主题：【原创】美国MKS公司上游流量控制阀及其控制器的国产化替代

摘要：对标美国MKS公司的148J、248A和154A 系列上游流量控制阀以及244、250、946和651系列控制器，介绍了相应的国产化替代产品电子针阀和多功能高精度控制器，并介绍了国产化替代产品的相应特点和技术指标 。

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一、MKS公司上游流量控制阀

        MKS上游流量控制阀是一类真空型电磁比例阀，如图1所示，主要有以下三个系列产品：

        （1）148J全金属流量控制阀：金属密封，流量范围0.01~20L/mim。

        （2）154B大流量控制阀：橡胶密封，流量范围20~200L/mim。

        （3）248D通用型流量控制阀：橡胶密封，流量范围0.01~50L/mim。

图1 MKS公司上游流量控制阀

二、MKS公司流量/压力控制器

        MKS公司的流量/压力控制器是一类PID控制器，如图2所示，主要有以下4个系列产品：

        （1）244系列：手动PID控制，单通道控制，适配多种传感器，0~10VDC输入信号，手动/自动/外部控制模式，精度为满量程的0.25%，多个设定点（3或4），控制偏差指针显示。此型号系列控制器现已停产。

        （2）250系列：手动PID控制，单通道控制，适配多种真空传感器，0~10VDC输入信号 ，手动/自动/外部控制模式，精度为满量程的0.25%，最多4个设定点，外部编程设定，数码显示测量值和控制偏差值。此型号系列控制器现已停产。

图2 MKS公司流量/压力控制器

        （3）946系列：自动PID控制，16位A/D采集，6通道控制，适配多种真空传感器，最多可同时监测6路传感器信号，0~10VDC输入/输出信号 ， 手动/自动/外部控制模式，内部编程设定，数字显示测量值和控制偏差值，12路继电器输出，RS232/485通讯。

        （4）651系列：自调节快速PID控制，16位A/D采集，单通道控制，适配多种真空传感器，0~10VDC输入/ 输出信号 ， 手动/自动/外部控制模式，重复性为满量程的±0.1%，外部编程设定，数字显示测量值， 多路I/O接口，RS232/485通讯。

三、国产化电子针阀替代MKS电磁控制阀

        MKS公司的上游流量控制阀是一种传统的电磁阀，电磁阀最大的问题是磁滞比较大，会明显的影响线性度和控制精度。这些控制阀的整体价格较高，也没有相应的国产品牌。

        为了实现上游流量控制阀的国产化替代并提高性价比，我们在针阀技术上采用数控步进电机来代替电磁阀，开发了一些列不同流量的电子针阀，如图3和图4所示，完全实现了国产化替代。

图3 国产NCNV系列电子针阀

图4 国产NCNV系列电子针阀技术参数

四、国产化高精度PID控制器替代MKS控制器

        MKS公司的气体流量/压力控制属于专用控制器，只能满足真空领域内的气体流量和压力控制，尽管功能十分强大，但价格较贵。国产化替代的PID控制器，采用了更高精度的24位A/D采集器，控制器更趋于通用性，可实现温度和真空压力的同时控制，如图5所示。

图5 国产VPC-2021系列温度/压力控制器

        国产高精度多功能PID控制器主要特点如下：

        （1）高精度：±0.05%满量程，24位A/D采集，16位D/A输出。

        （2）多通道：独立的1通道和2通道。

        （3）多功能：47种（热电偶、热电阻、直流电压）输入信号，可实现不同参量的同时测试、显示和控制，可进行正反向控制（双向控制模式）。

        （4）PID控制：改进型PID算法，支持PV微分和微分先行控制。20组分组PID，分组输出限幅功能。

        （5）双传感器切换：每一个通道都可支持温度高低温和高低真空度的双传感器切换，两通道可形成总共接入四只传感器的控制组合。

        （6）程序控制：支持20条工艺曲线，每条50段，支持段内循环和曲线循环。

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