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1、CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 1离子体增强化学气相沉积原理 2等离子体增强化学气相沉积设备 3等离子体增强化学气相沉积过程的气体控制 4等离子体增强化学气相沉积过程控制实例 CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 离子体增强化学气相沉积原理 被控对象被控对象 MFC MFCMFCMFC匹配网络RF 电源朗缪尔探针可控硅温度控制器电源1234567810接真空泵9真空计反应室反应室 CCP电容耦合 抽真空装置抽真空装置 四川国投南光生产的2X-8A型旋片式真空泵 真空测量计真空测量计 ZDZ-2K型低真空计 质量流量控制器质量流量控制器 七星华创的D07-7B/ZM质量流量
2、控制器和汇博 隆的S49-33M/MT质量流量控制器，对四路气体的流量进行精密测 量和控制 温度控制器温度控制器 日本导电的SR93PID调解器 电源电源 采用RF-500型射频电源与RF-500型射频电源匹配器。 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 启动真空泵镀膜结束准备基片 开始镀膜达到 真空度？打开进气阀通入工作气体Ar调定射频电源时间到？通入反应气体调定射频电源时间到？生成DLC膜 关闭电源关闭真空泵关闭进气阀打开放气阀
3、启动总电源关闭总电源NYNYNY基本镀膜工艺流程图 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 主回路-机械泵、主电源系统主电源控制加热控制机械真空泵控制进气阀、放气阀和真空计控制M 3 机械真空泵三相四线CBAGQFFUSB2KM1SB1KM1KM1SB4KM2SB3KM2KM2SB6KM3SB5KM3SB7SB8SB9进气阀放气阀真空计原系统电气原理图 问题问题 Vacuum and Fluid Engineering Resear
4、ch Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 RF-500型CVD镀膜机原电气控制系统的开关量 控制是以继电器、交流接触器等电气元件为核心, 采用传统的控制方法,控制逻辑用硬件实现，结构 简单。 原系统的缺点是: 控制逻辑不能改变,不便于升级和优化,并且器 件长期工作后容易失效。 中间数据无法管理和存储 具体工作具体工作 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China 实现实现CVDCVD镀膜机分布
5、式镀膜机分布式控制控制 硬件部分硬件部分 软件部分软件部分 CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 采用基本的两级控制结构，包括上位监控级和下位 控制级，主要由工业计算机、可编程控制器、智能仪表 及传感器、执行机构组成 属于分布式控制属于分布式控制 硬件部分硬件部分 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 分布式DCS控制系统示意图 工控机电 阻 真 空 计质 量 流 量 控 制 器1质 量 流 量 控 制 器2质 量 流 量
6、 控 制 器3质 量 流 量 控 制 器4开关量输入/输 出模块设备启停PLC温度控制器COM2模拟量输入/输出模块传感执行机构COM1Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 （a）松下FP2-C1系列可编程控制器(1台)。 开关量输入/输出模块实现镀膜机各设备的起停控制，相关安全和操作的连锁控 制；通讯模块实现与上位工控机的通讯。 （b）ADAM-4520隔离转换器（1台），ADAM-4017+模数转换模块(1个)，ADAM-40
7、24 数模转换模块(1个)。 实现RS232与RS485通讯的转换；实现真空度、流量信号的读取与控制。 （c）北京七星华创D07-7B/ZM型质量流量控制器(2个)，汇博隆S49-33M/MT质量流 量控制器(2个)。 实现对镀膜过程中加入的气体流量的控制，与ADAM-4017模数转换模块和ADAM- 4024数模转换模块连接。 （d）ZDZ-52智能型电阻真空计(1个)。 测量镀膜室内真空度，与ADAM-4017模数转换模块连接。 （e）SR93日本岛电PID调解器(1个)。 用于真空室内基片温度的控制，与ADAM-4520隔离转换器连接，RS485通讯。 Vacuum and Fluid
8、Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 ADAM-4520隔离转换器能够将RS-232信号透明转换为RS-485信号 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, C
9、hina CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 ADAM 4017+为研华科技公司的新型八通道模拟输入模块 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 ADAM 4024为研华科技公司的四通道模拟输出模块 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 Vacuum and
10、Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 开关量控制用PLC 可编程序控制器选择松下FP2型，采用模块化设计，CPU模块为 FP2-C1，具备RS232通讯端口，直接与工控机连接，其电源模块 为PSA1，I/O模块为FP2-XY64D2T。改造后的PLC电
11、气系统原理图 见图3.3，主回路仍由主电源和机械泵电机构成，控制回路以PLC 为主，开关电源为PLC和智能转换模块供电。 工控机RS232Power PAS1CPU FP2-C1XY64D2T开关量输出开关量输入220V基于可编程控制器的开关量控制系统方案 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 PLC电气系统原理图 加 热 电 源放 气 阀进 气 阀机 械 真 空 泵主 电 源PLC 电 源AC-DC +24VAC-DC 15V真
12、 空 计M 3 机械真空泵GCBAQFFUKM1KM2KA2KA3KA4KA5KA1Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 PLC接口电路接口电路 Y20Y21Y22Y23Y24数 字 输 出 模 块DC 24VKA1KA2KA3KA4KA5总电源加热进气放气机械泵KA6KA7KA8氩气清洗氢气清洗氮气清洗Y30Y31Y32数 字 输 出 模 块KA9KA10KA11甲烷清洗氩气阀氢气阀Y33Y34Y35KA12KA13氮气阀甲烷阀
13、Y36Y37-+KA1KA2KA3KA4KA5KM1KM2AC 220VX00X01数 字 输 入 模 块总电源保护COM机械泵保护Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 PLC内开关量地址的分配 输入量 地址 输出量 地址 总电源开启软线圈 R0 总电源控制输出 Y20 机械泵启动软线圈 R1 机械泵控制输出 Y21 进气阀打开软线圈 R2 进气阀控制输出 Y22 放气阀打开软线圈 R3 放气阀控制输出 Y23 温控电源开启软线圈
14、 R4 温控电源控制输出 Y24 氩气清洗软线圈 R50 氩气清洗控制输出 Y30 氢气清洗软线圈 R51 氢气清洗控制输出 Y31 氮气清洗软线圈 R52 氮气清洗控制输出 Y32 甲烷清洗软线圈 R53 甲烷清洗控制输出 Y33 氩气阀软线圈 R54 氩气阀控制输出 Y34 氢气阀软线圈 R55 氢气阀控制输出 Y35 氮气阀软线圈 R56 氮气阀控制输出 Y36 甲烷阀软线圈 R57 甲烷阀控制输出 Y37 总电源保护 X00 机械泵保护 X01 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University
15、, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 温度PID控制日本岛电表 工控机SR温控表执行机构测量装置被控对象温度控制方案原理图 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 真 空 室变压器双向可控硅移相触发器 GA7
16、0V00220V地A1A2G220V+5VCONCOM+-18V变压器220V0018VSR937+9-111214+15-功率限制器220V温度控制的连线图 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 气体流量的控制用质量流量控制器+计算机 工控机ADAM4520 协议转换模块ADAM4024 数模转换模块质量流量控制器ADAM4017+ 数模转换模块RS232RS485阀门气体入口气体质量流量控制方案 Vacuum and Fluid Engineering Research Center of Northeastern University, China CVDCVD镀膜机自动化控制镀膜机自动化控制 质量流量控制器原理图 Vacuum and
