摘   要

隨著鍍膜工藝的發(fā)展，鍍膜精度的要求不斷提高，控制規(guī)律不斷復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，由于電器觸點(diǎn)數(shù)量多，可靠性差，控制手段落后，誤差大，難以達(dá)到所期望的效果。有時(shí)因?yàn)橐粋€(gè)繼電器或一條連線出現(xiàn)故障都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，而且查找和排除故障困難。另一個(gè)是適應(yīng)性差。設(shè)備改造需再重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線方式，造成大量的資源浪費(fèi)。

針對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本系統(tǒng)主控部分采用了可編程控制器（PLC）。PLC是一種工業(yè)微機(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠性高，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，可在惡劣的環(huán)境下正常工作，并可方便地與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，此外還可以大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試周期，加快工程進(jìn)度。

本系統(tǒng)應(yīng)用PLC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真空鍍膜系統(tǒng)的真空“手動(dòng)/半自動(dòng)”控制。操作簡(jiǎn)單、方便、直觀。

關(guān)鍵字：真空鍍膜系統(tǒng)；可編程控制器（PLC）；復(fù)合真空計(jì)；低真空；高真空

Abstract

 With the development of the thin—film deposition, the requirements for the precision of film have been raising continuously and the rules of controlling have changed in the  much more complicated way. Because the electric appliances touch many times, the controlling instrument is not advanced and the error margin is big, the traditional controlling system of the electric appliances- the contact machine is difficult to attain the expected result. Sometimes the malfunction of one relay or one electric line will cause the whole system fail and it is difficult to check or eliminate the malfunction. Another is low application. The equipment change needs redesigning, but the change of relay and the line connecting method will waste large resources.

To solve these problems of the traditional relay controlling system, the main controller of the current system adopts the Programmable Logic Controller (PLC). PLC is a kind of industrial machine, having the stronger anti- interference abilities and longer Mean Time TO First Failure (MTTF). It also can work under the sordid environment normally, and can link with calculator conveniently on line and so on. Besides, the system can shorten the design, installation and trying period of the system and speed the project.

The system applied the PLC technique, carrying out the vacuum" manual/ half auto" controlling and the operation is simple, convenience and easy to understand.

Keywords:  vacuum thin—film deposition system; Programmable Logic Controller (PLC); vacuometer complex;low vacuum;high vacuum

目  錄

0 前 言 1

1 方 案 1

1.1目的及意義 1

1.2真空技術(shù) 1

2 配 置 1

2.1真空系統(tǒng)配置 1

2.2可編程控制器（PLC） 2

3 PLC選型 2

4 詳細(xì)設(shè)計(jì) 4

4.1編程語(yǔ)言 4

4.2工藝流程 4

4.3 電氣原理圖 5

4.4 程序設(shè)計(jì) 11

4.5 互鎖及保護(hù) 11

5 總結(jié) 11

0 前 言

在真空科學(xué)中，真空的含義是指在給定的空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)。人們通常把這種稀薄的氣體狀態(tài)稱為真空狀況。在不同的真空狀態(tài)下,應(yīng)用各種不同的真空工藝以達(dá)到為生產(chǎn)及科學(xué)研究服務(wù)的目的。目前可以說(shuō) ,從每平方厘米表面上有上百個(gè)電子元件的超大規(guī)模集成電路的制造，到幾公里長(zhǎng)的大型加速器的運(yùn)轉(zhuǎn),從民用裝飾品的生產(chǎn)到受控核聚變、人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)的問(wèn)世，都與真空工藝技術(shù)密切相關(guān)。

真空科學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,目前已經(jīng)滲透到車輛、土木建筑工程、機(jī)械、包裝、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥及醫(yī)療器械、石油、化工、食品、光學(xué)、電氣、電子、原子能、半導(dǎo)體、航空航天、低溫、專用機(jī)械、紡織、造紙、農(nóng)業(yè)以及民用工業(yè)等工業(yè)部門和科學(xué)研究工作中。

我國(guó)的真空獲得和測(cè)量水平上還是和國(guó)際水平有一定的距離，不少真空設(shè)備還保持在國(guó)外六十年代的水平，采用傳統(tǒng)的繼電器控制，系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，故障率高，生產(chǎn)效率低，隨著可編程控制器（PLC）的出現(xiàn)，越來(lái)越多的機(jī)床設(shè)備改造為PLC控制，但先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)采用工控機(jī)控制，追趕當(dāng)前國(guó)際上在極高真空測(cè)量和特殊條件下的真空測(cè)量領(lǐng)域中的先進(jìn)水平、是我國(guó)一個(gè)技術(shù)革新的艱巨任務(wù)。

1 方 案

1.1目的及意義

傳統(tǒng)真空鍍膜控制系統(tǒng)一般采用繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，通過(guò)按鈕操作來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)真空鍍膜過(guò)程。由于電器觸點(diǎn)數(shù)量多，可靠性較差，控制方式落后。在操作過(guò)程中環(huán)節(jié)多，，勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易出錯(cuò)。采用繼電器控制，其輸出線路上的火花大，容易對(duì)控制系統(tǒng)、儀器設(shè)備產(chǎn)生干擾，常造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，甚至死機(jī)。有時(shí)因?yàn)橐粋€(gè)繼電器或一條連線出現(xiàn)故障都會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行不正常，而且查找和排除故障困難。另一個(gè)是適應(yīng)性差。設(shè)備改造需再重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線方式，造成大量的資源浪費(fèi)。

PLC是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，可靠性高、I/O接口模塊豐富，軟件編程簡(jiǎn)單，新一代的各類PLC都具有通信功能。它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC和計(jì)算機(jī)之間的通信，針對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求高，工作環(huán)境不好、控制規(guī)律復(fù)雜多變的特點(diǎn)，對(duì)真空鍍膜機(jī)實(shí)行了從繼電器向PLC的改造。達(dá)到了“集中管理、分散控制”的目的，成功實(shí)現(xiàn)了真空鍍膜機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械化，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了其生產(chǎn)效率。

1.2真空技術(shù)

真空技術(shù)是制備薄膜的基礎(chǔ)，真空蒸發(fā)，濺射鍍膜和離子鍍等均要求沉積薄膜的空間要有一定的真空度，因而獲得并保持真空環(huán)境是鍍膜的必要條件。

要獲得真空就需要真空系統(tǒng)。真空系統(tǒng)一般包括待抽空的容器（真空室）、獲得真空的設(shè)備（真空泵）、測(cè)量真空的器具（真空計(jì)）以及必要的管道、閥門和其它附屬設(shè)備。能使壓力從一個(gè)大氣壓力開始變小，進(jìn)行排氣的泵稱為“前級(jí)泵”；另一些卻只能從較低壓力抽到更低壓力，這些真空泵常稱為“次級(jí)泵”。

任何一個(gè)真空系統(tǒng)，都不可能是絕對(duì)真空（P=0），而是具有一定的壓強(qiáng)，該壓強(qiáng)稱為極限壓強(qiáng)（或極限真空），是該系統(tǒng)所能達(dá)到的最低壓強(qiáng)，是真空系統(tǒng)能否滿足鍍膜需要的重要指標(biāo)之一。第二個(gè)重要指標(biāo)是抽氣速率，指的是規(guī)定壓強(qiáng)下單位時(shí)間所抽出氣體，它決定抽真空所需要的時(shí)間。

2 配 置

2.1真空系統(tǒng)配置

真空系統(tǒng)最重要的性能參數(shù)是其所能獲得的極限真空度和對(duì)容器的有效抽速。   

根據(jù)真空室體的腔體大小和所要求的真空度、抽氣時(shí)間來(lái)確定本真空系統(tǒng)的配置。本系統(tǒng)的真空指標(biāo)如下表2.1

表2.1  真空系統(tǒng)真空指標(biāo)

真空設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求完成真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其真空系統(tǒng)配置如下表2.2：

表2.2真空泵配置及指標(biāo)

2.2可編程控制器（PLC）

在可編程序控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已愈來(lái)愈難以適應(yīng)，因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對(duì)某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅只局限于邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生了變化，就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、布線、裝配和調(diào)試。顯然這樣的控制系統(tǒng)不能滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

PLC從結(jié)構(gòu)上可分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

可編程控制器（PLC）是以微外理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小，功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活、通用、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認(rèn)和好評(píng)。被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域中。

3 PLC選型

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

全面權(quán)衡利弊、合理地選擇PLC機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇PLC機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全、以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：

1、輸入/輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的確15～20％留下，留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。

在本系統(tǒng)中，輸入點(diǎn)均是數(shù)字開關(guān)量輸入類型，輸出點(diǎn)為各種泵、閥的控制，均可以用繼電器控制。其輸入、輸出點(diǎn)一覽表見下表3.1

表3.1  輸入、輸出點(diǎn)一覽表

圖中，輸入點(diǎn)數(shù)量為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為15點(diǎn)，

（點(diǎn)）

本系統(tǒng)選用FX2N系列的PLC，其型號(hào)為FX2N—48MR。其中：

輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸出點(diǎn)24點(diǎn)

輸出點(diǎn)為繼電器輸出方式

輸入點(diǎn)并且自帶3.3K的電阻，可以直接與開關(guān)、按鈕相連接。

輸入、輸出點(diǎn)自帶隔離器、濾波器，不需要在外部與器件相連時(shí)再加隔離變壓器，節(jié)約開支。

2、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇

對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)時(shí)進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘以10字/點(diǎn)+輸出總點(diǎn)數(shù)乘以5字/點(diǎn)不估算；計(jì)數(shù)器/定時(shí)器按（3～5）字/個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（5～10）字/個(gè)估算；在有模擬時(shí)輸入/輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入（或輸出）一路模擬量約需（80～100）字左右的存儲(chǔ)容量來(lái)估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口200字以上的數(shù)量粗略估算。最后按估算容量的50～100％留有裕量。對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕量要大些。

3、對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇

PLC的I/O響應(yīng)包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在2～3個(gè)掃描周期）等。對(duì)于開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮這個(gè)問(wèn)題。

本系統(tǒng)中的I/O點(diǎn)均選用的是繼電器輸入輸出點(diǎn)，是開關(guān)量控制。其PLC響應(yīng)時(shí)間為10ms，完全可以達(dá)到其要求。

4、根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

不同的負(fù)載對(duì)PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)能壓降小，有隔離作用，價(jià)格相能對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

負(fù)載（機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、羅茨泵、維持泵）不能直接接在PLC的輸出點(diǎn)上，因PLC的輸出點(diǎn)只能夠帶通過(guò)電流為2A的電陰負(fù)載或80VA的感應(yīng)性負(fù)載。以上負(fù)載均不符合標(biāo)準(zhǔn)，這里系統(tǒng)采用繼電器—接觸器的組合方式來(lái)完成其控制，用PLC的輸出點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器、接觸器的驅(qū)動(dòng)線包，可以在其PLC控制接線圖中看到。

5、對(duì)在線和離線編程的選擇

離線編程是指主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，通過(guò)編程器的方式選擇開關(guān)來(lái)選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)，CPU只為編程服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，主機(jī)的CPU完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將新的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購(gòu)置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

對(duì)產(chǎn)品定型、工藝過(guò)程不變的系統(tǒng)可以選擇離線編程，以降低設(shè)備的投資費(fèi)用。

6、根據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若PLC控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則PLC需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應(yīng)具有連接其他PLC、上位計(jì)算機(jī)及CRT等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

本系統(tǒng)選用PLC的FX2N系列同樣具有通信口，可以實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)之間的通信,也可以組成一個(gè)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

7、對(duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但是模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。

FX系列PLC有直流24V輸出接線端，該接線端可為輸入傳感器（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）提供直流24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。本系統(tǒng)中采用臺(tái)灣明緯提供的24V開關(guān)電源，對(duì)24V電氣按鈕供電。

在選好FX2N系列PLC后，在這里需要對(duì)外圍元器件進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明，按鈕選用施耐德的24V自帶鎖、自帶指示燈的操作開關(guān)。接觸器選用LG的MGC系列接觸器。其它元器件及儀表不再一一說(shuō)明。           

4 詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1編程語(yǔ)言

FX2N系列PLC提供的編程語(yǔ)言有標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言、語(yǔ)句表語(yǔ)言（類似于匯編語(yǔ)言）和邏輯功能圖語(yǔ)言三種語(yǔ)言。

邏輯功能圖語(yǔ)言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來(lái)表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算框表示一個(gè)功能左邊畫輸入，右邊畫輸出。在這里采用梯形圖來(lái)完成對(duì)本系統(tǒng)的FX2N系列PLC編程，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在調(diào)試中能在線監(jiān)控，查找錯(cuò)誤方便、直觀，這樣可以節(jié)約很多時(shí)間，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)方式。

4.2工藝流程

工作方式為手動(dòng)和自動(dòng)兩種都由PLC程序控制。

手動(dòng)設(shè)：“機(jī)械泵”、“羅茨泵”、“擴(kuò)散泵”、“低閥”、“防湍閥”、“旁通閥”“預(yù)閥”、“高閥”、“放氣閥”按鈕，按鈕為自鎖按鈕，按下“開”，復(fù)位（脫開）“關(guān)”。

自動(dòng)設(shè)：“自動(dòng)”、“開機(jī)”、“真空”、“取件”按鈕。

手動(dòng)操作程序：開機(jī)：開機(jī)械泵10s→開閥（對(duì)擴(kuò)散泵抽真空）30s→羅茨泵自動(dòng)開（快速對(duì)擴(kuò)散泵抽真空）→開擴(kuò)散泵80min→擴(kuò)散泵處于正常工作狀態(tài)→關(guān)預(yù)閥→羅茨泵自動(dòng)關(guān)→開低閥60 s→羅茨泵自動(dòng)開→真空度達(dá)到5～2Pa→真空計(jì)低真空信號(hào)指示燈亮→關(guān)低閥→開預(yù)閥→開高閥→真空計(jì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入高真空測(cè)量，待真空達(dá)到工作真空后即可進(jìn)行蒸鍍工作，蒸鍍結(jié)束→關(guān)高閥→開熱水器，待室體門加熱至40℃以上時(shí)→開放氣閥→真空計(jì)自動(dòng)關(guān)3s→大氣放入室內(nèi)→打開室體門取出工件第一周期完畢。

裝入工件關(guān)室體門→關(guān)放氣閥→真空計(jì)恢復(fù)工作→關(guān)預(yù)閥→羅茨泵自動(dòng)?！_低閥→……第二個(gè)工作周期開始

停機(jī)：當(dāng)最后一次蒸鍍工作結(jié)束后不必取出工件→關(guān)高閥→關(guān)真空計(jì)電源→關(guān)擴(kuò)散泵15min后打開擴(kuò)散泵快冷閥門60min→關(guān)預(yù)閥→羅茨泵自動(dòng)關(guān)→關(guān)機(jī)械泵→泵口管道放氣閥自動(dòng)放氣→關(guān)氣源、水源、電源結(jié)束當(dāng)日工作。

其真空自動(dòng)流程控制圖如圖4.1所示。

圖4.1  真空自動(dòng)流程控制圖

在抽真空過(guò)程中，將系統(tǒng)抽真空的過(guò)程分成四個(gè)階段，首先是室門關(guān)上，腔體內(nèi)是在大氣壓狀態(tài)下，第一階段是用機(jī)械泵抽真空至粗真空（上限設(shè)定為10²Pa）時(shí)，進(jìn)行一次泵閥切換進(jìn)入第二階段，在第二階段用羅茨泵快速抽真空至低真空（上限設(shè)定為10^-1Pa）進(jìn)行第二次泵閥切換進(jìn)入第三階段，用擴(kuò)散泵抽真空，機(jī)械泵作為其前級(jí)泵。進(jìn)入到高真空，到系統(tǒng)設(shè)定的真空度3×10^-4Pa以上，說(shuō)明系統(tǒng)達(dá)到要求，可以鍍膜。

其真空系統(tǒng)流程圖見下圖4.2所示。

圖4.2  真空系統(tǒng)流程圖

4.3 電氣原理圖

采用AutoCAD 2004繪制，電氣原理圖如下：

圖4.4  泵閥電氣原理圖

圖4.5  擴(kuò)散泵電氣原理圖

圖4.6  PLC輸入原理圖

圖4.7  PLC輸出原理圖

圖4.8  儀器儀表電氣原理圖

4.4 程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中PLC的型號(hào)選用日本三菱公司的FX2N系統(tǒng)PLC，其型號(hào)為FX2N—48MR—001，在熟悉了真空系統(tǒng)工藝流程后，就將對(duì)PLC實(shí)行編程，以完成其對(duì)真空鍍膜機(jī)的自動(dòng)真空控制，下面簡(jiǎn)單介紹一下PLC程序設(shè)計(jì)的步驟，其如圖4.9所示。

圖4.9 程序設(shè)計(jì)步驟圖

4.5 互鎖及保護(hù)

1、選擇“自動(dòng)”方式工作時(shí)，“開機(jī)”是初始狀態(tài)，“真空”須在“開始”下運(yùn)行，“取件”則可在“自動(dòng)”方式下任一時(shí)間工作。

2、真空、取件不能同時(shí)工作。

3、所有閥門必須在滿足氣壓條件下工作，擴(kuò)散泵必須在滿足水流條件下工作。

4、高閥、低閥必須在室門關(guān)好確認(rèn)之后工作，且高閥、低閥不能同時(shí)工作。

5、低閥，預(yù)閥不能同時(shí)工作。

6、放氣閥只能在高閥關(guān)到位，低閥不開的情況下工作。

7、羅茨泵在真空度10^-2Pa以上不能工作。

8、機(jī)械泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵、防湍閥不能直接起動(dòng)，需加一功率匹配的接觸器—繼電器組合來(lái)實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)。

5 總結(jié)

2005年在四川真空鍍膜設(shè)備制造商---南光工作過(guò)一段時(shí)間，鍍膜工藝方面感謝高級(jí)工程師何開朗、郭慶勝等老師的指點(diǎn)，個(gè)人結(jié)合公司設(shè)備、國(guó)內(nèi)外鍍膜工藝發(fā)展對(duì)鍍膜設(shè)備的電氣化、自動(dòng)化改造升級(jí)方面進(jìn)行了一些研究和總結(jié)。

在本系統(tǒng)中采用了PLC控制，代替了原來(lái)的繼電器—接觸器控制方式，抗干擾能力更強(qiáng)，工作可靠性高，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，可在惡劣的環(huán)境下正常工作，并可方便地與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，此外還大大縮短系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試周期，加快工程進(jìn)度。使控制規(guī)律變成了更加人性化。

在今后改造升級(jí)中，可能采用觸摸屏來(lái)作為其控制界面，同時(shí)我們也會(huì)考慮到冗余結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使設(shè)備也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，在線監(jiān)測(cè)。真空鍍膜正不斷向前發(fā)展，真空鍍膜機(jī)也需要不斷改進(jìn)以適應(yīng)新的鍍膜的精度要求，我們還要不斷的改進(jìn)我們的設(shè)計(jì)方案，使系統(tǒng)更優(yōu)化。

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