專利名稱：光纖制棒機的微機控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是為光纖制棒機提供一種微機控制裝置，屬于光導纖維制造設備領域。
光導纖維(簡稱光纖)的制造和應用已成為一個重要的高技術領域。光纖的制造需要許多道工序，其中最主要的有兩道工序，即預制棒的制作(簡稱制棒)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心石英棒；而拉絲則是將這根棒在熔化狀態下制成細到幾十微米、數公里長的細絲，這就成了光導纖維。當然，用在工程上時光纖還要進行涂敷、包皮等處理。制棒是第一道工序，也是影響光纖質量的關鍵工序。目前，國際上較為流行，我國也普遍采用的制棒方法是改進的化學氣象沉積(MCVD法)。這種方法使用的設備以英國SGC公司出產的光纖制棒機為代表，這是我國各地引進的主流機種，如圖5所示，主要由三大部份組成供料系統、玻璃車床系統和計算機控制裝置。
作為現有技術的英國制棒機的計算機控制裝置，它的核心是選用了一臺強大而復雜的PDP11小型機，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。國內現在引進的已有14套。這種計算機硬件配置，價格昂貴，僅控制部分每套也要5萬美元；維修困難，因為它的專用工藝支持軟件不提供給用戶備份，用戶自己無法維護，依賴英國SGC公司。一旦生產線出現問題，只有等待外國專家來診治。由于這些原因，國內十幾套光纖制棒機大多不能正常工作。
本實用新型的目的是要自力更生，重新設計一套控制裝置的硬件和軟件，完全代替原有技術，使之更加經濟適用，不再受治于人。
為了實現上述目的，拋棄了PDP11小型機及它那一套復雜的軟件系統，根據微機九十年代的發展水平和國內現有條件，選用一臺IBM－PC微型計算機為主機，硬件主體選用專門用于工業控制的BITBUS網絡，如


圖1所示。此網絡是以單片機MCS－8044為基礎組成的工控網，工業自動化中廣泛使用的STD總線模板和PC系列微型計算機均可以互聯進網。BITBUS集成度高，可靠性好，由于可以互聯進網，使得硬件接口板能大量使用成熟的STD總線產品。具體說，硬件配置除微型計算機主機(3)外，有BITBUS網絡PC機擴展板1塊(4)、8044CPU的STD總線節點板1塊(15)、質量流量計控制與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總線產品，而質量流量計控制與RS232C通訊接口板1塊(14)是專門設計的，如圖2、圖3所示。圖3是圖2的繼續，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時鐘信號，由8251完成RS232C通迅功能，并擴展出STD總線信號。使用具有復位信號輸入的74LS273、74LS274組成質量流量計閥門的I／O口，以保證開機閥門處于安全狀態(開或閉)。
軟件方面，由于光纖制棒的工藝非常復雜，軟件功能要求很高，這里使用了八十年代后期發展起來的分布式新技術，如圖4所示，軟件設計分做2級。在BITBUS網絡上聯入一臺普通PC微機將大量的數據計算、格式轉換、監測顯示及人機界面等軟件放在這里開發，充分發揮PC機的特長。對外圍模板的控制類軟件，則在BITBUS節點8044CPU模板固化的IDCX51多任務支持程序下開發。此程序是一個實時多任務管理調度軟件，支持8個任務并行執行，4個任務優先級，完備的中斷服務和定時管理機制，性能不低于RSX－11M多用戶操作系統，但其規模和復雜程度就大大降低了。
光纖制棒機的微機控制裝置與原有技術比較，取得了良好結果一是節約大量外匯，國內有一臺英國SGC公司出產的制棒機微機控制裝置損壞了，英方修復安裝報價17萬英磅，僅是計算機控制裝置硬件就需5萬美元，而國內改造一套控制裝置僅花2～3萬元人民幣；二是自行開發新的軟件，不再依賴外國專家；三是功能分2級設計，擴充修改容易，可能出現的事故點分散，便于修復；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細節，非常方便。
附圖注明
圖1總體結構圖
圖4微機控制框圖圖5英國SGC公司制棒機結構圖實施例如
圖1所示(1)是供氣柜，(2)是插板籠子，(3)是微型計算機，(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，一個可前后移動的流板(9)，上面固定氫氧焰噴燈(8)。玻璃車床控制石英管旋轉和流板移動。供料系統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，一起進入石英管內，它們在高溫下發生化學反應，反應物隨石英管的旋轉和流板移動(即加熱點移動)均勻地沉積于石英管內表面。這樣，流板從頭部移動到尾部，就完成了一個沉積層。一根預制棒需要幾十個甚至上百個沉積層，根據光折射率的曲線要求，每層通入的氣體種類、數量、噴燈溫度、流板速度等均有不同的要求。這些工藝要求，由計算機控制裝置統一控制，并調度玻璃車床控制柜(5)和供氣柜(1)來完成。計算機控制裝置通過RS232C通迅口(14)向玻璃車床發送調度命令，設定噴燈溫度、流板速度、石英管轉速等等，并采集玻璃車床運行的狀態信息，送計算機顯示記錄。模擬量輸入輸出板(11、12、13)設定、監測各路氣體流量。
權利要求1.一種用于光導纖維制棒機的微機控制裝置，包括一臺IBM-PC微型計算機及一整套控制裝置，其特征是使用BITBUS工控網，互聯PC微機(3)、STD總線模板進網，配備專門設計的質量流量計控制與RS232C通迅接口板(14)，控制、調度光纖制棒機的玻璃車床控制柜(5)和供氣柜(1)。
2.如權利要求1所述的微機控制裝置，其特征是除主機PC微機1臺(3)外，還有BITBUS網絡PC機擴展板一塊(4)、8044CPU的STD總線節板1塊(15)、質量流量計控制與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.如權利要求1所述的微機控制裝置，其特征是功能設計分做2級，數據計算、監測顯示及人機界面功能在PC微機上實現，控制功能在BITBUS網絡節點上實現，以漢字方式代替英文。
專利摘要一種用于光導纖維制棒機的微機控制裝置，整個設備由一臺PC微機和STD總線模板互聯，進入BITBUS工控網組成。使用商品模板5塊，專門設計模板1塊，配備專用控制軟件。實現的功能優于國外同類設備，具有成本低廉，維護方便，擴充容易等優點。
文檔編號C03B37/018GK2133578SQ9223208
公開日1993年5月19日 申請日期1992年9月7日 優先權日1992年9月7日
發明者祝捷, 劉玉貴, 徐立瑄, 林鐵華, 苑昌多 申請人:北京玻璃研究所