一种用于光学真空镀膜机的控制系统的制作方法

1.本发明涉及自动化控制技术领域，尤其一种用于光学真空镀膜机的控制系统。

背景技术：

2.目前镀膜行业的制作方式主要化学镀膜、真空镀膜两种，一种方法是把含有能够构成薄膜的气态或液态反应剂，让他们在衬底表面发生化学反应，这样生成薄膜的过程被称为是化学镀膜。但是化学镀膜的缺点很多，比如说，化学镀膜的反应温度很高，要在1000℃左右，很多基体材料承受不住如此的高温，虽然有些材料可以经受住高温，比如硬质合金，但在高温的环境下也会出现晶粒粗大的现象，另外，在化学薄膜的过程中，容易产生对环境污染的溶液，导致镀层表面杂质多，这样会严重影响蒸镀效果。真空镀膜是在高真空环境下，利用气体放电的原理，使被镀材料蒸发，利用电场的加速作用，使被蒸发物质沉积在被镀材料的表面上。
3.真空镀膜机的出现，化学镀膜产生的大部分问题都可以解决。镀层材料都是在真空环境下通过等离子体沉积在工件表面，解决了化学镀膜中污染环境问题，不会产生污染环境的物质，而且膜层硬度也很高，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，性能更加优秀。真空镀膜工艺的温度控制在150℃~500℃之间，能够镀制丰富多样的膜层，且适用于多种基体材料，若镀制硬质合金刀具的话，她的寿命能够提高2~10倍。
4.真空镀膜技术应用已经涉及到了各个行业，对环境无污染，符合现代绿环保的发展要求，这必然引起世界各国制造业的高度重视，从二十世纪50年代开始，真空镀膜能够完全的取代化学镀膜，真空镀膜自动化是镀膜行业发展领域的必然趋势。

技术实现要素：

5.本发明为解决现有技术问题，提供一种用于光学真空镀膜机的控制系统。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于光学真空镀膜机的控制系统，对箱式自动真空镀膜机进行控制，包括plc控制模块、人机交互控制模块、操作面板、传感器模块和执行器件；所述plc控制模块用于处理输入和输出信号，执行控制程序；所述人机交互控制模块设置在工作站，通过高速现场总线与plc控制模块通讯连接，运行人机界面软件，提供设备控制系统的人机操作接口；所述操作面板用于提供常用控制功能的操作途径；所述传感器模块用于反馈设备工作情况和操作情况的信息；所述执行器件用于接收控制模块输出信号，并转换为机械动作或电气信号。
7.进一步的，所述人机交互控制模块包括用户管理模块、系统参数配置模块、权限管理模块、状态指示模块、操作控制模块、报警管理模块和事件管理模块；用户管理模块用于进行用户登录或退出、新增或删除用户信息和修改用户资料操作；
参数配置模块用于设置设备通讯端口分配、真空显示单位以及系统锁定参数；权限管理模块用于配置用户的不同操作和安全级别，不同级别具有不同的操作权限；状态指示模块用于通过状态指示灯显示plc的工作状态；操作控制模块用于控制设备的自动运行或手动操纵运行，包括自动控制模块和手动控制模块；报警管理模块用于显示和查看设备报警信息；事件管理模块用于记录和查看实时事件信息和历史事件信息。
8.进一步的，所述参数配置模块包括通讯端口分配子模块、真空显示单位设置子模块和系统安全设置子模块；通讯端口分配子模块用于设置工控机通讯串口；真空显示单元设置子模块用于根据实际需求选择真空显示单位，并切换显示界面；系统安全设置子模块用于提供自动锁定功能，自动锁定等待时间内没进行操作，则注销当前用户，进入安全保护状态。
9.进一步的，所述通过状态指示灯显示plc的工作状态具体为：sf红：硬件或软件故障。
10.bf红：profibus接口的硬件或软件故障。
11.dc5v绿：cpu和plc总线电源正常。
12.frce黄：强制请求激活。
13.run绿：cpu处于运行状态；启动时以1hz频率闪烁；处于halt状态时以0.5hz频率闪烁。
14.stop黄：cpu处于stop或halt或启动状态，闪烁时请求存储器复位。
15.进一步的，所述操作控制模块还包括互锁保护子模块，用于避免多个控制指令同时执行，保护设备运行安全。
16.进一步的，所述操作控制模块还包括配方配置子模块，通过设置不同类型的工艺基本单元实现不同的工艺流程或系统状态。
17.进一步的，所述工艺基本单元具体包括：真空状态：包括基本真空参数，用于系统真空状态判定；自动排气：包括自动排气功能运行参数，用于自动排气操作；自动放气：包括自动放气功能运行参数，用于自动放气操作；泵制冷：包括低温泵自动制冷功能运行参数，用于低温泵制冷或维持操作；泵再生：包括低温泵再生功能运行参数，用于低温泵再生操作；工件盘转动：包括工件盘转动运行参数，用于工件盘转动操作；工件加热：包括烘烤系统运行参数，用于工件加热操作；阻蒸：包括阻蒸系统运行参数，用于阻蒸系统操作；系统等待：包括系统等待时间，用于系统延时操作。
18.进一步的，所述常用控制功能包括电子束流、电子扫描控制、阻蒸挡板、阻蒸开关和阻蒸束流升降。
19.本发明的有益效果：本发明对zzs1300-2型箱式自动真空镀膜机使用过程中的真空条件、温度条件及检漏仪进行控制，兼具自动和手动功能，实现设备运作自动化。本发明通过对zzs1300-2型箱式自动真空镀膜机控制和操作，并提供了操作方便的人机界面，便于培训、操作和维护。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本发明的系统结构框图。
具体实施方式
22.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
24.如图1所示，一种用于光学真空镀膜机的控制系统，对箱式自动真空镀膜机进行控制，包括plc控制模块、人机交互控制模块、操作面板、传感器模块和执行器件；所述plc控制模块用于处理输入和输出信号，执行控制程序；所述人机交互控制模块设置在工作站，通过高速现场总线与plc控制模块通讯连接，运行人机界面软件，提供设备控制系统的人机操作接口；所述操作面板用于提供常用控制功能的操作途径；所述传感器模块用于反馈设备工作情况和操作情况的信息；所述执行器件用于接收控制模块输出信号，并转换为机械动作或电气信号。
25.进一步的，所述人机交互控制模块包括用户管理模块、系统参数配置模块、权限管理模块、状态指示模块、操作控制模块、报警管理模块和事件管理模块；用户管理模块用于进行用户登录或退出、新增或删除用户信息和修改用户资料操作；参数配置模块用于设置设备通讯端口分配、真空显示单位以及系统锁定参数；权限管理模块用于配置用户的不同操作和安全级别，不同级别具有不同的操作权限；系统设置了下面四个操作级别，分别具有不同的操作权限：管理员：具有最高操作权限3。可执行所有操作。
26.工程师：操作权限为2。可执行所有操作。
27.操作员：操作权限为1。可执行自动操作以及一般参数设置操作，不可执行手动、关
键参数设置和关机操作。
28.参观者：操作权限为0。不可执行任何操作，只能切换操作画面进行浏览。
29.状态指示模块用于通过状态指示灯显示plc的工作状态；所述通过状态指示灯显示plc的工作状态具体为：sf红：硬件或软件故障。
30.bf红：profibus接口的硬件或软件故障。
31.dc5v绿：cpu和plc总线电源正常。
32.frce黄：强制请求激活。
33.run绿：cpu处于运行状态；启动时以1hz频率闪烁；处于halt状态时以0.5hz频率闪烁。
34.stop黄：cpu处于stop或halt或启动状态，闪烁时请求存储器复位。
35.在操作界面中，对不同情况的操作和状态，采取了不同的指示。
36.操作按钮指示：在操作界面中，所有可操作按钮均以浅灰立体按钮表示。但对于状态切换按钮，按钮颜将根据状态的不同显示浅灰或绿。当操作按钮处于正常可用状态时，按钮字体颜为黑；当操作按钮被禁止时，按钮字体颜将变为灰。
37.数据显示框指示：在操作界面中，浅蓝底黑字显示框用于显示数值、提示信息以及状态信息。在真空系统界面，黄底黑字显示框用于显示plc中相应变量的实际值。
38.输入框指示：在操作界面中，蓝底白字输入框除了显示数值外，还用于相应变量的输入操作。
39.可操作部件操作指示：手动模式下，可以直接在真空系统或水冷系统操作画面中对相应阀门或其它部件如维持泵等进行操作。当被允许操作时，这些部件的轮廓线为黑；当被禁止操作时，这些部件的轮廓线为灰。当选中可操作部件时，被选中部件外部将显示红选中指示框。
40.部件状态指示：显示窗口中的的各部件在不同状态时以不同颜表示：真空系统中，真空阀门和真空泵打开或启动时填充绿，否则填充白或灰，发生故障时将填充黄；真空系统中，管道为排气通路时填充黄，否则填充灰；水冷系统中，水阀门打开时填充绿，否则填充白或灰，发生故障时将填充黄；水冷系统中，管道中无水时填充白，有冷水时填充蓝。
41.操作控制模块用于控制设备的自动运行或手动操纵运行，包括自动控制模块和手动控制模块；在控制界面中，既包含了使设备按照预先编制的程序运行的自动操作功能，又包含了手动控制设备动作的手动操作功能。在自动操作模式下，通过选择操作窗口中的操作按钮即可执行相应自动功能；在手动模式下，通过选择这相关执行器件的手动操作按钮或在仿真图上选择相应执行器件，来实现相应手动操作功能。
42.报警管理模块用于显示和查看设备报警信息；事件管理模块用于记录和查看实时事件信息和历史事件信息。
43.进一步的，所述参数配置模块包括通讯端口分配子模块、真空显示单位设置子模块和系统安全设置子模块；在正常使用时，这些参数值都将保存在系统配置文件中，控制系
统软件在每次启动时将自动读取这些参数值。但是，如果重新安装了系统软件，或者第一次启动控制系统软件时，系统配置文件将不存在。在这种情况下，就需要进行系统参数配置。
44.通讯端口分配子模块用于设置工控机通讯串口；设备所配备的工控机提供了14个rs232串口，以实现与温控仪、ic5、压强计的通讯。所有串口均可任意定义使用，这些串口的设置值范围为asrl1::instr~ asrl14::instr。
45.真空显示单元设置子模块用于根据实际需求选择真空显示单位，并切换显示界面；系统可以采用三种真空显示单位，即pascal、torr、mbar，可以根据实际需要进行选择。选择了真空显示单位后，操作界面里所有真空数据、模拟仪表以及趋势的显示单位都将自动切换，同时，模拟仪表和趋势的显示范围也将自动更改为与显示单位相匹配的范围。
46.系统安全设置子模块用于提供自动锁定功能，如果设置了自动锁定开关，系统将检查在自动锁定等待时间之内是否进行了键盘或鼠标操作，如果没有操作，系统将自动注销当前用户，进入安全保护状态。
47.plc控制程序运行时，将plc中央处理模块上的拨动开关拨到“stop”位置，即可终止plc控制程序的运行。在正常情况下，plc控制程序被直接存放在plc中央处理单元的存储卡中，保证即使在设备断电情况下，程序也不会丢失。一旦遇到意外情况导致存放在内存中的数据发生混乱时，就需要重新恢复程序。恢复plc控制程序前，需要彻底清除原来存放在plc中央处理单元内存中的内容。按下面步骤将plc中央处理单元内存复位：1.将拨动开关拨到“stop”位置；2.将拨动开关拨到“mres”位置并保持，直到stop指示灯点亮，在“mres”位置保持stop指示灯持续点亮3秒以上；3.将拨动开关拨回“stop”位置，并在3秒内再将拨动开关拨到“mres”位置并保持，直到stop指示灯以1hz频率闪烁；4.当cpu完全复位后，stop指示灯将停止闪烁，并保持点亮，此时cpu已对内存复位；5.复位完成后，把拨动开关拨回“stop”位置。
48.plc中央处理单元内存复位后，将自动把存储器卡中的plc控制程序复制到plc中央处理单元内存中。
49.进一步的，所述操作控制模块还包括互锁保护子模块，用于避免多个控制指令同时执行，保护设备运行安全。
50.进一步的，所述操作控制模块还包括配方配置子模块，通过设置不同类型的工艺基本单元实现不同的工艺流程或系统状态。配方采用三层式的层次结构，每个配方由工艺过程构成，而每个工艺过程又由功能构成，不同的功能包含不同的系统参数。通过设置功能参数实现不同的功能运行结果，通过配置工艺过程功能实现不同的控制工艺，通过设置配方工艺过程实现不同的工艺流程或系统状态。按照配方组成结构，配方设置由三部分内容构成：配方、工艺过程和功能。系统采用分页式显示各部分设置界面，通过选择页标题即可实现各部分显示内容之间的切换，功能可以进行创建、打开、保存、另存和删除等操作。
51.进一步的，所述工艺基本单元具体包括：真空状态：包括基本真空参数，用于系统真空状态判定；自动排气：包括自动排气功能运行参数，用于自动排气操作；
自动放气：包括自动放气功能运行参数，用于自动放气操作；泵制冷：包括低温泵自动制冷功能运行参数，用于低温泵制冷或维持操作；泵再生：包括低温泵再生功能运行参数，用于低温泵再生操作；工件盘转动：包括工件盘转动运行参数，用于工件盘转动操作；工件加热：包括烘烤系统运行参数，用于工件加热操作；阻蒸：包括阻蒸系统运行参数，用于阻蒸系统操作；系统等待：包括系统等待时间，用于系统延时操作。
52.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种用于光学真空镀膜机的控制系统，对箱式自动真空镀膜机进行控制，其特征在于，包括plc控制模块、人机交互控制模块、操作面板、传感器模块和执行器件；所述plc控制模块用于处理输入和输出信号，执行控制程序；所述人机交互控制模块设置在工作站，通过高速现场总线与plc控制模块通讯连接，运行人机界面软件，提供设备控制系统的人机操作接口；所述操作面板用于提供常用控制功能的操作途径；所述传感器模块用于反馈设备工作情况和操作情况的信息；所述执行器件用于接收控制模块输出信号，并转换为机械动作或电气信号。2.根据权利要求1所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述人机交互控制模块包括用户管理模块、系统参数配置模块、权限管理模块、状态指示模块、操作控制模块、报警管理模块和事件管理模块；用户管理模块用于进行用户登录或退出、新增或删除用户信息和修改用户资料操作；参数配置模块用于设置设备通讯端口分配、真空显示单位以及系统锁定参数；权限管理模块用于配置用户的不同操作和安全级别，不同级别具有不同的操作权限；状态指示模块用于通过状态指示灯显示plc的工作状态；操作控制模块用于控制设备的自动运行或手动操纵运行，包括自动控制模块和手动控制模块；报警管理模块用于显示和查看设备报警信息；事件管理模块用于记录和查看实时事件信息和历史事件信息。3.根据权利要求2所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述参数配置模块包括通讯端口分配子模块、真空显示单位设置子模块和系统安全设置子模块；通讯端口分配子模块用于设置工控机通讯串口；真空显示单元设置子模块用于根据实际需求选择真空显示单位，并切换显示界面；系统安全设置子模块用于提供自动锁定功能，自动锁定等待时间内没进行操作，则注销当前用户，进入安全保护状态。4.根据权利要求2所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述通过状态指示灯显示plc的工作状态具体为：sf红：硬件或软件故障；bf红：profibus接口的硬件或软件故障；dc5v绿：cpu和plc总线电源正常；frce黄：强制请求激活；run绿：cpu处于运行状态；启动时以1hz频率闪烁；处于halt状态时以0.5hz频率闪烁；stop黄：cpu处于stop或halt或启动状态，闪烁时请求存储器复位。5.根据权利要求2所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述操作控制模块还包括互锁保护子模块，用于避免多个控制指令同时执行，保护设备运行安全。6.根据权利要求2所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述操作控制模块还包括配方配置子模块，通过设置不同类型的工艺基本单元实现不同的工艺流程或系统状态。
7.根据权利要求6所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述工艺基本单元具体包括：真空状态：包括基本真空参数，用于系统真空状态判定；自动排气：包括自动排气功能运行参数，用于自动排气操作；自动放气：包括自动放气功能运行参数，用于自动放气操作；泵制冷：包括低温泵自动制冷功能运行参数，用于低温泵制冷或维持操作；泵再生：包括低温泵再生功能运行参数，用于低温泵再生操作；工件盘转动：包括工件盘转动运行参数，用于工件盘转动操作；工件加热：包括烘烤系统运行参数，用于工件加热操作；阻蒸：包括阻蒸系统运行参数，用于阻蒸系统操作；系统等待：包括系统等待时间，用于系统延时操作。8.根据权利要求1所述的一种用于光学真空镀膜机的控制系统，其特征在于，所述常用控制功能包括电子束流、电子扫描控制、阻蒸挡板、阻蒸开关和阻蒸束流升降。

技术总结

本发明公开了一种用于光学真空镀膜机的控制系统，包括PLC控制模块、人机交互控制模块、操作面板、传感器模块和执行器件；PLC控制模块用于处理输入和输出信号，执行控制程序；人机交互控制模块设置在工作站，通过高速现场总线与PLC控制模块通讯连接，运行人机界面软件，提供设备控制系统的人机操作接口；操作面板用于提供常用控制功能的操作途径；传感器模块用于反馈设备工作情况和操作情况的信息；执行器件用于接收控制模块输出信号，并转换为机械动作或电气信号。本发明对ZZS1300-2型箱式自动真空镀膜机使用过程中的真空条件、温度条件及检漏仪进行控制，兼具自动和手动功能，实现设备运作自动化。现设备运作自动化。现设备运作自动化。