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概述
本产品为热式质量流量控制器，利用气流流过毛细管，改变毛细管温度分布，造成上下游温差方法，而测得气体质量流量。不同于容积式流量计，其流量精度不受气体压力、环境温度影响。由于上下游温差总是实时反应气流瞬时流量，所以特别适用于过程控制中的气体流量的精密测量和控制。
1.1 使用范围
质量流量控制器广泛应用于半导体制造、真空镀膜、分析、化工、环境等行业的气流测量与控制。
1.2 质量流量控制器和质量流量计
质量流量控制器(Mass Flow Controller 缩写为MFC)，具备流量测量和流量控制两种功能。
质量流量计(Mass Flow Meter 缩写为MFM)，只有流量测量功能，不具备气流控制功能。
1.3 S48 300/HMT质量流量控制器的特点
☆ S48 300/HMT型质量流量控制器是在引进HORIBA STEC技术基础上，结合国内需要而研制的一种数字式质量流量控制器产品，采用当今*的32位ARM系列处理器做数字控制。具有流量精度高、线性好、零漂小、气流响应速度快、过冲小等特点。
☆ RS232/485串口， Modbus（RTU）开放协议。协议简单可靠，兼容性强，易于组网。配合上位机，可进行各种复杂的计量、控制操作及组态。
☆耐压高及适用于真空条件下工作。气体流量不因温度、压力的变化而变化。气阻较小，工作压力范围宽。
☆主体采用不锈钢（316L）结构，气密材料采用PTFE、氟橡胶等。耐腐蚀性强。
☆可任意角度安装。
☆兼容数字和模拟控制及显示，使用方便。易于与电气或自动控制系统配合。
配合MT-50或51系列流量显示仪，可对气流的瞬时流量进行精确测量和计量。
型式批准证书：2011F215-11
执行Q/CYHMT001-2011企业标准
许可证编号：京制01050063号
2、术语 符号
2.1 质量流量
以单位时间内流过某截面的流体质量表示的流量。气体质量流量一般将换算成标准状态下的 体积/分钟 来表示。例如：毫升/分钟即mL/min（SCCM行业标准）, 升/分钟即L/min（SLM行业标准）。
标准状态：气体温度 273.15K (0℃)，气压 101325Pa(1atm)。
2.2 F.S.(Full Scale)
表示满量程值
2.3 准确度
满量程精度：控制器示值与标准器测量的实际值之差与满量程（F.S.）实际值相比的百分比值。如：±0.3% F.S.(带后缀F.S.)。
2.4 标定条件
标准状态下，氮气N2标定。如果某质量流量计标定为其它种类气体，则是经过换算，而成为所标定的气体在标准状态下用 体积/分种 表示的质量流量。
2.5 响应时间
当设定值发生阶跃变化（例：0à*），气体流量将跟随改变，经过一段时间将达到相对zui终稳态值的误差范围之内，经过的这段时间就叫响应时间。T98是规定离zui终稳定值相差±2% F.S. 的时刻。
2.6 工作压力范围与耐压
工作压力范围是指能保证控制器在全量程范围内正常稳定工作的zui小到zui大的入口与出口压力差。
耐压是指控制器管路内压力相对安装环境（大气压）的安全不泄露的极限耐受压力。
2.7 流动方向
气流流过流量控制器或流量计的方向。
由于热式流量计产品结构特点，决定了气流流动方向只能是阀体上箭头所示方向，不能装反，否则将无法使用或损坏。
2.8 模式切换
上电后自动切换到模拟控制模式。通过上位机发送设定指令，能自动将控制器切换到数字控制模式。
通过上位机串口的“模拟数字切换”指令可在数字控制模式和模拟控制模式之间切换。
2.9 阀控选择
阀状态分为三种，分别是：清洗状态、关闭状态和阀控状态。既可用模拟控制方式进行切换，也可用数字控制方式进行切换。
2.9.1 模拟切换
在控制器插头“阀控”引出脚加+15Vdc，阀将处于清洗状态，即阀开度zui大；
若“阀控”引出脚悬空，阀将进入阀控状态，由设定值来控制阀开度。
若“阀控”引出脚加-15Vdc，阀将处于关闭状态。
S48 300/HMT MFC 在“阀控”引出脚加入的“清洗”和“关闭”命令，优先于“设定输入”执行，即不管设定输入为何值。
2.9.2 数字切换
“阀控”引出脚悬空，通过上位机串口的“阀控状态”指令可将阀设定为清洗状态、关闭状态或阀控状态。
S48 300/HMT MFC 输入的“清洗”和“关闭”指令，优先于“设定输入”执行，即不管设定输入为何值。
2.9.3 阀控制状态优先级
模拟清洗状态、模拟关闭状态 > 数字清洗状态、数字关闭状态 > 设定输入
2.10 自动关闭
设定值小于满量程1%时，阀将自动关闭。控制器的控制范围为满量程的2%～*。
2.11 自动调零
质量流量控制器(流量计)由于环境的变化和长时间的使用，可能出现零点漂移的情况。为了得到更高的流量控制精度，需要对零点进行修正。S48 300/HMT质量流量控制器(流量计)具备自动调零功能。当零点偏移时，控制器可自动调整零点。S48 300/HMT MFC 在设定输入为0%或者关闭状态且保持5分以上时，自动调零模块会对零点进行自动调整。
3、工作原理
数字式质量流量控制器由分流器通道，质量流量传感器，信号放大调理，信号采集，流量控制调节阀，驱动电路，CPU等部件组成。
本流量控制器利用流动流体传递热量改变测量毛细管壁温度分布的热传导分布效应而制成，即热分布式流量计（Thermal Profile Flowmeter）。采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量，可以不受温度压力的影响。
将模拟电压设定值送入CPU或者将上位机发来的数字设定值从串口送入CPU，作为设定值，将传感器测得的流量信号放大送入CPU，作为CPU控制调节阀的反馈值。CPU实时将设定值和流量信号反馈值进行数字化处理，生成控制量，驱动调节阀逐步开启到相应的开度，直至流量值达到设定值。
分流器用于在主通道和毛细管间产生层流，使流过毛细管流量检测通道和流过主通道的气流成比例。
控制调节阀为比例电磁阀，随所加在电磁线圈上的电流大小而相应改变阀门开度。
S48-300/HMT MFC可直接与计算机实现RS232/485连接, 采用Modbus RTU协议通讯。只需要用户提供±15V直流供电，无需A/D,D/A 转换卡等。
S48 300/HMT MFC同时兼容模拟设定输入,模拟流量信号输出，其均为(0～5)V电压形式，与之配套的MT-51、50 系列流量显示仪备有±15V直流电源供电，3 位半数字流量值显示，设定电位器，外设、内设转换和三位阀控开关等。与MT-50流量显示仪连接后的工作原理如图一所示。
图一 数字热式质量流量控制器的工作原理
4、技术指标
4.1 S48 300/HMT MFC技术指标
表1 S48 300/HMT数字流量控制器技术指标
编号 | 项目 | S48 300/HMT |
1 | 流量规格 | (10,20,30,50,100,200,300,500)mL/min (1,2,3,5,10,20,30,50)L/min |
2 | 调节阀类型 | 电磁调节阀 |
3 | 调节阀静止状态 | 常闭 |
4 | 安装角度 | 任意 |
5 | 流量控制范围 | 2%-*F.S. |
6 | 流量测量范围 | 0-*F.S. |
7 | 响应时间 | ≤ 1 sec |
8 | 工作环境温度 | 5-50℃ |
9 | 精度保证温度 | 15-35℃ |
10 | 精度 | ±1.0% S.P.(≥30% F.S.）；±0.30% F.S.（＜30% F.S.) |
11 | 线性精度 | ±0.5%F.S. |
12 | 重复性 | ±0.2%F.S. |
13 | 工作压差 | -5L/min (50-300)kPa(D) 10L/min-30L/min (100-300)kPa(D) 50L/min (150-300)kPa(D) |
14 | 耐压 | 3MPa(G) |
15 | 泄漏率 | ＜1×10-8Pa·m3/s(He) |
16 | 接触气体材料 | 316L，Viton® 氟橡胶，PTFE |
17 | 管路接头 | Swagelok:Φ6mm,Φ10mm，Φ1/4″; VCR:1/4″, 3/8″ |
18 | 供电电源 | ±15V（±5%），＋15V,150mA；－15V,200mA |
19 | 设定信号 | 数字：RS485/RS232 模拟：0 - +5V，输入阻抗＞10kΩ |
20 | 流量输出信号 | 数字：RS485/RS232 模拟：0 - +5V，负载能力≤3mA |
21 | 通讯接口 | 数字RS232/RS485，波特率4800/9600/19200bps， Modbus RTU 协议从机，设备号可选范围0-15 |
22 | 重量(kg) | 0.9 |
4.2 订货规范
在订货时应指明是质量流量控制器还是质量流量计，指明S48 300/HMT产品型号，流量规格，使用气体种类，管接头种类。
例如：MFC(或MFM)-S48 300/HMT(产品型号) 500mL/min(流量规格) N2(气体种类) Φ6(管路接头)
在贮运过程中，不要打开产品包装，注意防雨、防尘、防磕碰。
不能在严寒、高温、潮湿环境长时间存放。
