用于控制等离子体反应器的系统技术方案

本发明专利技术提供一种等离子体生成系统(20)，等离子体生成系统(20)包括：可编程逻辑控制器(PLC)(22)，以及多个反应器系统(24a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制等离子体反应器的系统


[0001]本专利技术涉及等离子体发生器，更具体地，涉及用于控制大量等离子体反应器的系统。

技术介绍

[0002]近年来，微波技术已经应用于生成各种类型的等离子体。通常，用作等离子体源的微波放电是通过将微波能量耦接到包含待处理气体的放电室中来实现的。图1示出了传统的等离子体生成系统的示意图。如图1所示，传统的等离子体生成系统10包括：可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)12；多个数字输入输出/模拟输入输出(Digital Input
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Output/Analogue Input
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Output,DIO/AIO)模块14a至DIO/AIO模块14n；以及多个反应器系统16a至反应器系统16n，该多个反应器系统包括多个电源17a至电源17n和多个反应器18a至反应器18n。DIO/AIO模块14a至DIO/AIO模块14n分别通过电缆线束15a至电缆线束15n连接到PLC 12和反应器18a至反应器18n。PLC 12还通过电缆13a至电缆13n连接到多个电源17a至电源17n，其中每个电源向相应的反应器提供电力。
[0003]通常，每个电缆线束(例如电缆线束15a)包括多根电线，其中每根电线连接到DIO/AIO模块14a和反应器18a的传感器/部件。例如，反应器18a包括传感器，该传感器将与测量的物理量相关的电信号传输到DIO/AIO模块14a，接着DIO/AIO装置14a处理该信号并将处理后的信号传输到PLC 12。为了增加等离子体生成系统10的生产量，可以增加反应器系统16a至反应器系统16n的数量，使得电缆线束15a至电缆线束15n以及电缆13a至电缆13n中的电线的总数的显著增加。电线/电缆数量的增加降低了电缆连接的可靠性，引发了安全性问题，并增加了安装/维护成本。
[0004]此外，等离子体生成系统10具有集中控制结构，即PLC 12通过DIO/AIO模块14a至DIO/AIO模块14n同时控制/监控电源17a至电源17n以及反应器18a至反应器18n的多个部件。典型地，PLC 12包含中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)和电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,EEPROM)，并且CPU执行存储在EEPROM中的程序，并且临时数据和代码存储在RAM中。随着反应器系统16a至反应器系统16n的数量增加，PLC12和反应器系统16a至反应器系统16n之间的命令和控制的延时也会增加，并且当反应器系统16a至反应器系统16n的数量超过某个阈值时，控制等离子体生成系统10所需的计算能力超过PLC 12的最大容量，导致延时变得不可接受。因此，在传统系统中，计算能力、数字/模拟输入/输出和电气线束需要按比例放大以满足功能和安全性要求，从而导致系统大型化、价格昂贵以及不可避免的稍微逊色的可靠性。
[0005]因此，需要一种用于控制大量等离子体反应器的系统，该系统具有增强的可扩展性、安全性和可靠性，而不会增加安装/维护成本。
same embodiment or embodiments”)。
[0022]在说明书中的各个地方使用某些术语是为了说明，而这些术语的使用不应被解释为限制性的。术语“包括”(“include”)、“包括”(“including”)、“含括”(“comprise”)和“含有”(“comprising”)应被理解为开放式术语，并且以下的任何的列示内容都是示例，而并不旨在局限于所列出的项目。
[0023]图2示出了根据本公开的实施例的等离子体生成系统20的示意图。图3示出了根据本公开的实施例的示例性反应器系统24a的示意图。图4示出了根据本公开的实施例的示例性反应器系统24a的示意图。在下文中，反应器系统24a示出为用于使用微波能量生成等离子体的系统，虽然反应器系统24a可以使用其他能量源生成等离子体。
[0024]在实施例中，等离子体生成系统20包括：PLC系统22(或PLC系统简称PLC)；以及多个反应器系统24a至反应器系统24n。在一些情况下，为了增加系统的生产量，多个反应器系统24a至反应器系统24n的数目可以是数十、数百或更多。在实施例中，反应器系统24a至反应器系统24n通过电缆26，例如6类以太网电缆，利用菊花链连接到PLC 22，并且使用适当的通信协议，例如，以太网/IP，或其它合适的过程自动化协议，与PLC 22通信。
[0025]在实施例中，反应器系统24a包括电源30，该电源30具有反应器控制器；传感器和监测系统32；磁控管34，该磁控管34用于产生微波能量；波导36，由磁控管34产生的微波能量流过该波导；阻抗匹配网络38，该阻抗匹配网络38耦接到波导36并且配置成减少向磁控管34反向流动(retrogressing)的微波能量的量；点燃系统40，该点燃系统40用于点燃(ignite)等离子体，以及等离子体室42。在实施例中，电源30通信地耦接到反应器系统24a中的其余部件。值得注意的是，图3没有穷举列出反应器系统24a的部件；相反，为了达到说明的目的，反应器系统24a的部件被划分成块。
[0026]在实施例中，传感器和监测系统32包括一个或多个传感器，用于生成与反应器系统24a的运行相关的电信号。例如，传感器和监测系统32包括一个或多个传感器，例如传感器190a至传感器190c，用于测量热物理量，例如压力和温度，以及一个或多个监测装置，该监测装置使用来自一个或多个传感器的信号监测等离子体的状况(health)。在另一示例中，传感器和监测系统32包括一个或多个流速传感器，例如流速传感器190d(以及流速传感器190e)，流速传感器用于测量从气罐130(以及气罐126)流经气体管线128(以及气体管线124)的气体的流速。在实施例中，传感器190d(以及传感器190e)以及用于控制流速的气体伺服阀可以形成一个整体。(在下文中，附图标记190d(以及190e)同时指代传感器和气体伺服阀)在又一个示例中，传感器和监测系统32包括光学传感器，该光学传感器测量来自等离子体的不同波长范围的光的强度，并监测等离子体的状况。
[0027]如图4所示，电源30包括反应器控制器174，该反应器控制器174控制和监测反应器系统24a的部件。在实施例中，反应器控制器174包括；至少一个微处理器176(微处理器即是μ处理器，英语“μ
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processor”)；DIO/AIO模块178，该DIO/AIO模块通信地耦接到μ处理器176；以及存储器180，该存储器180通信地耦接到μ处理器176。在实施例中，DIO/AIO与图3中的各种组件例如组件32至组件42以及μ处理器176通信数据。
[0028]在实施例中，DIO/AIO模块178包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子体生成系统，包括：微波发生器，所述微波发生器用于产生微波能量；以及电源，所述电源用于向所述微波发生器提供电力并且包括控制器，所述控制器包括：至少一个微处理器；以及模块，所述模块通信地耦接到至少一个处理器，并且包括数字输入输出(DIO)和模拟输入输出(AIO)中的至少一个。2.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，还包括：可编程逻辑控制器(PLC)，所述可编程逻辑控制器通过菊花链网络通信地耦接到所述电源。3.根据权利要求2所述的等离子体生成系统，其中，所述菊花链网络包括以太网电缆。4.根据权利要求2所述的等离子体生成系统，还包括：图形用户界面(GUI)，所述图形用户界面通信地耦接到所述PLC。5.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，还包括：一个或多个传感器，所述一个或多个传感器通信地耦接到所述模块，并且配置为与所述模块交换数据。6.根据权利要求5所述的等离子体生成系统，其中，所述一个或多个传感器通过电缆线束耦接到所述模块。7.根据权利要求1所述的等离子体生成系统，还包括：波导，所述波导耦接到所述微波发生器，并且配置为通过所述波导传输所述微波能量；内壁，所述内壁设置在所述波导内以限定等离子体腔，使用所述微波能量在所述等离子体腔内生成等离子体；适配器，所述适配器安装在所述波导的第一侧上，并且配置成将第一气体引入到所述等离子体腔的内部，并且包括气体出口，由所述等离子体处理的气体通过所述气体出口离开所述等离子体腔；以及第一流速传感器，所述第一流速传感器耦接到所述模块，并且配置为测量所述第一气体的流速。8.根据权利要求7所述的等离子体生成系统，还包括：阀，所述阀连接到所述模块，并且配置成控制所述第一气体的流速。9.根据权利要求7所述的等离子体生成系统，还包括：流动入口，所述流动入口安装在所述波导的第二侧上，并且配置成将第二气体引入到所述等离子体腔内；以及第二流速传感器，所述第二流速传感器耦接到所述模块，并且配置为测量所述第二气体的流速。10.根据权利要求8所述的等离子体生成系统，还包括：阀，所述阀连接到所述模块，并且配置成控制所述第二气体的流速。11.一种等离子体生成系统，包括：可编程逻辑控制器(PLC)；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：雷卡邦股份有限公司，
类型：发明
国别省市：