CASE 實績案例
(圖)實績案例
PLC可程式控制應用

#跟著隆忠跨海北京:PLC整合真空設備系統控制海外工程技術支援 part-2

隆忠規劃用PLC程式設計自動控制真空系統運作

 

還沒看過第一篇海外工程救急請點我
這次的海外工程技術支援真空系統控制整合案件,隆忠為業主規劃用PLC程式設計自動控制系統的真空度、真空計、真空泵、真空閥、溫度、真空壓力感測等,考量種類繁多元件的真空性能機械傳動、封合密封品質、電源訊號引入及系統間連接良窳正確設計,用PLC去做到低溫泵的自動再生程序,系統自動監測低溫泵內資訊及運作時間判斷進入自動再生程序,確保整體真空設備系統真空度可以維持在超高真空。

真空設備工件大小技術複雜,業主要求真空系統的真空度必須達到1×10−8Pa以下環境,要達到超高真空系統需要不同種類特性真空泵做抽氣/排氣互相協作,隆忠針對業主要求控制腔體內温度與壓力變化系統程序反應,設計PLC自動控制達到自動化技術的管控,以避免造成真空設備損害。

隆忠真空系統分子泵

真空抽取設備通常會利用真空泵來抽真空,這個案子使用其中之一的真空泵是:
分子泵

分子泵是利用高速旋轉的轉子把動量傳輸給氣體分子,使之獲得定向速度,再利用前級抽取被壓縮、被驅向排氣口的空氣,達成真空環境。

隆忠真空系統螺桿泵

螺杆泵

乾式螺杆泵適用於中低真空有關的應用,在其中需要無機油的真空區域,通過內部壓縮保護軸承和密封件,達成高真空環境。

 

 

隆忠真空系統低溫泵

低溫泵

低溫泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵,又稱為 冷凝泵。低溫泵以吸附的方式,可以獲得抽氣速率最大、極限壓力最低的清潔真空,以達超高真空環境。在此環境中,所有物質都會變成靜止的離子狀態(離子化像是結冰 )

隆忠設計抽真空整體大概流程為:利用螺杆泵抽成真空,真空計量測壓力值達到,真空閥啟動開閉,控制壓力達到平衡時,搭配分子泵抽成高真空環境,而超高真空則需要再搭配低溫泵來協作。透過PLC邏輯整合控制真空泵、真空計、真空閥操作系統,按照客戶不同實驗階段需要是不同真空度的抽氣系統控制要求下,各個真空泵或真空閥切換真空度過程依然能夠保持有條不紊順暢的自動化運行系統,循序漸進的真空、高真空、超高真空切換。接著就來講講整體PLC控制真空系統案件的操作過程!

隆忠HMI人機介面真空系統整合

隆忠工程師規劃透過西門子S7-1500PLC程式控制低溫泵的介面,原本考慮以目前主要的序列通訊介面:RS-232 的通信方法去連結控制,但由於是比較早期的通訊介面標準,在連結控制上有些不足的地方。除了傳輸速率較低、抗干擾能也比較差之外,RS-232傳輸限制只有15公尺的距離,除了不利於現場施工環境的位置,點對點的通訊方式也較為不合適。

後來將RS-232用設備連網伺服器轉成乙太網路的方式連接西門子S7-1500 PLC程式,再透過網路與低溫泵通訊就能完美解決問題。該真空系統的控制系統由PLC程式設計編程後組成,可自動依據客戶測試環境要求進行真空度的調整。

之前有提過低溫泵的運作原理,是透過吸附粒子的方式以獲得真空環境,因此等到低溫泵吸附粒子的極限已達之後,需要將它做再生還原的動作。

低溫泵的再生是使泵內吸附凝結所貯存的氣體解析和脫附的過程,再生的方式有多種,其所需時間和再生效果也有所不同。從原理上講,低溫泵捕集的氣體可以以固態、氣態或液態方式除去,由於以固態方式除去冷凝物存在著一定的技術難度,所以目前大多低溫泵所採用的都是用氣態或液態這兩種再生方式。

根據加熱方式的不同,再生方式一般分為:自然加熱再生、氣體沖洗再生、電加熱再生三種類型。
自然加熱再生:是最簡單的低溫泵再生方法,是利用泵壁與周圍空氣的熱交換來使泵升溫的,在剛開始再生時,由於泵內真空度較高,因此主要是依靠泵壁的熱輻射和泵內的熱傳導使冷板逐漸升溫。這個升溫過程相當緩慢,自然加熱再生一般只用於一些對泵性能要求不高的場合。

氣體沖洗再生:是很普遍應用的一種方法,利用衝入泵內的室溫或加熱的干燥的惰性氣體(氮N2 或 氬Ar)對泵進行加熱,有恆壓法和脈沖沖洗法兩種形式。因為能夠進行有效的對流熱交換,所以可以縮短再生時間,且氣體沖洗有利於水蒸氣從活性炭中脫附出來,提高了低溫泵的再生質量,另外還能稀釋泵內貯存的有毒和爆炸性的氣體。

電加熱再生:是一種經濟的再生方法,目前有兩種不同的加熱方式,一種是利用加熱帶裹在泵壁外表進行加熱,另一種是利用泵內冷頭上的加熱板進行加熱。由於低溫泵中的部分元件不能承受高溫,因而需要對加熱過程進行控制。
(低溫泵再生資料來源:真空技術網)
 

隆忠主要是運用液態氮為低溫泵做再生,並且將再生所需的操作及數據資料透過PLC程式設計回傳於SCADA,西門子S7-1500強大的整合控制力可將真空系統全面提升為自動化。此案件業主所需要監控的資料較多且複雜,隆忠的工程師們用PLC整合真空設備系統控制,將4台螢幕資訊整合於一台主機,讓業主方便掌握數據全貌且一目了然。

此次北京公家研究單位的案件就在這邊告一段落。
從一開始隆忠工程人員頻繁的台陸往返、沒見面時也積極與業主進行多次跨海通話討論,為的就是確保雙方對此真空系統控制技術案件的方向有達成共識。雖然當地氣候及種種因素皆不斷提升此PLC整合真空設備系統控制工程的難度,不過這也是考驗隆忠危機處理能力的好機會。

俗話說真金不怕火煉,我們隆忠靠著多年以來的自動控制經驗,一路披荊斬棘的將沒有接觸過的PLC邏輯控制真空設備系統案件完成,達成此回初次合作業主的海外工程技術支援成功!最主要還是要感謝客戶的信任與支持,也感謝雙方團隊的配合與鼓勵,得以替隆忠寫下了這項新的里程碑。

 

To Be Continued⋯⋯

點我看下一篇 : 遠距PLC更新遠端控制維護設備工程系統

 

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