阅读说明：本技术 一种mpcvd金刚石合成设备供水保护系统及方法 (Water supply protection system and method for MPCVD diamond synthesis equipment ) 是由 黄翀 唐跃强 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明的一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统及方法,包括冷水机、管道、MPCVD金刚石合成设备,所述冷水机通过管道与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路,还包括控制系统,所述控制系统包括水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置、报警装置和控制中心,所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于冷水循环回路上,所述控制中心设有输入端和输出端,所述输入端与水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置电连接,所述输出端与报警装置电连接。在MPCVD金刚石合成设备工作过程中,可通过对MPCVD合成设备冷却水各主要技术参数的实时监控,及时发现冷却水的各类异常状况,并根据异常状态进行调节以保障设备在最佳状态工作。(The invention discloses a water supply protection system and method for MPCVD diamond synthesis equipment, which comprises a water cooler, a pipeline and MPCVD diamond synthesis equipment, wherein the water cooler and the MPCVD diamond synthesis equipment form a cold water circulation loop through the pipeline, the water supply protection system also comprises a control system, the control system comprises a water temperature measuring device, a water pressure measuring device, a water flow measuring device, an alarm device and a control center, the water temperature measuring device, the water pressure measuring device and the water flow measuring device are arranged on the cold water circulation loop, the control center is provided with an input end and an output end, the input end is electrically connected with the water temperature measuring device, the water pressure measuring device and the water flow measuring device, and the output end is electrically connected with the alarm device. In the working process of the MPCVD diamond synthesis equipment, various abnormal conditions of the cooling water can be found in time by monitoring various main technical parameters of the cooling water of the MPCVD synthesis equipment in real time, and the cooling water is adjusted according to the abnormal conditions so as to ensure that the equipment works in the best state.)

一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统及方法

技术领域

本发明涉及智能制造领域，特别涉及一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统。

背景技术

MPCVD金刚石合成过程需要利用冷却水对微波电源、微波头、反应腔体、水负载、基板台等多个模块和部件进行冷却或吸收反射微波功率，因此保障冷却水的安全供应是MPCVD金刚石合成设备正常工作的重要前提。

由于目前MPCVD金刚石合成设备的智能化程度较低，无法对冷却水的供应情况进行实施监测和处置，因此设备的安全使用，特别是设备在无人值守情况下的安全使用存在重大隐患。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺点，提出一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统及方法，通过控制系统，实现冷水循环回路关键技术参数的监控，在冷水循环回路发生故障时进行分级别处理，在发生重大故障时及时切断微波电源供电甚至是设备供电，保障设备安全。

本发明的一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统，包括冷水机、管道、MPCVD金刚石合成设备，所述冷水机通过管道与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，还包括控制系统，

所述控制系统包括水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置、报警装置和控制中心，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于冷水循环回路上,所述控制中心设有输入端和输出端，所述输入端与水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置电连接，所述输出端与报警装置电连接。

进一步具体地，所述冷水机上设有第一进水口和第一出水口，所述MPCVD金刚石合成设备上设有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口、第一出水口分别通过管道与第二出水口、第二进水口连通，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于第二进水口与管道之间。

进一步地，所述冷水机与控制中心通讯连接。

具体地，所述冷水机与控制中心的通讯方式为串口通讯或USB通讯。

进一步地，还包括供电管理系统，所述供电管理系统上设有设备总电源管理模块、微波电源管理模块、冷水机电源管理模块，

所述设备总电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块还与MPCVD金刚石合成设备的微波头电连接，所述冷水机电源管理模块与冷水机和控制中心电连接。

进一步地，所述设备总电源管理模块、微波电源管理模块、冷水机电源管理模块为继电器或可控硅。

更进一步地，所述冷水循环回路上还设有调节阀，所述调节阀与控制中心电连接。

进一步优选地，所述调节阀设于第一出水口与管道之间。

进一步地，所述报警装置为蜂鸣器、三色灯、发光二极管中的任一种。

进一步优选地，所述报警装置为三色灯。

进一步地，所述控制中心包括控制计算机和信号接收处理模块。

根据控制系统采用的保护方法，包括以下步骤：

S1、开启冷水机、MPCVD金刚石合成设备、控制系统，所述冷水机与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，所述控制系统监测冷水循环回路中的冷却水状态是否正常，若不正常进入步骤S2；

S2、通过控制系统对MPCVD金刚石合成设备进行保护。

进一步地，所述冷却水状态包括冷却水的水温、水压、水流量。

更进一步具体地，步骤S2中，

所述控制系统若监测冷却水水温出现异常后，通过控制中心向冷水机发送相应指令进行温度调节，若通过冷水机无法将水温调节至正常工作范围，控制中心对微波头电源功率进行相应调节，并通过报警装置发送报警信号进行提醒；

所述控制系统若监测冷却水水压出现异常后，通过控制中心向冷水机发送相应指令进行水压调节，若通过冷水机无法将水压调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷水机工作，同时通过报警装置进行提醒；

所述控制系统若监测冷却水水流量出现异常后，通过控制中心向冷水机或调节阀发送相应指令进行水流量调节，若无法将水流量调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷水机工作，同时通过报警装置进行提醒。

更进一步地，所述控制系统若监测冷却水水压出现大于70Kpa的压力下降时，立即关闭MPCVD金刚石合成设备总电源和冷水机电源。

具体地，所述控制中心监控冷水机的出水温度在20-28℃。

具体地，所述控制中心监控冷水机的出水压力252.5-383.8KPa。

具体地，所述控制中心监控冷水机的出水流量40-60L/min。

本MPCVD金刚石合成设备供水保护系统及方法有以下特点：

1、在MPCVD金刚石合成设备工作过程中，可通过对MPCVD合成设备冷却水各主要技术参数的实时监控，及时发现冷却水的各类异常状况，并根据异常状态进行调节以保障设备在最佳状态工作；

2、当控制中心无法通过冷水机和调节阀纠正冷却水异常状态时，则通过微波电源管理模块关闭微波头电源，保护MPCVD金刚石合成设备核心器件磁控管的安全，防止微波电源报警导致直接关闭微波头功率输出，对磁控管造成损伤，影响其使用寿命；

3、在紧急状态下，控制中心可通过设备总电源管理模块，直接切断MPCVD金刚石合成设备和冷水机总电源，防止冷却水在设备元器件通电时进入设备内部造成短路，保证设备和操作人员的安全。

附图说明

图1为实施例2中控制系统的连接关系示意图；

图2为实施例2中控制系统与冷水机、MPCVD金刚石合成设备的连接关系示意图。

其中，1-控制系统；2-水温测量装置；3-水压测量装置；4-水流量测量装置；5-报警装置；6-冷水机；7-管道；8-MPCVD金刚石合成设备；9-第一进水口；10-第一出水口；11-第二进水口；12-第二出水口；13-调节阀；14-控制中心。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明的一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统及方法，包括冷水机、管道、MPCVD金刚石合成设备，所述冷水机通过管道与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，还包括控制系统，

所述控制系统包括水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置、报警装置和控制中心，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于冷水循环回路上,所述控制中心设有输入端和输出端，所述输入端与水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置电连接，所述输出端与报警装置电连接。所述控制中心包括控制计算机和信号接收处理模块。水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置采集的信号为模拟信号(即电压值或电流值)，信号接收处理模块将模拟信号转换成数字信号，并输送至控制计算机，控制计算机根据实时输送的数字信号，判断管道内的水温、水压、水流量是否符合MPCVD金刚石合成设备的使用标准。

其中，所述控制中心监控冷水机的出水温度在20-28℃，所述控制中心监控冷水机的出水压力252.5-383.8KPa，所述控制中心监控冷水机的出水流量40-60L/min。若控制中心监控冷水机出水的温度、水压、出水流量超过上述范围，则输出信号至报警装置，报警装置为蜂鸣器，提醒操作人员调节冷水机参数，输出适宜MPCVD金刚石合成设备使用的冷却水。

本实施例中，所述冷水机上设有第一进水口和第一出水口，所述MPCVD金刚石合成设备上设有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口、第一出水口分别通过管道与第二出水口、第二进水口连通，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于第二进水口与管道之间。采用该结构，对于冷水机输出至MPCVD金刚石合成设备冷却水的水温、水压、水流量监测更加准确。

所述冷水循环回路上还设有调节阀，所述调节阀与控制中心电连接，所述调节阀设于第一出水口与管道之间，若控制中心监控冷水机出水水压或流量超过监控的上限值，控制中心发出指令将调节阀适当调小，避免冷水机出现异常出水状态(即输出不适宜MPCVD金刚石合成设备使用的水温、水压、流量)，对MPCVD金刚石合成设备造成影响，保障设备在最佳状态工作。

另一实施例中，所述冷水机与控制中心通讯连接，通讯方式为串口通讯，可直接通过控制计算机可对冷水机的相关参数进行调节，获得满足MPCVD金刚石合成设备供水条件的冷却水。

实施例2：

本发明的一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统，包括冷水机、管道、MPCVD金刚石合成设备，所述冷水机通过管道与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，还包括控制系统，

如图1、图2所示，所述控制系统包括水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置、报警装置和控制中心，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于冷水循环回路上,所述控制中心设有输入端和输出端，所述输入端与水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置电连接，所述输出端与报警装置电连接。

本实施例中，所述冷水机上设有第一进水口和第一出水口，所述MPCVD金刚石合成设备上设有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口、第一出水口分别通过管道与第二出水口、第二进水口连通，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于第二进水口与管道之间。

所述冷水机与控制中心通讯连接，所述冷水循环回路上还设有调节阀，所述调节阀与控制中心电连接。

还包括供电管理系统，所述供电管理系统上设有设备总电源管理模块(图中未示出)、微波电源管理模块、冷水机电源管理模块(图中未示出)，

所述设备总电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块还与MPCVD金刚石合成设备的微波头电连接，所述冷水机电源管理模块与冷水机和控制中心电连接。设备总电源管理模块用于MPCVD金刚石合成设备总电源供电，微波电源管理模块用于微波头供电，冷水机电源管理模块用于冷水机供电。

所述设备总电源管理模块、微波电源管理模块、冷水机电源管理模块为继电器。其中继电器的控制线圈与控制中心电连接，继电器的常闭端与MPCVD金刚石合成设备总电源、微波头、冷水机的供电电源串联，若控制中心监控冷水机出水的温度、水压、出水流量超过监控的上限值，且无法通过冷水机和调节阀纠正冷却水异常状态时，即控制中心对冷水机、调节阀进行控制调节后，仍然监测出冷却水不符合使用要求，则发出指令至供电管理系统。实现对微波头、冷水机的单独供电控制，在设备供水出现异常时根据故障级别进行分级控制，在紧急情况下可直接关闭设备总供电开关。

当水温测量装置检测到冷却水的温度出现异常后，立即通过控制中心向冷水机发送相应指令进行温度调节，若通过冷水机无法将水温调节至正常工作范围，控制中心关闭微波头电源，并发送报警信号通过报警装置进行提醒；

当水压测量装置检测到冷却水的压力出现异常后，立即通过控制中心向冷水机发送相应指令进行水压调节，若通过冷水机无法将水压调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷却系统工作，同时通过报警装置进行提醒。特别的，在冷却水水压出现大幅下降时，需要立即关闭设备总电源及冷水机电源，防止因冷却水水路出现破损导致设备内部的电子元器件在工作状态进水出现短路现象，导致设备发生严重损坏并危及操作人员人身安全；

当水流量测量装置检测到冷却水的水流量出现异常后，立即通过控制中心向调节阀发送相应指令进行水路流量调节，若通过调节阀无法将水流量调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷却系统工作，同时通过报警装置进行提醒，报警装置为三色灯。

实施例3：

本发明的一种MPCVD金刚石合成设备供水保护系统，包括冷水机、管道、MPCVD金刚石合成设备，所述冷水机通过管道与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，还包括控制系统，

所述控制系统包括水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置、报警装置和控制中心，所述水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置设于冷水循环回路上,所述控制中心设有输入端和输出端，所述输入端与水温测量装置、水压测量装置、水流量测量装置电连接，所述输出端与报警装置电连接。

所述冷水机上设有第一进水口和第一出水口，所述MPCVD金刚石合成设备上设有第二进水口和第二出水口，所述第一进水口、第一出水口分别通过管道与第二出水口、第二进水口连通，所述水压测量装置、水流量测量装置设于第二进水口与管道之间，水温测量装置为两个，设于第二进水口与管道之间和第二出水口与管道之间，用于测量MPCVD合成设备冷却水进水和出水的水温。

所述冷水机与控制中心通讯连接，所述冷水循环回路上还设有调节阀，所述调节阀与控制中心电连接。

还包括供电管理系统，所述供电管理系统上设有设备总电源管理模块、微波电源管理模块、冷水机电源管理模块，所述设备总电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块与控制中心电连接，所述微波电源管理模块还与MPCVD金刚石合成设备的微波头电连接，所述冷水机电源管理模块与冷水机和控制中心电连接。设备总电源管理模块用于MPCVD金刚石合成设备总电源供电，微波电源管理模块用于微波头供电，冷水机电源管理模块用于冷水机供电。

本实施例中，控制中心为PLC控制器，所述设备总电源管理模块、冷水机电源管理模块为继电器，微波电源管理模块为可控硅，控制中心通过微波电源管理模块对微波头的供电功率进行调节。

根据控制系统采用的保护方法，包括以下步骤：

S1、开启冷水机、MPCVD金刚石合成设备、控制系统，所述冷水机与MPCVD金刚石合成设备组成冷水循环回路，所述控制系统监测冷水循环回路中的冷却水状态是否正常，若不正常进入步骤S2；

S2、通过控制系统对MPCVD金刚石合成设备进行保护。

所述冷却水状态包括冷却水的水温、水压、水流量。

步骤S2中，所述控制系统若监测冷却水水温出现异常后，通过控制中心向冷水机发送相应指令进行温度调节，若通过冷水机无法将水温调节至正常工作范围，控制中心对微波头电源功率进行相应调节，并通过报警装置发送报警信号进行提醒；

所述控制系统若监测冷却水水压出现异常后，通过控制中心向冷水机发送相应指令进行水压调节，若通过冷水机无法将水压调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷水机工作，同时通过报警装置进行提醒；所述控制系统若监测冷却水水压出现大于70Kpa的压力下降时，立即关闭MPCVD金刚石合成设备总电源和冷水机电源；防止因冷却水水路出现破损导致设备内部的电子元器件在工作状态进水出现短路现象，导致设备发生严重损坏并危及操作人员人身安全；

所述控制系统若监测冷却水水流量出现异常后，通过控制中心向冷水机或调节阀发送相应指令进行水流量调节，若无法将水流量调节至正常工作范围，控制中心将关闭微波头电源，并保持冷水机工作，同时通过报警装置进行提醒，若出现冷却水水路漏水情况，可通过水流量监测及时发现，避免事故扩大化。