引言
影響全玻璃真空太陽集熱管集熱性能的主要因素之一在于其玻璃內(nèi)管管壁上吸附的黑色膜層性能的好壞,因此研究開發(fā)多種材質的太陽能吸熱膜層有利于提高全玻璃真空太陽集熱管的集熱性能。磁控濺射鍍膜機作為加工生產(chǎn)全玻璃真空太陽集熱管吸熱膜層的重要設備之一,其性能好壞將直接影響全玻璃真空太陽集熱管吸熱膜層性能的好壞。
最初的磁控濺射鍍膜機控制系統(tǒng)采用繼電器控制,模擬線路板及單片機等電路組成實現(xiàn)控制功能,因線路繁雜以及電子元器件的不穩(wěn)定造成設備性能不穩(wěn)定,并給維修工作帶來很大困難,另外操作界面不直觀,誤操作現(xiàn)象時有發(fā)生?；谝陨喜蛔阒?本文提出了采用PLC控制系統(tǒng),觸摸屏人機交互界面操作,可方便設定參數(shù),由控制系統(tǒng)按鍍膜工藝流程全自動運行工作,大大降低了對員工操作的依賴性。同時在操作界面上添加了安全互鎖功能以及故障提示、信息報警等功能,大大降低了工人因誤操作而造成的設備故障率。利用PLC通信功能,與觸摸屏進行實時通信,實現(xiàn)對真空鍍膜機工藝流程的全程監(jiān)控,以便工藝工程師及時發(fā)現(xiàn)并處理故障信息,實時修改工藝參數(shù)等,極大地方便了生產(chǎn)過程的質量控制及管理。
1磁控濺射鍍膜工藝與設備組成
1.1磁控濺射鍍膜工藝流程
磁控濺射鍍膜技術是一種目前廣泛使用的沉積鍍膜方法。由于其具備有效降低工作壓強和工作電壓,提高濺射速率和沉積速率,降低基片溫度,減小等離子體對膜層的破壞等優(yōu)點,特別適用于大面積鍍膜生產(chǎn),廣泛應用于光學、材料、半導體、電子等領域。磁控濺射鍍膜機作為全玻璃真空太陽集熱管吸熱膜層加工生產(chǎn)的重要設備,廣泛應用于太陽能行業(yè),其具體的生產(chǎn)加工工藝流程如圖1所示。
1.2磁控濺射鍍膜機的設備組成
磁控濺射鍍膜機主要由真空鍍膜室、磁控濺射靶材、磁控濺射電源、基材轉架系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)等組成。
2電氣控制系統(tǒng)
PLC(ProgrammableLogicController)即可編程邏輯控制器,是一種專門應用于工業(yè)環(huán)境下設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作指令,并通過數(shù)字式或模擬式輸入和輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
在工業(yè)控制領域,相比于單片機控制系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢:
(1)編程簡單,邏輯性強,操作便捷:
(2)抗干擾能力較強,可以直接運用于工業(yè)場合,對環(huán)境的適應性更強:
(3)PLC為模塊化系統(tǒng),比單片機更容易維修、更換硬件,后續(xù)擴展能力強。
基于以上原因,本文采用PLC控制系統(tǒng)完成整個磁控濺射鍍膜工藝過程的控制,其具體硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。
本文在對各硬件選型時,綜合考慮控制系統(tǒng)的實際Io點數(shù)與模擬量輸入輸出路數(shù)、未來可擴展性原則以及經(jīng)濟實用性原則,選擇的硬件配置如下:觸摸屏:北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司TPC1062K:PLC:歐姆龍CJ2M-CPU13:Io模塊:歐姆龍CJ1w-ID231、CJ1w-oD231:A/D模塊:歐姆龍CJ1w-AD081:D/A模塊:歐姆龍CJ1w-DA08V:溫度巡檢儀:xJY-80。其中Io模塊主要完成對各種泵的啟?？刂啤⒏鞣N閥門的啟?？刂?、閥門氣缸前后限位反饋以及各路水流開發(fā)反饋信號等:A/D、D/A模塊主要采集與控制濺射電源電流與電壓參數(shù)、氣體質量流量控制器、鍍膜室內(nèi)實時真空值等:溫度巡檢儀主要完成各靶內(nèi)循環(huán)水溫度的測量:電機控制器主要完成對基片轉架系統(tǒng)的旋轉速度控制。
為了使系統(tǒng)在實際使用過程中滿足穩(wěn)定、可靠、安全等要求,在系統(tǒng)設計時,對接地系統(tǒng)做了幾點設計,其中包括信號屏蔽接地、工作接地以及安全接地等。
圖3為老式單片機控制系統(tǒng)柜,其操作界面復雜,不便于員工操作。
圖4為本文設計制造的PLC與觸摸屏控制系統(tǒng)柜,控制界面直觀明了。
3結語
在磁控濺射鍍膜機設備控制上,相比于采用單片機控制系統(tǒng),采用觸摸屏與PLC相結合的控制方式,使其在操作界面上更加直觀明了,并且通過觸摸屏人機交互界面實現(xiàn)了對真空鍍膜機工藝流程的全程監(jiān)控、故障實時報警、工藝參數(shù)記錄與查詢、實時更改工藝參數(shù)等功能。整個控制系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定,操作方便,控制精度高,值得在磁控濺射鍍膜機中大力推廣應用。
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