PDF《新型多弧离子镀膜机自动控制系统》

1 所示 ,一般由真空系 统 ,电器电源和控制系统组成 ,其真空系统通常包括 真空炉体、 真空机组 (真空泵、 扩散泵、 机械泵、 罗茨 泵及气动系统等) .电器电源一般包括阴极弧源、 引 弧装置、 逆变弧电源、 偏压电源和加热电源等.控制 系统包括 IIC、 PLC、 压强仪、 流量计、 温控仪和电器 控制柜等. VACUUM ELECTRONICS 真空电子技术

2005 -

05 λ ? 图1镀膜机组成示意图

112 多弧离子镀膜工艺要求 多弧离子镀膜是以多个金属蒸发源 (也称弧源 或靶源) 作为阴极 ,并与阳极之间产生弧光放电 ,靶 材蒸发粒子离化后与通入工作室的气体发生反应 , 生成的化合物沉积在被镀基材的表面上成膜.通过 改变靶材和工艺参数 ,可在工件表面镀制纯金属膜、 合金膜等. 蒸发源放电属于真空弧光放电 ,所以在放电过程 中 ,需维持放电真空度为几 Pa 到10-

3 Pa 之间 ,同时要 加上纵向磁场 ,控制弧斑稳定烧蚀 ,也有助于等离子体 束的运动和扩散.因此 ,在镀膜过程中 ,真空压强、 弧 源电流、 弧源偏压、 充入气体的流量和真空室温度都需 要准确设定及控制 ,从而完成较高的镀膜质量. 整个工艺流程主要由予抽真空、 工作真空、 溅射 和轰击、 镀膜和出炉几大部分组成 ,工艺流程框图如 图2所示.

2 多弧离子镀膜机自动控制系统设计

211 系统硬件设计 从以上工艺流程可知 ,对于不同的工件及技术 要求 ,需要在镀膜过程中灵活设定不同的工艺参数 , 所以监控系统应可以根据需要修改工艺参数 ,并丰 富直观地显示和可靠地控制镀膜流程. 对于大中型控制系统 ,一般可采用现有的组态 软件 ,如WONDERWARE 的IN TEOUCH ,IN TEL2 LU TION 的IFIX 以及国内的组态王等软件.对于 规模不大批量小的系统 ,考虑到经济因素 ,可采用 VC + + 等编程语言实现工控机和 PLC 的通讯监测 问题.鉴于此,本系统由研华工控机、 OMRON PLC、 仪器仪表及电气控制系统共同组成主从式监 控系统.工控机设定系统工艺参数并控制 PLC 的 工作进程 ;

PLC 根据工控机发来的命令控制各设备 的运行 ,并且实时检测各设备工作状态 ,把设备工作 状态信息上传给工控机进行显示和处理. 系统共有

8 个弧源 ,根据工艺流程的要求 ,PLC 需要

14 路开关输入量 ,28 路开关输出量 ,12 路模拟 输出量 ,20 路模拟输入量.由于系统的开关量和模 拟量比较多 ,并且要与温控仪和压强仪通讯 ,OM2 RON C200HE 采用模块式设计.系统硬件模块组 成如图

3 所示. 图3系统硬件图 通信板装在 CPU 单元模块中 ,其它模块依次装 在母板上.数字量模块的端子地址由模块所占的插 槽决定 ,模拟量模块的输入输出通道地址由各模块 的单元号设置开关决定 ,一个系统内模块地址不得 重复.

212 工控机监控软件设计 在镀膜开始前 ,工艺参数需要通过上位机设定 真空电子技术 VACUUM ELECTRONICS ? υ

2005 -

05 并下传给下位机 ,然后 ,上位机发送开始镀膜命令 , 下位机开始进行镀膜流程.镀膜开始后 ,上位机需 要不停地接收下位机发来的设备信息 ,实时监测各 设备的工作状态 ,动态显示镀膜进程 ,并控制工艺流 程 ,所以工控机和 PLC 的通讯以及监控画面的设计 就显得非常重要.下面分别进行说明.

21211 工控机与 PLC 的通讯程序设计 在设计通讯程序之前 ,需要对 PLC 的通讯协议 做个了解.OMRON C200HE 是一种模块式中型 PLC ,它与上位机的链接通信是通过 CPU 模块的 RS232 连接器在上位机和 PLC 之间交换命令和应 答实现的.首先需要上位机发送 ASCII 码链接命 令帧 ,PLC 接收到从上位机发来的命令后自动返回 ASCII 码应答帧.上位机收到应答帧后 ,对数据进 行相关处理 ,从而实现控制过程.上位机链接命令 帧和 PLC 应答帧格式请参考文献[4 ] . 上位机监控程序基于 MFC 的文档视图体系结 构.首先生成单文档应用程序作为监控主程序 ,基 本由应用程序、 主框架类、 文档类、 视图类组成.为 了建立与 PLC 的通讯 ,在主框架 (MainFrame) 内加 入通 讯类Microsoft Communication Control Ver2 sion610 ,系统自动生成通讯控件 MSCcomm610 ,然 后在 OnCreate() 函数中对通信口进行初始化.打 开串口后 ,发送命令函数 DMWriteSend () 将上位机 链接命令帧发送 PLC.然后通讯事件响应函数 On2 Comm() 解读 PLC 应答帧 ,进行数据处理.函数流 程图分别如图