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1、毕业设计方案毕业设计方案题目真空镀膜机电气控制系统学院自动化与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级电传1002班学生黄瑶妹学号20100321072指导教师李聪二〇一四年三月三十一日-6-济南大学毕业设计方案学院自动化与电气工程学院专业电气工程及其自动化学生黄瑶妹学号20100321072设计题目真空镀膜机电气控制系统一、选题背景与意义1.近几年来,随着工控技术的发展，可编程控制器(ProgrammableLogicController,简称PLC)综合计算计控制技术和自动化控制技术和通讯技术的一
2、种新型的通用的自动控制装置，它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适用工业环境下应用等一系列优点,在控制领域发挥了巨大的作用,广泛的应用于国民生产的各个领域［９］。2.在国内,北京仪器厂与清华大学共同开发了ZZST一480型超高真空镀膜机,是超高真空中技术较好的产品。兰州铁道学院以德国最先进技术为标准研制成功了ZDL一2050型真空镀膜机，是集机械、电气、控制、计算机技术于一体,技术在国内达到领先水平。这一项目的成功研制对发展我国汽车工业，促进汽车工业进步,促进我国真空镀膜设备技术水平向国
3、际先进水平看齐都具有重要意义。SCS一8502三靶镀膜机显得尤为重要。真空镀膜机也在不断发展中,由原来的SCS一7002型逐步发展,到SCS一750型、SCS一850,型、到目前的新型真空镀膜机SCS一8502型，主要的技术革新体现在电气控制系统之上。此外，工艺流程的更科学性、合理性以及性能的不断提高，使得真空镀膜机的镀膜效果更好、质量更高［９］。二、设计内容2.1蒸发真空镀膜原理需要镀膜的被称为基片,镀的材料被称为靶材，基片与靶材同在真空腔中，蒸发镀膜是将靶材加热致使表面组分以离子或原子团形式被蒸
4、发出来沉降在基片表面,通过散点一岛状结构一迷走结构一层状生长等成膜过程形成薄膜［６］［７］。2.2设计内容本文研究的是采用蒸发法对表面进行镀膜的真空镀膜机，是自动控制技术和真空镀膜技术在制镜镀膜机械设备高技术产业化中的应用,该机是目前国内先进的制镜镀膜设备,用抽气机对真空室抽气，抽气部分采用较大的抽气机组,高效率的KT型扩散泵，从而使抽气时间较短，在蒸镀生产过程通过控制系统可以对薄膜的张力、运行速度、蒸发舟的状态和蒸发量、进行调整和控制。其电气控制系统主要由台达PLC和人机界面力控软件构成，人机界面
5、力控软件完成智能化的后台管理、各种参数设定及监视等功能，由CPU模块CPU224和模出模块RS232等组成的PLC主要完成系统中上述各种参数的检测、信息处理和各种阀门和泵的控制等功能[3]。2.3以张力为主要控制因素-6-济南大学毕业设计方案张力控制系统的好坏直接影响镀膜质量,材料张力小,则材料和辊轴间摩擦力小,容易发生滑动,且材料可能会产生皱纹;张力大,则材料会在拉伸的状态下镀膜。无论是在有皱纹的情况下镀膜,还是在拉伸的状态下镀膜都会影响镀膜质量,若材料张力不合适且经常变动的话那么镀膜精度会大大降
6、低［８］［１０］。因此张力控制的目的:l)保证材料行走的稳定性:防止横向滑动、防止辊轴间的滑动,防止起伏。2)防止变形:如皱纹和伸缩。3)确保尺寸精度:如厚度、宽度等。4)确保收卷质量:不产生皱纹、不错位、不产生间隙、确保紧密度和收卷直径。2.4预期研究效果1、PLC能与上位机进行通信，接受上位机参数的设置；2、进行机械联动及电机转速检测控制；3、进行张力的自动控制；4、对蒸发舟的状态检测和控制；5、具有对变频控制器输入控制。三、设计方案利用电阻加热器加热蒸发的镀膜设备构造简单、造价便宜、使用可靠,
7、可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜,由于电容金属化膜所采用的镀膜材料一般为铝和锌,两者的熔点都不高,因此,在此次设计中我们采用的蒸镀方法为电阻蒸发源蒸镀法。它的整体工艺过程包括薄膜从放膜辊放出,经过张力辊、展平辊和其它一些过渡辊,在主辊上完成蒸镀,最后经过展平辊和张力辊回到收膜辊上。3.1真空镀膜机系统设计方案（1）控制与监测系统需求张力控制需要采集被控对象的张力状态和开卷伺服电机的转速及位置信号,输出电机的转速值和张力设定值等。另外,为了便于在调试阶段优化控制策略,全面评价张力控制器的性能,还应采集
8、过程数据,记录伺服电机的输出转矩、张力一时间曲线等一系列参数。根据上述分析,试验系统采用上、下位机结构:上位机主要用于完成智能算法的运算、传真和实验数据的监测、分析等功能;下位机主要完成张力控制等功能。上位机和下位机同步监视和记录试验过程数据。它们之间的数据交换通过串行通讯得到。（2）真空镀膜机设计图本次的真空镀膜机主要由镀膜室、真空系统、电控系统等几个部分组成,最初的真空镀膜机控制系统是采用单片机设计的,操作工人按照流程图切换手动开关完成工艺流程。由于单片机的工作性
