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PLC技術(shù)在真空鍍膜自動控制中的應(yīng)用

 DSONA 2020-03-10

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)。

針對傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)存在的問題,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,平均無故障時(shí)間長,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/半自動”控制。操作簡單、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 

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 ,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。

我國的真空獲得和測量水平上還是和國際水平有一定的距離,不少真空設(shè)備還保持在國外六十年代的水平,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),越來越多的機(jī)床設(shè)備改造為PLC控制,但先進(jìn)國家已經(jīng)采用工控機(jī)控制,追趕當(dāng)前國際上在極高真空測量和特殊條件下的真空測量領(lǐng)域中的先進(jìn)水平、是我國一個(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),通過按鈕操作來啟動和關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)真空鍍膜過程。由于電器觸點(diǎn)數(shù)量多,可靠性較差,控制方式落后。在操作過程中環(huán)節(jié)多,,勞動強(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,軟件編程簡單,新一代的各類PLC都具有通信功能。它既可以對遠(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“次級泵”。

任何一個(gè)真空系統(tǒng),都不可能是絕對真空(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)

名  稱

技術(shù)指標(biāo)

極限真空

3×10-4Pa

恢復(fù)真空

大氣至3×10-3Pa≤15min

蒸發(fā)室直徑

內(nèi)部為Ф1100mm

內(nèi)腔尺寸

1100×1500mm

電源

3相 380V 50Hz

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)

名稱

指標(biāo)

K800擴(kuò)散泵(主泵)

ZJP—300羅茨泵

2X—70機(jī)械泵(前級泵)

2X-15機(jī)械泵(維持泵)

極限壓力(Pa)

7×10-5

5×10-2

6×10-2

6×10-2

抽氣速度(L/S)

26000

300

70

15

加熱功率(Kw)

13.5

4

5.5

1.5

電壓(V)

380

380

380

380

電流(A)

35

1.2

1.4

0.64

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,市場經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈,繼電器控制系統(tǒng)已愈來愈難以適應(yīng),因?yàn)槔^電器控制電路通常是針對某一固定的動作順序或生產(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)等這樣一些簡單的控制,一旦動作順序或生產(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爭激烈的市場經(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)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小,功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、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。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器,用來在其內(nèi)部存儲執(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

類    型

圖中名稱

點(diǎn)數(shù)

點(diǎn)

(24)

操作開關(guān)

自動、真空、開機(jī)、取件、防湍閥、維持閥、放氣閥、低閥、預(yù)閥、高閥、機(jī)械泵、羅茨泵、維持泵、旁通閥、擴(kuò)散泵

15

微型開關(guān)

室門、高閥限位、低閥限位、預(yù)閥限位

4

接近開關(guān)

氣壓、泵水流、粗真空、低真空、高真空

5

點(diǎn)

(15)

機(jī)放閥、預(yù)閥、放氣閥、旁通閥、維放閥、低閥、高閥、維持閥、防湍閥

9

機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、羅茨泵、維持泵、

4

其它

報(bào)警、真空計(jì)

2

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、對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(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)字左右的存儲容量來估算;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)格相能對較便宜,承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng),其負(fù)載電壓靈活(可交流、可直流)且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、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完成其控制,用PLC的輸出點(diǎn)來驅(qū)動繼電器、接觸器的驅(qū)動線包,可以在其PLC控制接線圖中看到。

5、對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,通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇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),而不對現(xiàn)場進(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完成對現(xiàn)場的控制,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。

對產(chǎn)品定型、工藝過程不變的系統(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)自動控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

7、對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)中采用臺灣明緯提供的24V開關(guān)電源,對24V電氣按鈕供電。

在選好FX2N系列PLC后,在這里需要對外圍元器件進(jìn)行簡單的說明,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明。           

4 詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1編程語言

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

邏輯功能圖語言,沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來表達(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完成對本系統(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,對于初學(xué)者來說是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)成長方式。

4.2工藝流程

工作方式為手動和自動兩種都由PLC程序控制。

手動設(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)”。

自動設(shè):“自動”、“開機(jī)”、“真空”、“取件”按鈕。

手動操作程序:開機(jī):開機(jī)械泵10s→開閥(對擴(kuò)散泵抽真空)30s→羅茨泵自動開(快速對擴(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→羅茨泵自動關(guān)→開低閥60 s→羅茨泵自動開→真空度達(dá)到5~2Pa→真空計(jì)低真空信號指示燈亮→關(guān)低閥→開預(yù)閥→開高閥→真空計(jì)自動轉(zhuǎn)入高真空測量,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→羅茨泵自動停→開低閥→……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→羅茨泵自動關(guān)→關(guān)機(jī)械泵→泵口管道放氣閥自動放氣→關(guān)氣源、水源、電源結(jié)束當(dāng)日工作。

其真空自動流程控制圖如圖4.1所示。

圖4.1  真空自動流程控制圖

在抽真空過程中,將系統(tǒng)抽真空的過程分成四個(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的型號選用日本三菱公司的FX2N系統(tǒng)PLC,其型號為FX2N—48MR—001,在熟悉了真空系統(tǒng)工藝流程后,就將對PLC實(shí)行編程,以完成其對真空鍍膜機(jī)的自動真空控制,下面簡單介紹一下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”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”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,需加一功率匹配的接觸器—繼電器組合來實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動。

5 總結(jié)

2005年在四川真空鍍膜設(shè)備制造商---南光工作過一段時(shí)間,鍍膜工藝方面感謝高級工程師何開朗、郭慶勝等老師的指點(diǎn),個(gè)人結(jié)合公司設(shè)備、國內(nèi)外鍍膜工藝發(fā)展對鍍膜設(shè)備的電氣化、自動化改造升級方面進(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,平均無故障時(shí)間長,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。

在今后改造升級中,可能采用觸摸屏來作為其控制界面,同時(shí)我們也會考慮到冗余結(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。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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