專(zhuān)利名稱(chēng)：真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)鍍膜設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空鍍膜機(jī)集成控制 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鍍膜機(jī)存在很多問(wèn)題，空間利用率低，因?yàn)檎婵帐抑睆酱?，需?排的多余空間多，因此直徑越大的真空室必須配置容量更大的粗抽泵。再一 個(gè)是泵的利用率低。在現(xiàn)有技術(shù)中，真空鍍膜技術(shù)為科學(xué)形容和生產(chǎn)提供了 膜層涂覆的新的工藝，為光學(xué)研究、表面科學(xué)、裝飾工業(yè)等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域 的不斷和擴(kuò)展，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)真空鍍膜設(shè)備的制造水平提供了大幅進(jìn)步的技術(shù)基 礎(chǔ)。但是國(guó)內(nèi)大多數(shù)的鍍膜設(shè)備，很少采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有的即使配有 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也只能實(shí)現(xiàn)部分組成設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度較低， 而且，設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在多采用工控機(jī)可編程控制器等組成控制系
統(tǒng)，硬件成本高，國(guó)內(nèi)用戶(hù)難以接受；在軟件方面，程序設(shè)計(jì)上大多采用 DOS下編程方式，人機(jī)交換接口不夠友好，擴(kuò)展性、移植性以及通用性較差， 功能和工藝的結(jié)合不夠理想。隨的光學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)有鍍膜技術(shù)中， 多層、高效率、高精度薄膜也逐漸成為高端客戶(hù)所追求的目標(biāo)，因此設(shè)計(jì)面 向高端客戶(hù)的精密光學(xué)鍍膜機(jī)勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種的用戶(hù)設(shè)置方便、操作方便、控制精度高、關(guān)鍵部件保 護(hù)效果好的真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)。
一種真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，它包括硬件部分和軟件部分，所述硬件 部分包括計(jì)算機(jī)、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接功能的通訊卡和可編程控制器；所述軟統(tǒng)采用集成控制技 術(shù)，在同一界面上，對(duì)閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)間、上下烘烤選擇、冷凝泵制冷、升溫 解凍、氣體流量控制、壓強(qiáng)自動(dòng)控制、工轉(zhuǎn)速度、溫度設(shè)定進(jìn)行集中控制。
所述預(yù)熔系統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)高壓、束流、旋 轉(zhuǎn)坩堝、設(shè)定功率上升、保持時(shí)間、功率大小以及各個(gè)區(qū)段的掃描波形進(jìn)行 集中控制。
所述工藝系統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)蒸發(fā)源設(shè)定、晶 控設(shè)定、探頭設(shè)定、電子槍設(shè)定、材料密度、材料聲阻抗值、材料控制方式、 材料比例系數(shù)、材料控制速率、不同階段材料功率大小、材料待機(jī)功率等進(jìn) 行集中控制。
本發(fā)明采用模塊化方式，選擇工業(yè)計(jì)算機(jī)作為集成控制系統(tǒng)的核心，負(fù) 責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理以及發(fā)出執(zhí)行命令和對(duì)執(zhí)行結(jié)果的反饋顯示，并記錄信息 數(shù)據(jù)，以便用戶(hù)對(duì)蒸鍍過(guò)程中的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析,選擇可編程控制器作為動(dòng) 作的下層控制單元,執(zhí)行底層動(dòng)作以及互鎖判斷;選擇通訊卡作為工業(yè)計(jì)算機(jī) 與外部獨(dú)立設(shè)備數(shù)據(jù)與命令聯(lián)系的通道。用戶(hù)設(shè)置更加靈活方便，按照鍍膜 人員操作習(xí)慣，搭建相應(yīng)的功能模塊，既保證了各個(gè)功能塊的可擴(kuò)展性，也 保證了操作人員的方便性。由于監(jiān)控和控制信息數(shù)據(jù)比較多，本系統(tǒng)采用多 線(xiàn)程訂閱方式，使得多個(gè)線(xiàn)程并行的工作來(lái)處理多項(xiàng)任務(wù)，以提高系統(tǒng)的效 率。采用集成控制技術(shù)，對(duì)機(jī)械泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵、真空計(jì)、電子槍等關(guān) 鍵部件進(jìn)行保護(hù)。采用集成控制技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù) 的采集與處理，并進(jìn)行直接控制，提高了控制精度。采用集成控制技術(shù)，可 以對(duì)系統(tǒng)各部分的真空度進(jìn)行采集，通過(guò)計(jì)算與比較，進(jìn)行真空檢測(cè)檢漏。
本項(xiàng)發(fā)明整體突破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，大膽創(chuàng)新，可以在光學(xué)、半導(dǎo)體行 業(yè)等任何鍍膜機(jī)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)和可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程無(wú)人看守的全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)小投入高效率的高質(zhì)量鍍膜控制。另外在保證整機(jī)性能優(yōu) 異的前提下，電氣控制全部采用自動(dòng)控制；關(guān)鍵功能才用軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)， 在保證鍍膜質(zhì)量基礎(chǔ)上，大大降低了系統(tǒng)集成的成本，從而能夠高效率的完 成鍍膜工作。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明
圖1是本發(fā)明硬件部件電氣系統(tǒng)圖2是本發(fā)明軟件部分整體系統(tǒng)圖3是本發(fā)明軟件部分真空系統(tǒng)程序框圖4是本發(fā)明真空系統(tǒng)啟動(dòng)流程圖5是本發(fā)明真空系統(tǒng)鍍膜機(jī)工藝循環(huán)流程圖6是本發(fā)明真空系統(tǒng)基片加熱流程圖7是本發(fā)明預(yù)熔系統(tǒng)流程圖8是本發(fā)明工藝系統(tǒng)設(shè)定圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2所示， 一種真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，它包括硬件部分和 軟件部分，所述硬件部分包括計(jì)算機(jī)、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接功能的通訊卡和可 編程控制器；計(jì)算機(jī)可以同實(shí)現(xiàn)PLC、晶控、光控等部件的通訊，協(xié)調(diào)各 部件動(dòng)作，完成用戶(hù)鍍膜過(guò)程的整個(gè)鍍制過(guò)程；具有材料，膜系編輯、膜系 執(zhí)行、過(guò)程數(shù)據(jù)顯示與記錄分析等功能；通訊卡實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的 連接。所述軟件部分包括真空系統(tǒng)、預(yù)熔系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)。
如圖3所示，，所述真空系統(tǒng)主要對(duì)鍍膜前的鍍膜環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)備，采用 集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)間、上下烘烤選擇、冷凝泵 制冷、升溫解凍、氣體流量控制、壓強(qiáng)自動(dòng)控制、工轉(zhuǎn)速度、溫度設(shè)定進(jìn)行集中控制。真空系統(tǒng)操作包括啟動(dòng)前準(zhǔn)備(手動(dòng)方式)，將自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換旋 鈕置于手動(dòng)狀態(tài)；確認(rèn)狀態(tài)指示不在維修狀態(tài)。
如圖4、圖5、圖6所示
啟動(dòng)
啟動(dòng)機(jī)械泵l，穩(wěn)定一段時(shí)間后，前置閥打開(kāi)，對(duì)擴(kuò)散泵抽真空-，
a) 擴(kuò)散泵通電加熱；
b) 約45min后，擴(kuò)散泵加熱至工作溫度并穩(wěn)定保持。 抽真空
a) 真空室工藝準(zhǔn)備完畢后，關(guān)好密封門(mén)；
b) 關(guān)閉前置閥，打開(kāi)旁路閥，對(duì)真空室慢抽氣；約l min (用戶(hù)可以自 己設(shè)定)后，打開(kāi)低閥，開(kāi)始快抽氣；
c) 當(dāng)真空室內(nèi)壓強(qiáng)S3Pa (該壓強(qiáng)值用戶(hù)可設(shè)置)時(shí)，關(guān)閉旁路閥和低 閥，打開(kāi)前置閥、高閥，開(kāi)始對(duì)真空室抽高真空。
加熱烘烤
a) 當(dāng)真空室內(nèi)壓強(qiáng)降到3xlO-3Pa時(shí)，對(duì)烘烤加熱系統(tǒng)通電加熱，達(dá)到 預(yù)設(shè)溫度后，穩(wěn)定保持；
b) 設(shè)置溫控顯示器監(jiān)控當(dāng)前溫度?？筛鶕?jù)工藝條件要求分別任意設(shè)定烘 烤溫度；
鍍膜結(jié)束后，加熱烘烤系統(tǒng)停止加熱。
結(jié)束關(guān)機(jī)程序?yàn)樽詣?dòng)工作程序結(jié)束后避免人工關(guān)機(jī)而設(shè)置的。只有在 自動(dòng)工作程序下才能進(jìn)入結(jié)束關(guān)機(jī)程序。結(jié)束關(guān)機(jī)的最后結(jié)果是將真空室抽 到低真空度，擴(kuò)散泵抽到高真空度，擴(kuò)散泵冷卻后自動(dòng)關(guān)機(jī)。
緊急關(guān)機(jī)程序緊急關(guān)機(jī)程序是為保護(hù)設(shè)備編制，不受人 為控制。緊急 關(guān)機(jī)程序啟動(dòng)后，關(guān)閉所有設(shè)備功能。除人為進(jìn)入緊急關(guān)機(jī)程序(按下急停按鈕)以外，其它錯(cuò)誤信息引起的緊急關(guān)機(jī)都將觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。
參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)主要包括基本參數(shù)、工轉(zhuǎn)設(shè)定、溫度設(shè)定、蒸發(fā)源設(shè)定、
晶控設(shè)定、探頭設(shè)定、電子槍設(shè)定七部分。 基本設(shè)置
工作模式主要是包括手動(dòng)、自動(dòng)、維修三部分。
烘烤選擇分為上烘烤選擇、側(cè)烘烤選擇，分別可設(shè)定保溫時(shí)間和冷卻時(shí)間。
保溫啟動(dòng)烘烤溫度到后的加熱時(shí)間。為了保證真空室基片溫度均勻。
冷卻在蒸鍍完成關(guān)閉烘烤后和關(guān)閉高閥的時(shí)間。 慢放慢放閥打開(kāi)后，打開(kāi)快放閥時(shí)間。
POLYCOLD:分為自動(dòng)\手動(dòng)兩種模式,手動(dòng)方式下，可操作制冷和升溫解 凍過(guò)程。 工轉(zhuǎn)設(shè)定
轉(zhuǎn) 速測(cè)量工件盤(pán)實(shí)際速度。
慢轉(zhuǎn)設(shè)定非鍍膜狀態(tài)下，工件盤(pán)的速度。[單位分/轉(zhuǎn)] 快轉(zhuǎn)社定鍍膜狀態(tài)下，工件盤(pán)的速度。[單位分/轉(zhuǎn)] 勝意]
設(shè)定值均為整數(shù)。 溫度設(shè)定 蒸發(fā)源設(shè)定 晶控設(shè)定
用戶(hù)可以根據(jù)晶控XTC3設(shè)置具體實(shí)際需要設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，以滿(mǎn)足不 同需求。讀晶控參數(shù)
寫(xiě)晶控參數(shù)確定記錄有效后，通過(guò)此按鍵，將相應(yīng)的參數(shù)傳遞到XTC3 所對(duì)應(yīng)的材料庫(kù)中。
啟 動(dòng)
停 止
復(fù) 位 探頭設(shè)定
切 換選擇相應(yīng)探頭
,系統(tǒng)自動(dòng)切換到相應(yīng)的探頭上。
電子槍設(shè)定
掃描方式
如圖7所示所述預(yù)熔系統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)高
壓、束流、旋轉(zhuǎn)坩堝、設(shè)定功率上升、保持時(shí)間、功率大小以及各個(gè)區(qū)段的
掃描波形進(jìn)行集中控制。[A]升，保持；[B]升，保持；[C]升，保持；[D]升，
保持；[E]升，保持；[F]升，保持；[G]升，保持參數(shù)均為時(shí)間參數(shù)，時(shí)基為 100毫秒。
功率參數(shù)范圍為0—100。
運(yùn)行顯示當(dāng)前坩堝狀態(tài)。
啟動(dòng)啟動(dòng)預(yù)熔工藝，按照預(yù)熔工藝要求,自動(dòng)啟動(dòng)高壓、束流。 旋轉(zhuǎn)坩堝、調(diào)整電子槍的功率大小和時(shí)間。 上載參數(shù)按照當(dāng)前執(zhí)行的參數(shù)上傳到計(jì)算機(jī)上。 下載參數(shù)按照用戶(hù)設(shè)定要求發(fā)送命令到相應(yīng)執(zhí)行單元。 結(jié)束停止預(yù)熔工藝。
如圖8所示所述工藝系統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)蒸
8發(fā)源設(shè)定、晶控設(shè)定、探頭設(shè)定、電子槍設(shè)定、材料密度、材料聲阻抗值、 材料控制方式、材料比例系數(shù)、材料控制速率、不同階段材料功率大小、材
料待機(jī)功率等進(jìn)行集中控制。條...件(狀態(tài)顯示)在當(dāng)環(huán)境條件(真空 度[5"0-2PA]和基片溫度條件)滿(mǎn)足蒸鍍條件，該狀態(tài)文字背景變?yōu)榫G色。 設(shè)定厚度設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層設(shè)定的物理厚度(單位千埃)。 蒸發(fā)源設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層設(shè)定的蒸發(fā)源(1:右蒸發(fā)源，2:左蒸發(fā) 源)。
材 料設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層的材料名稱(chēng)。 坩 堝設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層的坩堝。 晶片設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層的晶振片。 掃描方式設(shè)定工藝所對(duì)應(yīng)層的掃描方式。 膜厚控制
轉(zhuǎn) 速公轉(zhuǎn)速度。 實(shí)際厚度當(dāng)前測(cè)量的物理厚度。
自動(dòng)運(yùn)行當(dāng)蒸鍍條件到(變?yōu)榫G色)時(shí)，單擊該按鈕，系統(tǒng)按照用戶(hù) 設(shè)定工藝要求自動(dòng)啟動(dòng)高壓、束流、旋轉(zhuǎn)坩堝、調(diào)整蒸發(fā)速率、掃描方式、 充氧量、晶片換位，直到工藝結(jié)束，關(guān)閉高壓、束流，切換到工藝完成狀態(tài)。
注意
a) 手動(dòng)工作所設(shè)保護(hù)有效，各動(dòng)作之間有互鎖關(guān)系是為了避免誤操作。
b) 維修工作維修工作時(shí)，動(dòng)作可任意進(jìn)行。
C)系統(tǒng)保護(hù)功能電源故障保護(hù)\壓縮空氣故障報(bào)警\冷卻水故障報(bào)警 \漏氣報(bào)警\閥門(mén)故障報(bào)警 本發(fā)明采用模塊化方式，選擇工業(yè)計(jì)算機(jī)作為集成控制系統(tǒng)的核心，負(fù) 責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理以及發(fā)出執(zhí)行命令和對(duì)執(zhí)行結(jié)果的反饋顯示，并記錄信息數(shù)據(jù)，以便用戶(hù)對(duì)蒸鍍過(guò)程中的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析，選擇可編程控制器作為動(dòng) 作的下層控制單元，執(zhí)行底層動(dòng)作以及互鎖判斷;選擇通訊卡作為工業(yè)計(jì)算機(jī) 與外部獨(dú)立設(shè)備數(shù)據(jù)與命令聯(lián)系的通道。用戶(hù)設(shè)置更加靈活方便，按照鍍膜 人員操作習(xí)慣，搭建相應(yīng)的功能模塊，既保證了各個(gè)功能塊的可擴(kuò)展性，也 保證了操作人員的方便性。由于監(jiān)控和控制信息數(shù)據(jù)比較多，本系統(tǒng)采用多 線(xiàn)程訂閱方式，使得多個(gè)線(xiàn)程并行的工作來(lái)處理多項(xiàng)任務(wù)，以提高系統(tǒng)的效 率。采用集成控制技術(shù)，對(duì)機(jī)械泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵、真空計(jì)、電子槍等關(guān) 鍵部件進(jìn)行保護(hù)。采用集成控制技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù) 的采集與處理，并進(jìn)行直接控制，提高了控制精度。采用集成控制技術(shù)，可 以對(duì)系統(tǒng)各部分的真空度進(jìn)行采集，通過(guò)計(jì)算與比較，進(jìn)行真空檢測(cè)檢漏。 本項(xiàng)發(fā)明整體突破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，大膽創(chuàng)新，可以在光學(xué)、半導(dǎo)體行 業(yè)等任何鍍膜機(jī)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)和可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程無(wú)人看守的 全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)小投入高效率的高質(zhì)量鍍膜控制。另外在保證整機(jī)性能優(yōu) 異的前提下，電氣控制全部采用自動(dòng)控制；關(guān)鍵功能才用軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)， 在保證鍍膜質(zhì)量基礎(chǔ)上，大大降低了系統(tǒng)集成的成本，從而能夠高效率的完 成鍍膜工作。
權(quán)利要求
1.一種真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，其特征在于它包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分包括計(jì)算機(jī)、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接功能的通訊卡和可編程控制器；所述軟件部分包括真空系統(tǒng)、預(yù)熔系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)，所述真空系統(tǒng)采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)間、上下烘烤選擇、冷凝泵制冷、升溫解凍、氣體流量控制、壓強(qiáng)自動(dòng)控制、工轉(zhuǎn)速度、溫度設(shè)定進(jìn)行集中控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)熔系 統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)高壓、束流、旋轉(zhuǎn)坩堝、設(shè)定功率 上升、保持時(shí)間、功率大小以及各個(gè)區(qū)段的掃描波形進(jìn)行集中控制。
3. 如權(quán)利要求1所述的真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，其特征在于所述工藝 系統(tǒng)，采用集成控制技術(shù)，在同一界面上，對(duì)蒸發(fā)源設(shè)定、晶控設(shè)定、探頭設(shè) 定、電子槍設(shè)定、材料密度、材料聲阻抗值、材料控制方式、材料比例系數(shù)、 材料控制速率、不同階段材料功率大小、材料待機(jī)功率等進(jìn)行集中控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種真空鍍膜機(jī)集成控制系統(tǒng)，它包括硬件部分和軟件部分，所述硬件部分包括計(jì)算機(jī)、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)連接功能的通訊卡和可編程控制器；所述軟件部分包括真空系統(tǒng)、預(yù)熔系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)，本發(fā)明采用模塊化方式，選擇工業(yè)計(jì)算機(jī)作為集成控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理以及發(fā)出執(zhí)行命令和對(duì)執(zhí)行結(jié)果的反饋顯示，并記錄信息數(shù)據(jù)，以便用戶(hù)對(duì)蒸鍍過(guò)程中的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量分析，選擇可編程控制器作為動(dòng)作的下層控制單元，執(zhí)行底層動(dòng)作以及互鎖判斷；選擇通訊卡作為設(shè)備數(shù)據(jù)與命令聯(lián)系的通道。用戶(hù)設(shè)置更加靈活方便，按照鍍膜人員操作習(xí)慣，搭建相應(yīng)的功能模塊，既保證了各個(gè)功能塊的可擴(kuò)展性，也保證了操作人員的方便性。
文檔編號(hào)C23C14/54GK101638775SQ20091006593
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者剛 趙, 新 陳, 馬文鵬 申請(qǐng)人:河南中光學(xué)集團(tuán)有限公司