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近年来,随着工控技术的发展,计算机自动控制系统广泛地应用于国民生产的各个领域。对于真空镀膜设备,为了保障薄膜的质量及生产的效率,自动控制被引入到镀膜过程中,在先进设备及工艺处理中安排最佳运行方式,节约能源,提高设备效率。
等离子体增强化学气相沉积镀膜机(PECVD)可用于纳米级功能薄膜、硬质膜、光学薄膜的开发,本文的目的即是开发用于此种镀膜机的分布式控制系统。本文选定RF-500型射频等离子体增强CVD镀膜机为研究对象,根据科研工艺的要求,开发了一套分布式控制系统。该系统采用基本的两级控制结构,包括上位监控级和下位控制级,以工业控制计算机为主控制器,采用组态软件编程,通讯、数据处理能力强,控制系统的结构易于调整、升级,抗干扰能力强,通用性强。
控制级开发详细论述了控制现场的硬件结构设计。重点是以PLC替代继电器对镀膜机的开关量进行控制,通过PLC软件程序简化了原有的硬件逻辑电路。气体流量控制以质量流量控制器为核心,结合PID控制算法。温度控制以温度控制器为核心,针对大滞后的温度被控对象,采用专家PID控制算法,明显优于传统的PID控制算法。
监控级开发以组态软件的开发为重点,详细论述了控制对象的特性、数据处理方法和参数控制策略,实现了以下控制要求:
(1) 实现设备运行状态的动态工况显示及设备运行控制。
(2) 实现现场数据的实时监测和趋势显示。
(3) 实现工艺运行和工艺参数的精确控制。
(4) 实现各种数据的存储及历史运行数据查询。
(5) 实现各种数据报表打印。
(6) 实现报警处理。
目前本文开发的分布式自动控制系统,已完成现场改造,经过系统整体调试,实践应用中证实了该系统的可行性。