基于优化精抽阀到位信号的稳同电磁分离系统和建模方法与流程

本发明属于同位素电磁分离器，尤其涉及一种基于优化精抽阀到位信号的稳同电磁分离系统和建模方法。

背景技术：

1、稳定同位素电磁分离器系统，包括：分离室、分离室内的离子源、束流、接收器和真空规，由离子源发射的离子经电场加速进入磁场，受洛伦兹力的偏转，不同质荷比的同位素的运动轨迹不同，最终在接收器处实现分离接收效果。

2、上述电磁法分离同位素需要高真空环境，要求真空度达到1×10-5mbar。如果真空度达不到规定要求，会有两个方面的不利影响：1)导致离子源频繁击穿空气造成异常放电，使得分离不稳定；2)离子束与空气发生碰撞，影响其原本的运动轨迹，导致分离同位素丰度和产量下降。

3、稳定同位素电磁分离器抽高真空之前，需要先打开精抽阀，精抽阀布设在抽高真空泵和分离室之间。精抽阀打开后，抽高真空泵和分离室才能连通，连通情况下抽高真空泵才能抽高真空。

4、稳定同位素电磁分离器抽高真空的难点在于：无法通过行程开关到位信号准确判断精抽阀开关状态：现有技术用行程开关判断精抽阀开、闭的方法是，精抽阀布设在稳定同位素电磁分离器的外部，行程开关布设在精抽阀的外壁上，并且行程开关的位置对应精抽阀活塞运动的终点，真空系统对精抽阀的报警逻辑如下：plc发出精抽阀开启或关闭指令，精抽阀的气缸运动到达固定位置触发行程开关，所述触发行程开关就是：当该活塞运动到终点时，外壁上的行程开关和内壁上的活塞通过磁场发生交流，一旦发生了磁场交流信号，即证明精抽阀被打开了。行程开关被触发后，其发送到位信号至plc，plc确认精抽阀已开启或关闭到位。plc发出精抽阀开启或关闭指令后，若在三分钟内plc仍未收到到位信号，则plc发出报警。

5、上述现有技术存在的问题是，这种通过磁场交流信号判断精抽阀是否打开的方法，往往因为主线圈的磁场太强造成误判。因为：精抽阀的行程开关为非接触式的磁性传感器，受外部强磁场干扰较大，测试不同磁场下开关精抽阀，将磁铁电流加到足够大时(超过约150a)，开或关精抽阀，均会出现精抽阀原点异常或精抽阀动点异常的报警，此时虽然精抽阀已经打开，但观察到精抽阀的行程开关的到位信号灯未亮，只能通过手动调整行程开关的位置，可以消除报警，但再次开关精抽阀仍会出现报警，则可判断报警原因为强磁场对行程开关形成干扰，行程开关由于无法确认精抽阀的运动到位情况，未能及时反馈至plc，造成报警。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提出一种基于优化精抽阀到位信号的稳同电磁分离系统和建模方法。目的在于解决现有技术无法通过行程开关到位信号准确判断精抽阀开关状态的问题。

2、本发明为解决其技术问题提出以下技术方案：

3、一种优化精抽阀到位信号的稳定同位素电磁分离系统，该系统包括稳定同位素电磁分离室，布设在该稳定同位素电磁分离室内部的离子源、束流、接收器、以及真空规；布设在该稳定同位素电磁分离室外部的前级泵、扩散泵、精抽阀、plc控制器；由离子源发射的束流经电场加速进入磁场，不同质荷比的同位素的运动轨迹不同，最终在接收器处实现分离并接收；所述精抽阀与所述稳定同位素电磁分离连接，所述扩散泵通过精抽阀向稳定同位素电磁分离室抽高真空；所述plc控制器分别与所述前级泵、扩散泵、精抽阀、真空规双向连接；其特点是：

4、该plc控制器为基于优化精抽阀到位信号的plc控制器，该基于优化精抽阀到位信号的plc控制器设有：精抽阀开启采集数据单元、精抽阀关闭采集数据单元、精抽阀开启数据更新单元、精抽阀关闭数据更新单元、精抽阀开启数据存储单元、精抽阀关闭数据存储单元、精抽阀开启拟合模型曲线、精抽阀关闭拟合模型曲线、以及中心控制单元；该中心控制单元控制精抽阀开启数据建模和精抽阀关闭数据建模过程中的数据采集、数据更新、数据存储、以及拟合模型曲线；所述精抽阀开启数据建模的模型即是精抽阀正常开启后在一段时间范围内真空变化梯度随时间的变化曲线，所述精抽阀关闭数据建模的模型即是精抽阀正常关闭后在一段时间范围内真空变化梯度随时间的变化曲线。

5、进一步地，所述精抽阀开启采集数据单元负责采集精抽阀正常开启过程中的真空变化梯度数据；

6、所述精抽阀关闭采集数据单元负责采集精抽阀正常关闭过程中真空变化梯度数据；

7、所述精抽阀开启数据更新单元负责更新精抽阀正常开启过程中每个时间段的n、t和g1，所述n就是当前第几次试验的实验次数，所述t就是精抽阀正常开启过程中当前的时间点t，所述g1就是精抽阀正常开启过程中当前真空规的压力p和时间点t的比值；

8、所述精抽阀关闭数据更新单元负责更新精抽阀正常关闭过程中每个时间段的n、t和g2，所述n就是当前第几次试验的实验次数，所述t就是精抽阀正常关闭过程中当前的时间点t，所述g2就是精抽阀正常关闭过程中当前真空规的压力p和时间点t的比值；

9、所述精抽阀开启数据存储单元负责将精抽阀正常开启过程中每个时间点的n、t和g1保存起来；

10、所述精抽阀关闭数据存储单元负责将精抽阀正常关闭过程中每个时间点的n、t和g2保存起来；

11、所述精抽阀开启拟合模型曲线单元负责将多次实验获取的数据，采用概率值的方法，拟合出具有g1和t的函数关系的模型曲线；

12、所述精抽阀关闭拟合模型曲线单元负责将多次实验获取的数据，采用概率值的方法，拟合出具有g2和t的函数关系的模型曲线。

13、进一步地，所述中心控制单元设有初始化参数设置单元、逻辑判断单元、控制建模过程中对数据的采集、更新、存储、拟合生成模型曲线单元；所述的初始化参数设置单元用于设置t、n、t1、t2、g1、g2的初始值，其中，n为试验的总次数，t为精抽阀开启或关闭过程中当前的时间点；t1为精抽阀开启过程的截止时长；t2为精抽阀关闭过程的截止时长；g1为精抽阀开启过程中每个时间点的当前真空规压力p和t的比值；g2为精抽阀关闭过程中每个时间点的当前真空规压力p和t的比值。

14、一种用于抽高真空的精抽阀开启数据模型建模方法，其特点是：包括以下步骤：

15、步骤一、前级真空初始化；

16、步骤二、开启精抽阀；

17、步骤三、设置n＝n+1；

18、步骤四、设置t＝t+1；

19、步骤五、修正当前的g1

20、步骤六、保存当前的实验次数n、时间点t、g1；

21、步骤七、t＜t1，如果是，返回步骤四，如果否，继续步骤八；

22、步骤八、n＜n1，如果是，返回步骤三，如果否，继续步骤九；

23、步骤九、获取n次实验每个时间点的概率值g1；

24、步骤十、获取n次实验每个时间点概率值g1和时间t的对应关系曲线；

25、步骤十一、建模结束。

26、进一步地，所述修正g1，g1＝|p1-p2|/t，p1-p2为真空室的压力变化；t为开启精抽阀后的当前时间；t1为最大超时报警时间，通常为3或5分钟；g1大小由实际工况给出，且与t相关；

27、一种用于抽高真空的精抽阀关闭数据模型建模方法，其特点是：包括以下步骤：

28、步骤一、关闭精抽阀；

29、步骤二、设置n＝n+1；

30、步骤三、设置t＝t+1；

31、步骤四、修正当前的g2

32、步骤五、保存当前的实验次数n、时间点t、g2；

33、步骤六、t＜t2，如果是，返回步骤三，如果否，继续步骤七；

34、步骤七、n＜n2，如果是，返回步骤二，如果否，继续步骤八；

35、步骤八、获取n次实验每个时间点的概率值g2；

36、步骤九、获取n次实验每个时间点概率值g2和时间t的对应关系曲线；

37、步骤十、建模结束。

38、进一步地，所述修正g2，g2＝|p1-p2|/t，p1-p2为真空室的压力变化；t为关闭精抽阀后的当前时间；t2为最大超时报警时间，通常为3或5分钟；g2大小由实际工况给出，且与t相关；

39、本发明的优点效果

40、本发明采用逆向思维的方法，从事务的结果出发，倒推出想要达到的目标。和现有技术相比，现有技术判断精抽阀是否开启采用正向判断的方法，正向判断方法是一种相对直接的方法；本发明采用反向判断的方法，反向判断方法是一种相对间接的方法。反向判断方法避开了强磁场造成的误判，从而解决了现有技术无法通过行程开关到位信号准确判断精抽阀开关状态的问题。