荡水浴的震荡频率。6.JULABO高端产品以高亮度VFD温度显示为其显示特色这种显示技术目的是为了提高显示亮度,清晰度和对比度和更简便的操作支持。它可以同时显示出浴槽内实际温度,设定温度和外循环实际温度,而且还可以显示出用户选择的泵压级别。7.JULABO什么型号的仪器可以提供交互式操作支持?JULABO的 'HighTech' 系列, 快速动态温度系统 'Presto' and高温控制系统 'Forte HT'以及 LC6 程序控制器可以提供LED/LCD多重显示面板。除了显示实际和设定温度外,还可显示众多的系统参数。例如循环控制方式(外循环或者内循环)。加热和制冷功率以及外循环设定温度等。8.PID和ICC温度控制技术有什么不同?JULABO PID1 PID2 PID3控制技术有固定的XP TV TN参数。有时为了提高外循环控制的温度稳定性,这些参数在PID2 和PID3控制技术下可以手动更改。ICC是世界上最先进和绝对唯一的温度控制技术,它可以根据温度控制的具体需要自动更改和优化XP TV TN 参数,以获得最好的温度稳定性在上面提到过的高JULABO的 'HighTech' 系列, 快速动态温度系统 'Presto' and高温控制系统 'Forte HT'以及 LC6 程序控制器中运用了这个先进的技术。9.TCF(特色温度控制技术)提供了什么优势?内外差极限:当仪器进行外部温度控制时,这个功能允许客户任意设定浴槽温度和外循环温度的最大差值。这样做可以保护温度控制设备,也可以保护整个反应釜中的玻璃设备,防止冷热变化引起的破裂。Dynamics:这个功能允许客户在内部温度控制时进行aperiodic和normal PID behavior中转换Aperiodic:从实际温度达到设定温度的精确度特别高,但可能因为要避免温度的过冲而花费较长的时间。normal PID behavior:能在很快的时间中到达设定温度,但可能因升温速度快而在达到设定温度时有一定的温度过冲。极限设定:在进行外部温度控制时可以设定控制浴槽内的最高和最低极限温度,控制器在工作过程中是不允许超过这个设定极限的。Co-speed factor:和Aperiodic一样,它也可以控制达到设定温度时的温度过冲现象,唯一的不同在于它的设定是在仪器进行外部温度控制时进行的。10.JULABO水泵的主要功能在Economy‘ and ‘TopTech‘ 系列中,水泵是无机械磨损和热磨损的设计,它主要是用来为浴槽内循环和一些小型的封闭体系的水循环提供动力。在MC, ME and ‘Presto‘中,水泵的泵压级别可以调节在HighTech‘系列中,所有的泵都有加压和抽吸两种模式,它可以达到设定的压力,抽吸力和流速来完成对外循环或者封闭体系的水循环。在外接各种反映釜时,它可以被调节到合适的压力,从而避免由于意外压力对反映釜体系造成的损伤
[align=center][img=,599,441]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200929562418_9505_3384_3.png!w599x441.jpg[/img][/align][size=18px][color=#990000]一、简介[/color][/size] 真空压力控制器是指以气体管道或容器中的真空度(压力或压强)作为被控制量的反馈控制仪器,其整个控制回路是闭环的,控制回路由真空度传感器、真空压力控制器和电动调节阀组成。 依阳公司的VPC2021系列控制器是一种强大的多功能高度智能化的真空压力测量和过程控制仪器,采用了24位数据采集和人工智能PID控制技术,可与各种型号的真空压力传感器(真空计)、流量计、温度传感器、电动调节阀门和加热器等连接,可实现高精度真空压力(压强)、流量和温度等参量的定点和程序控制,是一种替代国外高端产品的高性能和高性价比控制器。[size=18px][color=#990000]二、主要技术指标[/color][/size] (1)测量精度:±0.05%FS(24位A/D)。 (2)输入信号:32种信号输入类型(电压、电流、热电偶、热电阻),可连接众多真空压力传感器。 (3)控制输出:4种控制输出类型(模拟信号、固态继电器、继电器、可控硅),可连接众多电动调节阀。 (4)控制算法:PID控制和自整定(可存储和调用20组PID参数)。 (5)控制方式:定点和程序控制,最大可支持9条控制曲线,每条可设定24段程序曲线。 (6)控制周期:50ms。 (7)通讯方式:RS 485和以太网通讯。 (8)供电电源:交流(86-260V)或直流24V。 (9)外形尺寸: 96×96×136.5mm (开孔尺寸92×92mm)。[size=18px][color=#990000]三、特点和优势[/color][/size] (1)高精度24位数据采集,使得此系列控制器具有高精度的控制能力。 (2)具有各种不同类型信号的输入功能,可覆盖多种测量传感器,既可连接真空计用来控制真空压力和压强,也可用来控制其它变量,如连接流量计用来控制流量、连接温度传感器用来进行温度控制等。 (3)可连接和控制几乎所有的电动调节阀和数字控制阀门,也可连接控制各种加热装置,结合传感器由此组成可靠的闭环控制系统。 (4)控制器体积小巧和使用灵活,即可独立做为面板型控制器使用,也可集成在测试系统整机中使用。 (5)采用了标准的MODBUS通讯协议,便于控制器与上位机通讯和进行二次开发。 (6)具有2路输出功能,可实现真空压力的两种控制模式,一种是可变气流量(上游控制)压强控制模式,另一种是可变通导(下游控制)流量调节模式。[align=center][color=#990000][img=,300,253]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932222782_1134_3384_3.png!w300x253.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]上游控制压强模式[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,300,252]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932370447_2503_3384_3.png!w300x252.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]下游控制压强模式[/color][/align][align=center][color=#990000][img=,300,249]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932454481_7140_3384_3.png!w300x249.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]上游和下游同时控制的双向模式[/color][/align][size=18px][color=#990000]四、外形和开孔尺寸[/color][/size][align=center][img=,690,317]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/06/202106200932536698_9309_3384_3.png!w690x317.jpg[/img][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]