專利名稱：光纖制棒機(jī)的微機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是為光纖制棒機(jī)提供一種微機(jī)控制裝置，屬于光導(dǎo)纖維制造設(shè)備領(lǐng)域。
光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱光纖)的制造和應(yīng)用已成為一個(gè)重要的高技術(shù)領(lǐng)域。光纖的制造需要許多道工序，其中最主要的有兩道工序，即預(yù)制棒的制作(簡(jiǎn)稱制棒)和拉絲。所謂制棒，就是制造一根折射率沿半徑方向按一定曲線分布的實(shí)心石英棒；而拉絲則是將這根棒在熔化狀態(tài)下制成細(xì)到幾十微米、數(shù)公里長(zhǎng)的細(xì)絲，這就成了光導(dǎo)纖維。當(dāng)然，用在工程上時(shí)光纖還要進(jìn)行涂敷、包皮等處理。制棒是第一道工序，也是影響光纖質(zhì)量的關(guān)鍵工序。目前，國(guó)際上較為流行，我國(guó)也普遍采用的制棒方法是改進(jìn)的化學(xué)氣象沉積(MCVD法)。這種方法使用的設(shè)備以英國(guó)SGC公司出產(chǎn)的光纖制棒機(jī)為代表，這是我國(guó)各地引進(jìn)的主流機(jī)種，如圖5所示，主要由三大部份組成供料系統(tǒng)、玻璃車床系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制裝置。
作為現(xiàn)有技術(shù)的英國(guó)制棒機(jī)的計(jì)算機(jī)控制裝置，它的核心是選用了一臺(tái)強(qiáng)大而復(fù)雜的PDP11小型機(jī)，配以Q－BUS上的A／D、D／A、I／O板，RS232C通訊板和SGC公司專門研制的工藝編程軟件PCM465組成。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在引進(jìn)的已有14套。這種計(jì)算機(jī)硬件配置，價(jià)格昂貴，僅控制部分每套也要5萬(wàn)美元；維修困難，因?yàn)樗膶Ｓ霉に囍С周浖惶峁┙o用戶備份，用戶自己無法維護(hù)，依賴英國(guó)SGC公司。一旦生產(chǎn)線出現(xiàn)問題，只有等待外國(guó)專家來診治。由于這些原因，國(guó)內(nèi)十幾套光纖制棒機(jī)大多不能正常工作。
本實(shí)用新型的目的是要自力更生，重新設(shè)計(jì)一套控制裝置的硬件和軟件，完全代替原有技術(shù)，使之更加經(jīng)濟(jì)適用，不再受治于人。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，拋棄了PDP11小型機(jī)及它那一套復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，根據(jù)微機(jī)九十年代的發(fā)展水平和國(guó)內(nèi)現(xiàn)有條件，選用一臺(tái)IBM－PC微型計(jì)算機(jī)為主機(jī)，硬件主體選用專門用于工業(yè)控制的BITBUS網(wǎng)絡(luò)，如


圖1所示。此網(wǎng)絡(luò)是以單片機(jī)MCS－8044為基礎(chǔ)組成的工控網(wǎng)，工業(yè)自動(dòng)化中廣泛使用的STD總線模板和PC系列微型計(jì)算機(jī)均可以互聯(lián)進(jìn)網(wǎng)。BITBUS集成度高，可靠性好，由于可以互聯(lián)進(jìn)網(wǎng)，使得硬件接口板能大量使用成熟的STD總線產(chǎn)品。具體說，硬件配置除微型計(jì)算機(jī)主機(jī)(3)外，有BITBUS網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)擴(kuò)展板1塊(4)、8044CPU的STD總線節(jié)點(diǎn)板1塊(15)、質(zhì)量流量計(jì)控制與RS232C通訊接口板1塊(14)、通用STD總線輸入輸出板3塊(11、12、13)，一共6塊控制板。其中5塊選用成熟的STD總線產(chǎn)品，而質(zhì)量流量計(jì)控制與RS232C通訊接口板1塊(14)是專門設(shè)計(jì)的，如圖2、圖3所示。圖3是圖2的繼續(xù)，兩圖之間由接線孔連起來。該板選用了集成電路8253提供給8251時(shí)鐘信號(hào)，由8251完成RS232C通迅功能，并擴(kuò)展出STD總線信號(hào)。使用具有復(fù)位信號(hào)輸入的74LS273、74LS274組成質(zhì)量流量計(jì)閥門的I／O口，以保證開機(jī)閥門處于安全狀態(tài)(開或閉)。
軟件方面，由于光纖制棒的工藝非常復(fù)雜，軟件功能要求很高，這里使用了八十年代后期發(fā)展起來的分布式新技術(shù)，如圖4所示，軟件設(shè)計(jì)分做2級(jí)。在BITBUS網(wǎng)絡(luò)上聯(lián)入一臺(tái)普通PC微機(jī)將大量的數(shù)據(jù)計(jì)算、格式轉(zhuǎn)換、監(jiān)測(cè)顯示及人機(jī)界面等軟件放在這里開發(fā)，充分發(fā)揮PC機(jī)的特長(zhǎng)。對(duì)外圍模板的控制類軟件，則在BITBUS節(jié)點(diǎn)8044CPU模板固化的IDCX51多任務(wù)支持程序下開發(fā)。此程序是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)管理調(diào)度軟件，支持8個(gè)任務(wù)并行執(zhí)行，4個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)，完備的中斷服務(wù)和定時(shí)管理機(jī)制，性能不低于RSX－11M多用戶操作系統(tǒng)，但其規(guī)模和復(fù)雜程度就大大降低了。
光纖制棒機(jī)的微機(jī)控制裝置與原有技術(shù)比較，取得了良好結(jié)果一是節(jié)約大量外匯，國(guó)內(nèi)有一臺(tái)英國(guó)SGC公司出產(chǎn)的制棒機(jī)微機(jī)控制裝置損壞了，英方修復(fù)安裝報(bào)價(jià)17萬(wàn)英磅，僅是計(jì)算機(jī)控制裝置硬件就需5萬(wàn)美元，而國(guó)內(nèi)改造一套控制裝置僅花2～3萬(wàn)元人民幣；二是自行開發(fā)新的軟件，不再依賴外國(guó)專家；三是功能分2級(jí)設(shè)計(jì)，擴(kuò)充修改容易，可能出現(xiàn)的事故點(diǎn)分散，便于修復(fù)；四是使用漢字操作，并可提供給用戶軟件備份及詳盡的技術(shù)細(xì)節(jié)，非常方便。
附圖注明
圖1總體結(jié)構(gòu)圖
圖4微機(jī)控制框圖圖5英國(guó)SGC公司制棒機(jī)結(jié)構(gòu)圖實(shí)施例如
圖1所示(1)是供氣柜，(2)是插板籠子，(3)是微型計(jì)算機(jī)，(4)和(11)～(15)是控制板，(5)是控制柜，(6)～(10)是玻璃車床。
空心石英管(7)被固定在兩頭卡套(6)上，一個(gè)可前后移動(dòng)的流板(9)，上面固定氫氧焰噴燈(8)。玻璃車床控制石英管旋轉(zhuǎn)和流板移動(dòng)。供料系統(tǒng)供給氫氣和氧氣使噴燈燃燒，石英管加熱到1500℃－2100℃。供氣柜(1)輸出的混合氣體主要有GeCl4(四氯化鍺)、SiCl4(四氯化硅)、PoCl3(三氯氧磷)、O2(氧)、Cl2(氯)等，一起進(jìn)入石英管內(nèi)，它們?cè)诟邷叵掳l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物隨石英管的旋轉(zhuǎn)和流板移動(dòng)(即加熱點(diǎn)移動(dòng))均勻地沉積于石英管內(nèi)表面。這樣，流板從頭部移動(dòng)到尾部，就完成了一個(gè)沉積層。一根預(yù)制棒需要幾十個(gè)甚至上百個(gè)沉積層，根據(jù)光折射率的曲線要求，每層通入的氣體種類、數(shù)量、噴燈溫度、流板速度等均有不同的要求。這些工藝要求，由計(jì)算機(jī)控制裝置統(tǒng)一控制，并調(diào)度玻璃車床控制柜(5)和供氣柜(1)來完成。計(jì)算機(jī)控制裝置通過RS232C通迅口(14)向玻璃車床發(fā)送調(diào)度命令，設(shè)定噴燈溫度、流板速度、石英管轉(zhuǎn)速等等，并采集玻璃車床運(yùn)行的狀態(tài)信息，送計(jì)算機(jī)顯示記錄。模擬量輸入輸出板(11、12、13)設(shè)定、監(jiān)測(cè)各路氣體流量。
權(quán)利要求1.一種用于光導(dǎo)纖維制棒機(jī)的微機(jī)控制裝置，包括一臺(tái)IBM-PC微型計(jì)算機(jī)及一整套控制裝置，其特征是使用BITBUS工控網(wǎng)，互聯(lián)PC微機(jī)(3)、STD總線模板進(jìn)網(wǎng)，配備專門設(shè)計(jì)的質(zhì)量流量計(jì)控制與RS232C通迅接口板(14)，控制、調(diào)度光纖制棒機(jī)的玻璃車床控制柜(5)和供氣柜(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制裝置，其特征是除主機(jī)PC微機(jī)1臺(tái)(3)外，還有BITBUS網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)擴(kuò)展板一塊(4)、8044CPU的STD總線節(jié)板1塊(15)、質(zhì)量流量計(jì)控制與RS232C通迅接口板(14)、STD總線輸入輸出板3塊(11、12、13)，一共6塊控制板。
3.如權(quán)利要求1所述的微機(jī)控制裝置，其特征是功能設(shè)計(jì)分做2級(jí)，數(shù)據(jù)計(jì)算、監(jiān)測(cè)顯示及人機(jī)界面功能在PC微機(jī)上實(shí)現(xiàn)，控制功能在BITBUS網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)，以漢字方式代替英文。
專利摘要一種用于光導(dǎo)纖維制棒機(jī)的微機(jī)控制裝置，整個(gè)設(shè)備由一臺(tái)PC微機(jī)和STD總線模板互聯(lián)，進(jìn)入BITBUS工控網(wǎng)組成。使用商品模板5塊，專門設(shè)計(jì)模板1塊，配備專用控制軟件。實(shí)現(xiàn)的功能優(yōu)于國(guó)外同類設(shè)備，具有成本低廉，維護(hù)方便，擴(kuò)充容易等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C03B37/018GK2133578SQ9223208
公開日1993年5月19日 申請(qǐng)日期1992年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月7日
發(fā)明者祝捷, 劉玉貴, 徐立瑄, 林鐵華, 苑昌多 申請(qǐng)人:北京玻璃研究所