堀场汇博隆SHMT流量计、流量控制器说明书 .pdf
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1、气体质量流量控制器(流量计)S48 300/HMT使用说明书 (Ver.2.0)北京堀场汇博隆精密仪器有限公司名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 37 页 - - - - - - - - - 目 录1、概述 . 12、术语符号 . 23、工作原理 . 54、技术指标 . 75、 产品安装 . 86、使用方法和操作步骤 . 167、数字通讯功能使用方法和操作 . 188、通讯协议编码格式 . 209、警告和注意 . 2510、故障判断和处理 . 28附录一:通信
2、指令集 . 31附录二:标定和不同气体的换算 . 34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 37 页 - - - - - - - - - 1 1、概述本产品为热式质量流量控制器,利用气流流过毛细管, 改变毛细管温度分布,造成上下游温差方法,而测得气体质量流量。不同于容积式流量计,其流量精度不受气体压力、环境温度影响。由于上下游温差总是实时反应气流瞬时流量,所以特别适用于过程控制中的气体流量的精密测量和控制。1.1 使用范围质量流量控制器广泛应用于半导体制造、真空
3、镀膜、分析、化工、环境等行业的气流测量与控制。1.2 质量流量控制器和质量流量计质量流量控制器 (Mass Flow Controller 缩写为MFC) ,具备流量测量和流量控制两种功能。质量流量计 (Mass Flow Meter 缩写为 MFM) ,只有流量测量功能,不具备气流控制功能。1.3 S48 300/HMT 质量流量控制器的特点 S48 300/HMT 型质量流量控制器是在引进HORIBA STEC 技术基础上,结合国内需要而研制的一种数字式质量流量控制器产品,采用当今先进的 32位ARM 系列处理器做数字控制 。具有流量 精度高、线性好、零漂小、气流响应速度快、过冲小等特点。
4、 RS232/485串口, Modbus(RTU )开放协议。协议简单可靠,兼容性强,易于组网。配合上位机,可进行各种复杂的计量、控制操作及组态。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 37 页 - - - - - - - - - 2 耐压高及适用于真空条件下工作。气体流量不因温度、 压力的变化而变化。气阻较小,工作压力范围宽。主体采用不锈钢( 316L)结构,气密材料采用 PTFE 、氟橡胶等。耐腐蚀性强。可任意角度安装。兼容数字和模拟控制及显示,使用方便。易于
5、与电气或自动控制系统配合。配合MT-50 或51系列流量显示仪,可对气流的瞬时流量进行精确测量和计量。型式批准证书: 2011F215-11执行 Q/CYHMT001-2011企业标准许可证编号:京制01050063号2、术语 符号2.1 质量流量以单位时间内流过某截面的流体质量表示的流量。气体质量流量一般将换算成标准状态下的体积/ 分钟 来表示。例如:毫升/ 分钟即 mL/min (SCCM 行业标准), 升/ 分钟即 L/min (SLM 行业标准)。标准状态:气体温度 273.15K (0 ) ,气压 101325Pa(1atm) 。2.2 F.S.(Full Scale) 表示满量程值
6、2.3 准确度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 37 页 - - - - - - - - - 3 满量程精度:控制器示值与标准器测量的实际值之差与满量程(F.S. )实际值相比的百分比值。如:0.3% F.S.( 带后缀 F.S.) 。2.4 标定条件标准状态下,氮气 N2标定。如果某质量流量计标定为其它种类气体,则是经过换算,而成为所标定的气体在标准状态下用体积/ 分种 表示的质量流量。2.5 响应时间当设定值发生阶跃变化(例:0100% ),气体流量将跟
7、随改变,经过一段时间将达到相对最终稳态值的误差范围之内,经过的这段时间就叫响应时间。T98是规定离最终稳定值相差2% F.S. 的时刻。2.6 工作压力范围与耐压工作压力范围是指能保证控制器在全量程范围内正常稳定工作的最小到最大的入口与出口压力差。耐压是指控制器管路内压力相对安装环境(大气压)的安全不泄露的极限耐受压力。2.7 流动方向气流流过流量控制器或流量计的方向。由于热式流量计产品结构特点,决定了气流流动方向只能是阀体上箭头所示方向,不能装反,否则将无法使用或损坏。2.8 模式切换上电后自动切换到模拟控制模式。通过上位机发送设定指令,能自动将控制器切换到数字控制模式。名师资料总结 - -
8、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 37 页 - - - - - - - - - 4 通过上位机串口的“模拟数字切换”指令可在数字控制模式和模拟控制模式之间切换。2.9 阀控选择阀状态分为三种,分别是:清洗状态、关闭状态和阀控状态。既可用模拟控制方式进行切换,也可用数字控制方式进行切换。2.9.1 模拟切换在控制器插头“阀控”引出脚加+15Vdc,阀将处于清洗状态,即阀开度最大;若“阀控”引出脚悬空,阀将进入阀控状态,由设定值来控制阀开度。若“阀控”引出脚加 -15Vdc,阀将处
9、于关闭状态。S48 300/HMT MFC 在“阀控”引出脚加入的“清洗”和“关闭”命令,优先于“设定输入”执行,即不管设定输入为何值。2.9.2 数字切换“阀控”引出脚悬空,通过上位机串口的“阀控状态”指令可将阀设定为清洗状态、关闭状态或阀控状态。S48 300/HMT MFC 输入的“清洗”和“关闭”指令,优先于“设定输入”执行,即不管设定输入为何值。2.9.3 阀控制状态优先级模拟清洗状态、模拟关闭状态 数字清洗状态、数字关闭状态 设定输入2.10 自动关闭设定值小于满量程1% 时, 阀将自动关闭。 控制器的控制范围为满量程的2% 100% 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
10、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 37 页 - - - - - - - - - 5 2.11 自动调零质量流量控制器 ( 流量计 ) 由于环境的变化和长时间的使用,可能出现零点漂移的情况。为了得到更高的流量控制精度,需要对零点进行修正。S48 300/HMT 质量流量控制器 ( 流量计) 具备自动调零功能。 当零点偏移时, 控制器可自动调整零点。S48 300/HMT MFC 在设定输入为 0% 或者关闭状态且保持 5分以上时,自动调零模块会对零点进行自动调整。3、工作原理数字式质量流量控制器由分流器
11、通道,质量流量传感器,信号放大调理,信号采集,流量控制调节阀,驱动电路,CPU 等部件组成。本流量控制器利用流动流体传递热量改变测量毛细管壁温度分布的热传导分布效应而制成,即热分布式流量计(Thermal Profile Flowmeter)。采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量,可以不受温度压力的影响。将模拟电压设定值送入 CPU 或者将上位机发来的数字设定值从串口送入CPU ,作为设定值,将传感器测得的流量信号放大送入CPU ,作为 CPU 控制调节阀的反馈值。CPU 实时将设定值和流量信号反馈值进行数字化处理,生成控制量,驱动调节阀逐步开启到相应的开度,直至流量值达到设定值。分
12、流器用于在主通道和毛细管间产生层流,使流过毛细管流量检测通道和流过主通道的气流成比例。控制调节阀为比例电磁阀,随所加在电磁线圈上的电流大小而相应改变阀门开度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 37 页 - - - - - - - - - 6 S48-300/HMT MFC 可直接与计算机实现 RS232/485 连接, 采用Modbus RTU 协议通讯。只需要用户提供15V直流供电,无需 A/D,D/A 转换卡等。S48 300/HMT MFC 同时兼容模
13、拟设定输入 , 模拟流量信号输出,其均为 (05)V电压形式,与之配套的 MT-51、50 系列流量显示仪备有 15V直流电源供电, 3 位半数字流量值显示,设定电位器,外设、内设转换和三位阀控开关等。与MT-50流量显示仪连接后的工作原理如图一所示。图一 数字热式质量流量控制器的工作原理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 37 页 - - - - - - - - - 7 4、技术指标4.1 S48 300/HMT MFC 技术指标表1 S48 300/HMT
14、数字流量控制器技术指标编号项目S48 300/HMT 1 流量规格(10,20,30,50,100,200,300,500)mL/min (1,2,3,5,10,20,30,50)L/min 2 调节阀类型电磁调节阀3 调节阀静止状态常闭4 安装角度任意5 流量控制范围2%-100%F.S. 6 流量测量范围0%-100%F.S. 7 响应时间 1sec 8 工作环境温度5-509 精度保证温度15-3510 精度 1.0% S.P.( 30% F.S.) ; 0.30% F.S.( 30% F.S.)11 线性精度 0.5%F.S. 12 重复性 0.2%F.S. 13 工作压差10mL/m
15、in-5L/min (50-300)kPa(D) 10L/min-30L/min (100-300)kPa(D) 50L/min (150-300)kPa(D) 14 耐压3MPa(G) 15 泄漏率10k20 流量输出信号数字:RS485/RS232 模拟:0 - +5V,负载能力 3mA 21 通讯接口数字 RS232/RS485, 波特率 4800/9600/19200bps, Modbus RTU 协议从机 , 设备号可选范围 0-15 22 重量(kg) 0.9 4.2 订货规范在订货时应指明是质量流量控制器还是质量流量计,指明S48 300/HMT 产品型号,流量规格,使用气体种类
16、,管接头种类。例如: MFC( 或MFM)-S48 300/HMT( 产品型号 ) 500mL/min(流量规格 ) N2( 气体种类) 6(管路接头 ) 在贮运过程中,不要打开产品包装,注意防雨、防尘、防磕碰。不能在极端严寒、高温、潮湿环境长时间存放。5、 产品安装5.1 安装环境本产品为室内使用产品,工作环境温度为(550),相对湿度 40% 60% 。应注意安装环境远离振动、尘埃、电磁干扰等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 37 页 - - - -
17、 - - - - - 9 要求使用的气体洁净、无水汽及凝结可能,如果使用强腐蚀性气体需在订货时声明。5.2 外形及安装尺寸图二 S48 300/HMT 系列质量流量控制器外形及安装尺寸名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 37 页 - - - - - - - - - 10 可以根据用户的不同需求,选用两种类型:1. 双卡套( Swagelok);a.6mm; b. 10; c. 1/4;d. 或其他。2. VCR. a. 1/4 ;b. 3/8 .连接方法如图
18、三,图四所示: 图三 双卡套接头的连接方法图四 VCR 接头的连接方法S48 300/HMT 与气路的连接,可以根据不同的要求,选用不同的管件,如金属管,塑料管等等。 S48 300/HMT 系列质量流量计和流量控制器的默认连接形式为双卡套,接管尺寸为 6。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 37 页 - - - - - - - - - 11 5.3 电路接线S48-300/HMT 系列质量流量控制器的接线插头,考虑到其兼容性,主要采用DB-15/M 针型插
19、座,其接线方法如图五所示。图五 DB15/M 针型 插座接口定义图管脚颜色注释1 黄信号公共端2 橙流量信号输出( 0-5V OUT, 负载能力 3mA )3 棕留用4 空5 红+15V电源( 150mA )6 绿-15V 电源( 200mA )7 空8 蓝设定信号输入( 0-5V IN ,输入端阻抗 10k)9 黑电源公共端名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页,共 37 页 - - - - - - - - - 12 管脚颜色注释10 紫信号公共端11 空12 灰
20、阀控(空阀控,15V清洗, 15V关闭)13 留用14 白外壳地 ( 大地) 15 空注:在电源处,信号公共端和电源公共端的3个管脚须连接,才能正常工作。图六 带隔离 RS485 接口插座定义图管脚注释1 2RS485信号 A+ 端;( RS232信号 RxD端,特殊订制RS232协议用)3外壳地4RS485信号 B- 端;( RS232信号 TxD端,特殊订制RS232协议用)5GND(数字地)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页,共 37 页 - - - -
21、- - - - - 13 5.4 数字质量流量控制器与计算机的连接需用设备:计算机;显示仪或高稳定性高抗干扰能力的15V 电源;抗干扰能力的屏蔽线。5.4.1 与计算机的连接方法图七 数字质量流量控制器 MFC 与计算机 RS232 连接图ComputerMFC15V电源15V15V电源15V信号公共端com电源公共端TxD(B-) RxD RxD(A+) TxDGND GND RS232接口+15V-15Vcom名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页,共 37 页
22、 - - - - - - - - - 14 图八 2 台MFC 与计算机 RS485 连接图注意:1、MFC 连接采用 RS232 还是RS485 接口,只能选择其中一种,请客户订货时标明。采用 RS485 连接时,连接 A+、B-以及GND (默认连接)。2、RS232 连接有效距离为 10米。RS485 连接有效距离为 400米,距离较远时需匹配终端电阻。15V电源15V15V电源15V信号公共端com电源公共端AAABBBGNDGNDGND上位机RS485接口MFC-2MFC-1+15V-15Vcom+15V-15Vcom名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
23、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页,共 37 页 - - - - - - - - - 15 3、RS232 接口只能与上位机一对一连接,RS485 接口可以多台并联与上位机连接。普通计算机的 9针接口为 RS232 接口,一般没有 RS485 接口。所以,当决定采用RS485 连接时,应确定上位机带有RS485 扩展接口或加配 RS232/485转换器。5.4.2 通过流量显示仪与计算机的连接方法MFC-2MFC-1ComputerRS232/485接口MT-51/50 显示仪手动自动图九 通过MT-51 显示仪将 MFC 与
24、计算机 RS232/RS485 连接图5.5 零点的调节在使用的过程当中,有可能发生零点偏移,可进行零点偏移的调节. 调零步骤如下:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页,共 37 页 - - - - - - - - - 16 开机预热 15 分钟,以待流量计零点的稳定,然后将阀控开关切换到“关闭”位置或者设定为0% 。等待 5 分钟以上,则控制器会进行自动调零,调零完毕,即可正常使用。6、使用方法和操作步骤S48 300/HMT MFC 要与流量显示仪或计算机配合
25、使用,这里结合MT-50 系列流量显示仪,说明 S48-300/MT 质量流量控制器的使用方法和操作步骤:6.1 开机前的准备工作用我公司提供的电缆线和信号线将质量流量计与流量显示仪和电脑连接。选择模拟设定信号的来源。显示仪上信号的来源可选择内部和外部,选择设定信号来源的接口设在流量显示仪的后面板上。如果将设定端子与内设相连时,从流量显示仪上获得设定信号。如果从其他设备上得到设定信号,则需要将设定选择开关打至“外”,并将信号源与设定相连接。即从显示仪上的外控信号插座接入(0 - +5.00)V 和“0 电平”(信号地)上即可。注意,流量设定的输入阻抗应大于 100k。6.2 开机操作接通电源后
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