專(zhuān)利名稱(chēng)：大功率軸快流co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制方法，尤其涉及一種大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法。
背景技術(shù)：
大功率軸快流CO2激光器是一種先進(jìn)的千瓦級(jí)激光器，目前一般采用單片機(jī)或可編程控制器進(jìn)行控制，但在控制系統(tǒng)中都存在模擬/數(shù)字電路板較多，可靠性差，無(wú)人機(jī)對(duì)話(huà)界面，功能不全，不易操作的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決所述背景技術(shù)存在的不足，提出一種能通過(guò)觸摸屏進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)的全模塊化、數(shù)字化的大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，取消了所有的模擬/數(shù)字電路板，使控制系統(tǒng)功能更完全，控制性能更高，而出故障的可能性卻大大降低，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
控制系統(tǒng)是保證激光器放電參數(shù)，光腔參數(shù)、溫度控制、功率控制等關(guān)鍵參數(shù)穩(wěn)定，自動(dòng)調(diào)整和安全保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明采用德國(guó)西門(mén)子公司的可編程控制器PLC和進(jìn)口的電氣元件以及高精度探測(cè)元器件，通過(guò)觸摸屏進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的全模塊化、數(shù)字化。其控制方法包括如下步驟(1)、通電啟動(dòng)，檢測(cè)激光器工作條件，包括水流量、水溫、各種工作氣壓、風(fēng)機(jī)溫度、電源相序、各處安全保護(hù)開(kāi)關(guān)，如果工作條件正常，則轉(zhuǎn)入下一步驟；如果不正常，則報(bào)警，并使激光器保持關(guān)機(jī)狀態(tài)；(2)、開(kāi)啟激光器；(3)、開(kāi)真空泵，抽真空；(4)、延時(shí)打開(kāi)快抽閥，當(dāng)激光器諧振腔腔壓小于等于真空到達(dá)壓力時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)腔壓大于真空到達(dá)壓力時(shí)，快抽閥繼續(xù)工作；(5)、高壓電源控制部分通電；(6)、關(guān)閉快抽閥，打開(kāi)進(jìn)氣閥和抽氣調(diào)節(jié)閥，一定時(shí)間后關(guān)閉抽氣調(diào)節(jié)閥；(7)、當(dāng)腔壓大于等于風(fēng)機(jī)啟動(dòng)氣壓時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)腔壓小于風(fēng)機(jī)啟動(dòng)氣壓時(shí)，進(jìn)氣閥繼續(xù)進(jìn)氣；(8)、檢查變頻器的工作狀態(tài)，工作正常，轉(zhuǎn)入下一步驟；工作不正常，則關(guān)閉激光器；(9)、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)授權(quán)程序；(10)、當(dāng)激光器諧振腔腔壓大于等于工作氣壓時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；否則返回步驟(9)；(11)關(guān)閉進(jìn)氣閥；(12)根據(jù)智能耗氣量程序確定耗氣量；(13)根據(jù)耗氣量開(kāi)、關(guān)調(diào)節(jié)閥；(14)開(kāi)高壓電源指令；(15)檢查開(kāi)高壓授權(quán)；(16)開(kāi)高壓電源，激光器準(zhǔn)備好。
在上述方法中，所述授權(quán)程序包括如下步驟(1)、風(fēng)機(jī)速度到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，分別檢查光閘狀態(tài)和電源工作狀態(tài)；(2)、當(dāng)光閘正常時(shí)，授權(quán)開(kāi)光閘；當(dāng)光閘不正常時(shí)，關(guān)閉激光器；(3)、當(dāng)電源正常時(shí)，授權(quán)開(kāi)高壓；當(dāng)電源不正常時(shí)，關(guān)閉激光器。
在上述方法中，所述智能耗氣量程序包括如下步驟(1)、通電啟動(dòng)，計(jì)時(shí)開(kāi)始；(2)、當(dāng)計(jì)時(shí)滿(mǎn)30分鐘，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)計(jì)時(shí)未滿(mǎn)30分鐘，耗氣量為最大值，轉(zhuǎn)入步驟(5)；(3)、檢測(cè)激光功率；(4)、根據(jù)不同的激光功率選取不同的耗氣量；(5)、耗氣量賦值。
在上述方法中，對(duì)激光器功率調(diào)節(jié)及閉環(huán)反饋程序包括如下步驟(1)、進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、若有自檢命令，則轉(zhuǎn)激光器自檢程序，否則轉(zhuǎn)入下一步驟；(3)、讀取設(shè)定的功率值，并轉(zhuǎn)換成控制激光器高壓電源的相應(yīng)控制值；(4)、由PLC對(duì)實(shí)際激光輸出功率進(jìn)行檢測(cè)；(5)、與設(shè)定的功率值進(jìn)行比較，若超過(guò)誤差范圍，則調(diào)整激光器的高壓電源控制值，返回步驟(3)，使實(shí)際激光輸出功率接近設(shè)定的功率值，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的功率反饋；否則返回步驟(4)。
在上述方法中，所述激光器諧振腔真空檢測(cè)程序包括如下步驟(1)、進(jìn)行真空檢測(cè)時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，開(kāi)始抽真空；(3)、當(dāng)抽到指定的真空壓力時(shí)，停止抽真空，進(jìn)行真空保持；(4)、每隔一定時(shí)間，檢測(cè)一次真空壓力，記錄并在觸屏上以變化的曲線(xiàn)進(jìn)行顯示；(5)、保持了預(yù)定的時(shí)間后，按起始?jí)毫εc結(jié)束時(shí)的壓力差，進(jìn)行真空漏率計(jì)算。
(6)循環(huán)進(jìn)行真空檢測(cè)，直至接到中止檢測(cè)命令。
在上述方法中，所述激光器回充程序包括如下步驟(1)、接收到回充指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、再檢查風(fēng)機(jī)是否完全停止；(3)、工作狀態(tài)正常時(shí)，打開(kāi)回充閥，進(jìn)行激光器保護(hù)氣體回充；(4)、當(dāng)?shù)竭_(dá)回充壓力時(shí)，自動(dòng)停止回充；否則返回步驟(3)。
在上述方法中，所述激光器快抽程序包括如下步驟(1)、接收到快抽指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，開(kāi)真空泵；(3)、延時(shí)開(kāi)快抽閥進(jìn)行抽真空，直至接到停止命令。
在上述方法中，所述激光器自檢程序包括如下步驟(1)、接收到自檢指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，分別以30％、60％和90％的激光輸出功率運(yùn)行一定的時(shí)間，對(duì)激光器的情況進(jìn)行自我檢查。
在上述方法中，所述激光點(diǎn)射程序包括如下步驟(1)、接收到點(diǎn)射指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，通過(guò)觸摸屏人機(jī)對(duì)話(huà)，設(shè)定點(diǎn)射時(shí)間；(3)、按設(shè)定的點(diǎn)射時(shí)間，打開(kāi)激光器的電子光閘，完成點(diǎn)射。
在上述方法中，所述傳感器校準(zhǔn)程序包括如下步驟(1)、接收到傳感器校準(zhǔn)指令時(shí)，按指令選擇要進(jìn)行校準(zhǔn)的傳感器；(2)、通過(guò)觸摸屏人機(jī)對(duì)話(huà)，輸入兩個(gè)不同狀態(tài)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值，同時(shí)由PLC通過(guò)傳感器，讀入檢測(cè)值；(3)、按指定的程序計(jì)算出傳感器檢測(cè)值的轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成對(duì)傳感器的校準(zhǔn)。
本發(fā)明所述方法使PLC功能更完全，從而取代了以往激光器控制系統(tǒng)中不可缺少的進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)和處理的模擬/數(shù)字電路板，使設(shè)備的控制性能大大提高，而出故障的可能性卻大大降低，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。全中文化的觸摸屏人機(jī)界面，使激光器的操作非常直觀、方便、可靠。
本發(fā)明所述方法具有如下功能●由觸摸屏顯示所有信息，并完成對(duì)控制系統(tǒng)的操作；●測(cè)激光器冷卻水流量、真空壓力、機(jī)內(nèi)溫度、冷卻水溫度、風(fēng)機(jī)溫度；●報(bào)警顯示及故障關(guān)機(jī)；●功率、耗氣量設(shè)定及調(diào)節(jié)；●激光器電源控制；●激光器功率調(diào)節(jié)及反饋控制；●外部信號(hào)處理；●真空檢測(cè)及圖形顯示；●激光器回充與快抽；●激光器中所有電氣元件的控制；●激光器工作計(jì)時(shí)；●激光器中所有的傳感器的自動(dòng)校準(zhǔn)；●光閘控制；●控制燒光斑；●激光器自檢；智能化的充排氣系統(tǒng)，與PLC控制系統(tǒng)相配合，根據(jù)激光器的運(yùn)行情況，自動(dòng)對(duì)激光器的耗氣量進(jìn)行實(shí)時(shí)和精密的自適應(yīng)調(diào)節(jié)和控制，使激光器始終工作在最佳狀態(tài)。


圖1是激光器工作主程序流程圖。
圖2是授權(quán)程序流程圖。
圖3是智能耗氣量程序流程圖。
圖4是激光器功率調(diào)節(jié)及閉環(huán)反饋程序流程圖。
圖5是激光器諧振腔真空檢測(cè)程序流程圖。
圖6是激光器回充程序流程圖。
圖7是激光器快抽程序流程圖。
圖8是激光器自檢程序流程圖。
圖9是激光點(diǎn)射程序流程圖。
圖10是傳感器校準(zhǔn)程序流程圖。
圖11是本發(fā)明應(yīng)用于3500W大功率軸快流CO2激光器控制系統(tǒng)的PLC I/O功能表。
圖12是圖11中Siemens CPU224特定硬件I/O地址表。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)以3500W大功率軸快流CO2激光器控制系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施。采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的可編程控制器(Siemens CPU224)及臺(tái)達(dá)公司生產(chǎn)的觸摸屏為主要元件，與外圍電氣元件和探測(cè)元件一起構(gòu)成控制系統(tǒng)的硬件，開(kāi)發(fā)出能實(shí)現(xiàn)前述功能的PLC和觸摸屏軟件，成功地實(shí)現(xiàn)了控制目標(biāo)。PLC I/O功能表見(jiàn)圖11，Siemens CPU224特定硬件I/O地址表見(jiàn)圖12。其控制方法與前述方法相同。
權(quán)利要求
1.一種大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，包括如下步驟(1)、通電啟動(dòng)，檢測(cè)激光器工作條件，包括水流量、水溫、各種工作氣壓、風(fēng)機(jī)溫度、電源相序、各處安全保護(hù)開(kāi)關(guān)，如果工作條件正常，則轉(zhuǎn)入下一步驟；如果不正常，則報(bào)警，并使激光器保持關(guān)機(jī)狀態(tài)；(2)、開(kāi)啟激光器；(3)、開(kāi)真空泵，抽真空；(4)、延時(shí)打開(kāi)快抽閥，當(dāng)激光器諧振腔腔壓小于等于真空到達(dá)壓力時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)腔壓大于真空到達(dá)壓力時(shí)，快抽閥繼續(xù)工作；(5)、高壓電源控制部分通電；(6)、關(guān)閉快抽閥，打開(kāi)進(jìn)氣閥和抽氣調(diào)節(jié)閥，一定時(shí)間后關(guān)閉抽氣調(diào)節(jié)閥；(7)、當(dāng)腔壓大于等于風(fēng)機(jī)啟動(dòng)氣壓時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)腔壓小于風(fēng)機(jī)啟動(dòng)氣壓時(shí)，進(jìn)氣閥繼續(xù)進(jìn)氣；(8)、檢查變頻器的工作狀態(tài)，工作正常，轉(zhuǎn)入下一步驟；工作不正常，則關(guān)閉激光器；(9)、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)授權(quán)程序；(10)、當(dāng)激光器諧振腔腔壓大于等于工作氣壓時(shí)，轉(zhuǎn)入下一步驟；否則返回步驟(9)；(11)、關(guān)閉進(jìn)氣閥；(12)、根據(jù)智能耗氣量程序確定耗氣量；(13)、根據(jù)耗氣量開(kāi)、關(guān)調(diào)節(jié)閥；(14)、開(kāi)高壓電源指令；(15)、檢查開(kāi)高壓授權(quán)；(16)、開(kāi)高壓電源，激光器準(zhǔn)備好。
2.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述授權(quán)程序包括如下步驟(1)、風(fēng)機(jī)速度到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，分別檢查光閘狀態(tài)和電源工作狀態(tài)；(2)、當(dāng)光閘正常時(shí)，授權(quán)開(kāi)光閘；當(dāng)光閘不正常時(shí)，關(guān)閉激光器；(3)、當(dāng)電源正常時(shí)，授權(quán)開(kāi)高壓；當(dāng)電源不正常時(shí)，關(guān)閉激光器。
3. 按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述智能耗氣量程序包括如下步驟(1)、通電啟動(dòng)，計(jì)時(shí)開(kāi)始；(2)、當(dāng)計(jì)時(shí)滿(mǎn)30分鐘，轉(zhuǎn)入下一步驟；當(dāng)計(jì)時(shí)未滿(mǎn)30分鐘，耗氣量為最大值，轉(zhuǎn)入步驟(5)；(3)、檢測(cè)激光功率；(4)、根據(jù)不同的激光功率選取不同的耗氣量；(5)、耗氣量賦值。
4.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光器功率調(diào)節(jié)及閉環(huán)反饋程序包括如下步驟(1)、進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、若有自檢命令，則轉(zhuǎn)激光器自檢程序，否則轉(zhuǎn)入下一步驟；(3)、讀取設(shè)定的功率值，并轉(zhuǎn)換成控制激光器高壓電源的相應(yīng)控制值；(4)、由PLC對(duì)實(shí)際激光輸出功率進(jìn)行檢測(cè)；(5)、與設(shè)定的功率值進(jìn)行比較，若超過(guò)誤差范圍，則調(diào)整激光器的高壓電源控制值，返回步驟(3)，使實(shí)際激光輸出功率接近設(shè)定的功率值，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的功率反饋；否則返回步驟(4)。
5.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光器諧振腔真空檢測(cè)程序包括如下步驟(1)、進(jìn)行真空檢測(cè)時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，開(kāi)始抽真空；(3)、當(dāng)抽到指定的真空壓力時(shí)，停止抽真空，進(jìn)行真空保持；(4)、每隔一定時(shí)間，檢測(cè)一次真空壓力，記錄并在觸屏上以變化的曲線(xiàn)進(jìn)行顯示；(5)、保持了預(yù)定的時(shí)間后，按起始?jí)毫εc結(jié)束時(shí)的壓力差，進(jìn)行真空漏率計(jì)算。(6)循環(huán)進(jìn)行真空檢測(cè)，直至接到中止檢測(cè)命令。
6.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光器回充程序包括如下步驟(1)、接收到回充指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、再檢查風(fēng)機(jī)是否完全停止；(3)、工作狀態(tài)正常時(shí)，打開(kāi)回充閥，進(jìn)行激光器保護(hù)氣體回充；(4)、當(dāng)?shù)竭_(dá)回充壓力時(shí)，自動(dòng)停止回充；否則返回步驟(3)。
7.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光器快抽程序包括如下步驟(1)、接收到快抽指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，開(kāi)真空泵；(3)、延時(shí)開(kāi)快抽閥進(jìn)行抽真空，直至接到停止命令。
8.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光器自檢程序包括如下步驟(1)、接收到自檢指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，分別以30％、60％和90％的激光輸出功率運(yùn)行一定的時(shí)間，對(duì)激光器的情況進(jìn)行自我檢查。
9.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述激光點(diǎn)射程序包括如下步驟(1)、接收到點(diǎn)射指令時(shí)，首先進(jìn)行激光器工作狀態(tài)檢查；(2)、工作狀態(tài)正常時(shí)，通過(guò)觸摸屏人機(jī)對(duì)話(huà)，設(shè)定點(diǎn)射時(shí)間；(3)、按設(shè)定的點(diǎn)射時(shí)間，打開(kāi)激光器的電子光閘，完成點(diǎn)射。
10.按照權(quán)利要求1所述大功率軸快流CO2激光器PLC控制方法，其特征是所述傳感器校準(zhǔn)程序包括如下步驟(1)、接收到傳感器校準(zhǔn)指令時(shí)，按指令選擇要進(jìn)行校準(zhǔn)的傳感器；(2)、通過(guò)觸摸屏人機(jī)對(duì)話(huà)，輸入兩個(gè)不同狀態(tài)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值，同時(shí)由PLC通過(guò)傳感器，讀入檢測(cè)值；(3)、按指定的程序計(jì)算出傳感器檢測(cè)值的轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成對(duì)傳感器的校準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率軸快流CO
文檔編號(hào)H01S3/223GK1538256SQ20031011127
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者趙俠, 趙 俠 申請(qǐng)人:武漢華工恒信激光有限公司