MKS MC20A User manual

136364-P1
Rev 3, 04/05
Type MC20A
High Flow Mass Flow Controller
with Analog I/O
Preliminary Copy

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Table of Contents
i
Table of Contents
Mass Flow Controller Safety Information.......................................................................................................1
Symbols Used in This Instruction Manual ....................................................................................................................1
Symbols Found on the Unit...........................................................................................................................................1
Safety Procedures and Precautions................................................................................................................................1
Sicherheitshinweise für das Massenflussgerät.................................................................................................3
In dieser Betriebsanleitung vorkommende Symbole.....................................................................................................3
Erklärung der am Gerät angebrachten Symbole............................................................................................................3
Sicherheitsvorschriften und Vorsichtsmaßnahmen .......................................................................................................3
Informations de sécurité pour appareils de mesure/contrôle de débit massique.........................................5
Symboles utilisés dans ce manuel d'utilisation..............................................................................................................5
Symboles figurant sur l'unité.........................................................................................................................................5
Mesures de sécurité et précautions................................................................................................................................5
Medidas de seguridad del dispositivo de flujo de masa..................................................................................7
Símbolos usados en este manual de instrucciones.........................................................................................................7
Símbolos hallados en la unidad.....................................................................................................................................7
Procedimientos y precauciones de seguridad ................................................................................................................7
マスフロー機器の安全に関する情報......................................................................................................................9
本取扱説明書のマーク...................................................................................................................................................9
本機器のマーク...............................................................................................................................................................9
安全対策について ..........................................................................................................................................................9
질량 유량 장치 안전 정보 ................................................................................................................................11
본지침 매뉴얼에 사용되는 기호들 .........................................................................................................................11
장치에 표시된 기호들 ...............................................................................................................................................11
안전 절차 및예방조치 ..............................................................................................................................................11
Chapter One: General Information ..............................................................................................................13
Introduction.................................................................................................................................................................13
How This Manual is Organized...................................................................................................................................14
Customer Support........................................................................................................................................................15
Chapter Two: Installation..............................................................................................................................17
How to Unpack the MC20A MFC ..............................................................................................................................17
Product Location and Requirements............................................................................................................................18
Setup............................................................................................................................................................................19
Electrical Connections.................................................................................................................................................24
Interface Cables...........................................................................................................................................................26
Chapter Three: Overview ..............................................................................................................................29
General Information ....................................................................................................................................................29
How the MC20A MFC Works ....................................................................................................................................30
Overview of Digital Operation....................................................................................................................................30
Tuning the MC20A MFC............................................................................................................................................31
Chapter Four: Operation...............................................................................................................................35

Table of Contents
ii
How to Start the MC20A MFC ...................................................................................................................................35
How to Zero the Flow Controller ................................................................................................................................35
How to Override the Valve..........................................................................................................................................37
The Optional Input.......................................................................................................................................................37
Chapter Five: Maintenance...........................................................................................................................39
General Information ....................................................................................................................................................39
Zero Adjustment..........................................................................................................................................................39
Calibration...................................................................................................................................................................39
Chapter Six: Troubleshooting.......................................................................................................................41
Troubleshooting Chart.................................................................................................................................................41
Description of Digital Error Messages ........................................................................................................................42
Appendix A: Product Specifications.............................................................................................................45
Performance Specifications.........................................................................................................................................45
Physical Specifications................................................................................................................................................46
Environmental Specifications......................................................................................................................................46
Appendix B: Gas Correction Factors ...........................................................................................................47
Explanation of Gas Correction Factor (GCF)..............................................................................................................47
Gas Correction Factors Table......................................................................................................................................48
Appendix C: Model Code Explanation.........................................................................................................51
Model Code Description..............................................................................................................................................51
Appendix D: Mass Flow Controller Sizing Guidelines ...............................................................................53
General Information ....................................................................................................................................................53
How to Determine the Flow Controller Range............................................................................................................53
Appendix E: MKS MC20A Digital MFC Graphical User Interface..........................................................55
Overview .....................................................................................................................................................................55
Software Setup.............................................................................................................................................................55
Equipment Needed ......................................................................................................................................................56
Equipment Setup .........................................................................................................................................................56
Starting the GUI ..........................................................................................................................................................57
Exiting the GUI ...........................................................................................................................................................58
Description of the Main Control Panel........................................................................................................................58
User Mode and Calibration Mode ...............................................................................................................................59
Calibration Mode Access.............................................................................................................................................60
Setting, Adding, and Deleting Gas Tables...................................................................................................................62
Adjusting PID Tuning Parameters...............................................................................................................................66
Viewing Identity Table................................................................................................................................................67
Reading Diagnostic Messages.....................................................................................................................................67
Creating and Modifying Calibration Tables................................................................................................................68
Index.................................................................................................................................................................71

List of Figures
iii
List of Figures
Figure 1: Front View of the MC20A MFC with 4 VCR Fittings......................................................................20
Figure 2: Front View of the MC20A MFC with 8 VCR Fittings (includes required mounting plate) .............20
Figure 3: Bottom View of the MC20A MFC with 4 VCR Fittings..................................................................21
Figure 4: Bottom View of the MC20A MFC with 8 VCR Fittings (includes required mounting plate)..........21
Figure 5: Inlet End View of the MC20A MFC.................................................................................................22
Figure 6: Top View of the MC20A MFC with 15-Pin Analog Interface..........................................................22
Figure 7: Serial Number Label..........................................................................................................................23
Figure 8: Effects of the Proportional Term (Low Proportional Term) .............................................................32
Figure 9: Effects of the Proportional Term (High Proportional Term).............................................................32
Figure 10: Effects of the Integral Term (Low Integral Term)...........................................................................33
Figure 11: Effects of the Integral Term (High Integral Term)..........................................................................33
Figure 12: Equipment Setup .............................................................................................................................56
Figure 13: Communications Window...............................................................................................................57
Figure 14: MC20A MFC Main Control Panel..................................................................................................57
Figure 15: Change Password Window..............................................................................................................60
Figure 16: Adding a Calibration Mode Password for a New User ...................................................................61
Figure 17: Add/Select Gas................................................................................................................................62
Figure 18: Accuracy Graphical Representation................................................................................................64
Figure 19: Gas List............................................................................................................................................64
Figure 20: Copy Gas Table...............................................................................................................................65
Figure 21: Tuning Parameters...........................................................................................................................66
Figure 22: Identity Table ..................................................................................................................................67
Figure 23: Calibration Table Operations ..........................................................................................................68

List of Tables
iv
List of Tables
Table 1: Definition of Symbols Found on the Unit............................................................................................1
Tabelle 2: Bedeutung der am Gerät angebrachten Symbole ..............................................................................3
Tableau 3: Définition des symboles sur l'unité...................................................................................................5
Tabla 4: Definición de los símbolos hallados en la unidad................................................................................7
표6: 장치에 표시된 기호들의 정의 ..............................................................................................................11
Table 7: 15-Pin Type “D” MFC Connector Pinout – Standard Assignments (Model Code B) .......................24
Table 8: 15-Pin Type “D” MFC Connector Pinout – Alternative Assignments (Model Code E)....................25
Table 9: MKS Interface Cables........................................................................................................................26
Table 10: Troubleshooting Chart......................................................................................................................41
Table 11: Description of Digital Error Messages.............................................................................................42
Table 12: Gas Correction Factors.....................................................................................................................48
Table 13: Summary of User and Calibration Mode Capabilities .....................................................................59

Mass Flow Controller Safety Information
1
Mass Flow Controller Safety Information
Symbols Used in This Instruction Manual
Definitions of WARNING, CAUTION, and NOTE messages used throughout the manual.
Warning The WARNING sign denotes a hazard. It calls attention to a procedure, practice,
condition, or the like, which, if not correctly performed or adhered to, could result
in injury to personnel.
Caution The CAUTION sign denotes a hazard. It calls attention to an operating procedure,
practice, or the like, which, if not correctly performed or adhered to, could result in
damage to or destruction of all or part of the product.
Note The NOTE sign denotes important information. It calls attention to a procedure, practice,
condition, or the like, which is essential to highlight.
Symbols Found on the Unit
The following table describes symbols that may be found on the unit.
Table 1: Definition of Symbols Found on the Unit
|
On (Supply)
IEC 417, No. 5007 Off (Supply) IEC 417, No. 5008 Earth (ground) IEC 417, No. 5017 Protective Earth (ground) IEC 417, No. 5019
Frame or Chassis
IEC 417, No. 5020 Equipotentiality IEC 417, No. 5021 Direct Current IEC 417, No. 5031 Alternating Current IEC 417, No. 5032
Both Direct and Alternating Current
IEC 417, No. 5033-a Class II Equipment IEC 417, No. 5172-a Three Phase Alternating Current
IEC 617-2, No. 020206
Caution (refer to accompanying
documents)
ISO 3864, No. B.3.1
Caution, Risk of Electric Shock
ISO 3864, No. B.3.6 Caution, Hot Surface IEC 417, No. 5041
Safety Procedures and Precautions
Observe the following general safety precautions during all phases of operation of this instrument.
Failure to comply with these precautions or with specific warnings elsewhere in this manual violates
safety standards of intended use of the instrument and may impair the protection provided by the
equipment. MKS Instruments, Inc. assumes no liability for the customer’s failure to comply with these
requirements.

Mass Flow Controller Safety Information
2
DO NOT SUBSTITUTE PARTS OR MODIFY INSTRUMENT
Do not install substitute parts or perform any unauthorized modification to the instrument. Return the instrument to an
MKS Calibration and Service Center for service and repair to ensure that all safety features are maintained.
SERVICE BY QUALIFIED PERSONNEL ONLY
Operating personnel must not remove instrument covers. Component replacement and internal adjustments must be
made by qualified service personnel only.
KEEP AWAY FROM LIVE CIRCUITS
Do not replace components with power cable connected. Under certain conditions, dangerous voltages may exist even
with the power cable removed. To avoid injuries, always disconnect power and discharge circuits before touching them.
USE PROPER PROCEDURES WHEN PURGING
This instrument must be purged under a ventilation hood, and gloves must be worn to protect personnel.
DO NOT OPERATE IN AN EXPLOSIVE ENVIRONMENT
To avoid explosion, do not operate this product in an explosive environment unless it has been specifically certified for
such operation.
USE PROPER FITTINGS AND TIGHTENING PROCEDURES
All instrument fittings must be consistent with instrument specifications, and compatible with the intended use of the
instrument. Assemble and tighten fittings according to manufacturer's directions.
CHECK FOR LEAK-TIGHT FITTINGS
Before proceeding to instrument setup, carefully check all plumbing connections to the instrument to ensure leak-tight
installation.
OPERATE AT SAFE INLET PRESSURES
This unit should never be operated at pressures higher than the rated maximum pressure (refer to the product
specifications for the maximum allowable pressure).
KEEP THE UNIT FREE OF CONTAMINANTS
Do not allow contaminants of any kind to enter the unit before or during use. Contamination such as dust, dirt, lint, glass
chips, and metal chips may permanently damage the unit.
ALLOW PROPER WARM UP TIME FOR TEMPERATURE-CONTROLLED UNITS
Temperature-controlled unit will only meet specifications when sufficient time is allowed for the unit to meet, and
stabilize at, the designed operating temperature. Do not zero or calibrate the unit until the warm up is complete.

Sicherheitshinweise für das Massenflussgerät
3
Sicherheitshinweise für das Massenflussgerät
In dieser Betriebsanleitung vorkommende Symbole
Bedeutung der mit WARNUNG!, VORSICHT! und HINWEIS gekennzeichneten Absätze in dieser
Betriebsanleitung.
Warnung! Das Symbol WARNUNG! weist auf eine Gefahr für das Bedienpersonal hin. Es
macht auf einen Arbeitsablauf, eine Arbeitsweise, einen Zustand oder eine
sonstige Gegebenheit aufmerksam, deren unsachgemäße Ausführung bzw.
ungenügende Berücksichtigung zu Verletzungen führen kann.
Vorsicht! Das Symbol VORSICHT! weist auf eine Gefahr für das Gerät hin. Es macht auf
einen Bedienungsablauf, eine Arbeitsweise oder eine sonstige Gegebenheit
aufmerksam, deren unsachgemäße Ausführung bzw. ungenügende
Berücksichtigung zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Gerätes oder von
Teilen des Gerätes führen kann.
Hinweis Das Symbol HINWEIS macht auf wichtige Informationen bezüglich eines
Arbeitsablaufs, einer Arbeitsweise, eines Zustands oder einer sonstige Gegebenheit
aufmerksam.
Erklärung der am Gerät angebrachten Symbole
Nachstehender Tabelle sind die Bedeutungen der Symbole zu entnehmen, die am Gerät angebracht sein können.
Tabelle 2: Bedeutung der am Gerät angebrachten Symbole
|
Ein (Energie)
IEC 417, No.5007 Aus (Energie) IEC 417, No.5008 Erdanschluss IEC 417, No.5017 Schutzleiteranschluss IEC 417, No.5019
Masseanschluss
IEC 417, No.5020 Aquipotentialanschluss IEC 417, No.5021 Gleichstrom IEC 417, No.5031 Wechselstrom IEC 417, No.5032
Gleich- oder Wechselstrom
IEC 417, No.5033-a Durchgängige doppelte oder verstärkte Isolierung
IEC 417, No.5172-a
Dreileiter-Wechselstrom (Drehstrom)
IEC 617-2, No.020206
Warnung vor einer Gefahrenstelle
(Achtung, Dokumentation beachten)
ISO 3864, No.B.3.1
Warnung vor gefährlicher
elektrischer Spannung
ISO 3864, No.B.3.6
Höhere Temperatur an leicht
zugänglichen Teilen
IEC 417, No.5041
Sicherheitsvorschriften und Vorsichtsmaßnahmen
Folgende allgemeine Sicherheitsvorschriften sind während allen Betriebsphasen dieses Gerätes zu
befolgen. Eine Missachtung der Sicherheitsvorschriften und sonstiger Warnhinweise in dieser

Sicherheitshinweise für das Massenflussgerät
4
Betriebsanleitung verletzt die für dieses Gerät und seine Bedienung geltenden Sicherheitsstandards,
und kann die Schutzvorrichtungen an diesem Gerät wirkungslos machen. MKS Instruments, Inc.
haftet nicht für Missachtung dieser Sicherheitsvorschriften seitens des Kunden.
Niemals Teile austauschen oder Änderungen am Gerät vornehmen!
Ersetzen Sie keine Teile mit baugleichen oder ähnlichen Teilen, und nehmen Sie keine eigenmächtigen Änderungen am
Gerät vor. Schicken Sie das Gerät zwecks Wartung und Reparatur an den MKS-Kalibrierungs- und -Kundendienst ein.
Nur so wird sichergestellt, dass alle Schutzvorrichtungen voll funktionsfähig bleiben.
Wartung nur durch qualifizierte Fachleute!
Das Auswechseln von Komponenten und das Vornehmen von internen Einstellungen darf nur von qualifizierten
Fachleuten durchgeführt werden, niemals vom Bedienpersonal.
Vorsicht vor stromführenden Leitungen!
Ersetzen Sie keine Komponente von Geräten, die an Netzstrom angeschlossen sind. Unter Umständen kann gefährliche
Spannung auch dann bestehen, wenn das Netzanschlusskabel von der Strmversorgung entfernt wurde. Um Verletzungen
vorzubeugen sollten zuerst alle Geräte von der Stromversorgung getrennt und alle Stromkreusläufe entladen werden.
Anweisungen zum Spülen des Gerätes
Das Gerät darf nur unter einer Ablufthaube gespült werden. Schutzhandschuhe sind zu tragen.
Gerät nicht zusammen mit explosiven Stoffen, Gasen oder Dämpfen benutzen!
Um der Gefahr einer Explosion vorzubeugen, darf dieses Gerät niemals zusammen mit (oder in der Nähe von)
explosiven Stoffen aller Art eingesetzt werden, sofern es nicht ausdrücklich für diesen Zweck zugelassen ist.
Anweisungen zum Installieren der Armaturen!
Alle Anschlussstücke und Armaturenteile müssen mit der Gerätespezifikation übereinstimmen, und mit dem geplanten
Einsatz des Gerätes kompatibel sein. Der Einbau, insbesondere das Anziehen und Abdichten, muss gemäß den
Anweisungen des Herstellers vorgenommen werden.
Verbindungen auf Undichtigkeiten prüfen!
Überprüfen Sie sorgfältig alle Verbindungen der Vakuumkomponenten auf undichte Stellen.
Gerät nur unter zulässigen Anschlussdrücken betreiben!
Betreiben Sie das Gerät niemals unter Drücken, die den maximal zulässigen Druck (siehe Produktspezifikationen)
übersteigen.
Verunreinigungen im Gerät vermeiden!
Stellen Sie sicher, dass Verunreinigungen jeglicher Art weder vor dem Einsatz noch während des Betriebs in das
Instrumenteninnere gelangen können. Staub- und Schmutzpartikel, Glassplitter oder Metallspäne können das Gerät
dauerhaft beschädigen oder Prozess- und Messwerte verfälschen.
Bei Geräten mit Temperaturkontrolle korrekte Anwärmzeit einhalten!
Temperaturkontrollierte Geräte arbeiten nur dann gemäß ihrer Spezifikation, wenn genügend Zeit zum Erreichen und
Stabilisieren der Betriebstemperatur eingeräumt wird. Kalibrierungen und Nulleinstellungen sollten daher nur nach
Abschluss des Anwärmvorgangs durchgeführt werden.