真空镀膜机控制系统的PLC改造
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管灯丝烧断是 由真空室里的压强未小于１ １ Ｐ 时通电所致，增加 了灯丝启动保护环节，并 ×０ ａ
ＰＦ ２－ＡＤ ￣ Ｄ转换器作为真空测量机构代替真空计，提高了系统的自动化程度． ￣ Ｘ Ｎ４ ）Ａ／ （ 关键词：真空；镀膜；Ｐ Ｃ；Ａ／ Ｌ Ｄ转换
中图分类号 ：Ｔ ７． Ｍ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０－８３２１）３０４—５ ０７６８（０００—０８０
操作不当，该真空镀膜经常出现如下问题：
收稿 日期 ：２ ０ —１ —１ ０９ １ ０
作者简介：刘秋武（９５ ） １７一 ，男，广东潮州人，韩山师范学院物理与电子工程系实验师
４ ８
（ 扩散油失效． １ ） 在镀膜结束后应将钟罩再次抽真空，用冷水继续冷却扩散泵使扩散油的温度降至
室温 ，通常 需要 １ ， ４ 时．该机 不 带定 时装 置 ，没 有相应 的关 机程序 ，很 多学 生在镀 完膜 后就 关机离 开， 扩散泵 里的扩 散油在 高温 下接 触氧 气容 易热 分解 ，使扩 散油 失效．
１ ４
１ 罩 ２扩散泵 ３机械泵 ４预抽 电磁 阀 ５出口电磁 阀 ６主 阀电磁 阀 ７旋转架 电机 ８旋转架 ． 钟 ． ． ． ． ． ． ． ９蒸发 电热丝 １ ． ． ０热偶规管 １ ． １电离规管 １ ． ２热偶规管变送器 １ ． ３ 电离规管变送器 １ ． 罩升 限行程 开关Ｓ １ ． ４钟 Ｑ１ ５钟罩降限行程 开关Ｓ Ｑ２
第３ 卷第３ １ 期 ２ １ 年６ ００ 月
韩 山 师 范 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｎ ｈ ｎ Ｎｏ ｍａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＨａ ｓ ａ ｒ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｙ
Ｖｂ ． １ ＮＯ ３ １ ． ３ Ｊ ｎ２ １ ｕ ．０ ０
真空镀膜机控制系统 的Ｐ Ｃ Ｌ 改造
Hale Waihona Puke 此外 ，原机还存在扩散泵启动 时间按难以确定和被镀元件对位不准确等问题 ，在保留原有膜厚原 测装置的基础上，选用Ｐ Ｃ Ｌ 对原机进行改造，增加元件对位功能 ，改用Ａ／ 转换模块替换真空计，实 Ｄ
现真 空的测量 及控 制．
２ 新控 制 系 统 的构 成
新 的控 制 系统 要求 ，钟 罩 升 降 电机 通 过丝 杆将 钟罩 升起 ，把 镀层 材料 （ 如铝 、铜 ）挂 在 电阻加热 丝上 ，元件 置于旋 转架 上 ，钟罩 下 降到下 限位置 并与平 台构密 闭的工作 室 ．
（） ２损环真空计 的电离规管．电离规管在工作时其灯丝是处于红热状态，对被测气体的真空度有一
定 的要 求 ，即在压 强 小于 １ ０ Ｐａ １ Ｘ 时才 能开 启 ，否 则管 子 的灯 丝极 易氧 化烧 断 ．常见 的复合 真空计不 具备 电离规 管保 护 电路 ．经 常有 学 生在压 强 没有 到达 该范 围 时便 启动 电离规 管 ，或 在镀膜 结 束后打 开 钟罩前 没有关 断 ，这 样很 容 易损坏 电离 规管 ．
机采用交流继 电器控制 ，操作复杂造成镀膜质量不稳定 、设备故障率高、对操作人员要求较高等缺 点，需对它进行系统改造，才能够有效地提高其性能．
１ 原系 统 的构 成及 缺 点
真 空镀 膜 机 由真 空 系 统 、 真空 测 量 系统 、蒸 发系 统 、膜 厚 测 量 系 统 、真 空 室 （ 罩 ）升 降系统 钟 和 水冷却 系统 组成 ．工作 过程 如 下 ：将被 镀元 件洗净 烘干 后 置于 真 空室 用 的镀件 支 架上 ，然 后用真 空 机 械泵抽 去真 空室 的 空气 ，真 空计 用热 偶规 管实 时监 测真 空室 的真 空度 ，当 气压 降至 １ Ｏ Ｐ 时 ， ×１ ａ
真空镀 膜是 在 高真 空状 态 下 ，通 过 在光 学元件 的光 学表面 镀上 一层 或 多层 薄膜 ，使光线 经过该表 面 的反射 光特 性或透 射 光特 性 发生变 化 ，或 在机床 的刀具表 面通 过沉 积一 层 致密 的硬 镀层而 使其得 以 硬 化 ，延 长 使用 寿 命 ，提 高切 削 效率 ，从而 改善 被加 工 部件 的精 度 和光 洁 度 ． Ｄ４ ０ 真空 镀膜机 由 Ｚ ５型 于 其沉积速 率 高 、镀 膜 速度 快 和价 格相 对便 宜 ，在 与真 空有 关 的教学 科研 实 验 设备 中普 遍使用 ．但该
改用油扩散泵对真空室抽真空 ，启动水冷却系统冷却扩散泵 ，真空计改为电离规管测量．当气压降 到１ １一 ａ × ０ Ｐ 时，用强电流加热电炉丝使靶材蒸发对元件镀膜，并启动膜厚测量系统监测镀层厚度至 预定值，关断加热 电源和真空机械泵，钟罩充气至与外面大气压平衡，升起钟罩取出镀件后，降下钟
罩 启动真 空机械 泵 工作 ，待 扩 散泵 里 的油冷 却后 ，关断所 有 的 电磁 阀 ｆ￣ 电源 ．工作 流程各 环节都 由 －ｕ Ｊ 人 工操作 ，对 操作 员有 较高 要 求．对 不 熟悉操 作规程 的人 员 （ 如做 真 空镀 膜 实验 的 学生 ）来说 ，由于
刘 秋 武
（ 韩山师范学院 物理与 电子工程系，广 东潮州 ５ １ ４ ） ２ ０ １
摘
要 ：分析 了 Ｄ ５ 型真空镀膜机的扩散油容易失效和真空计的 电离规管容 易损环的原 Ｚ ４０
因，设计 了应用Ｐ Ｃ Ｌ 对控制系统进行 改造 的方案． 针对扩散油失效的原 因是在关机前没有将
真空室里的空气抽净，使扩散油高温氧化所致，增加 了关机前的抽空冷却程序 ． 对电离规 针
图 １ 系统的构成图
机械泵启动，打开与钟罩联接的电磁阀 （ 称预抽阀）对钟罩抽气，Ａ Ｄ转换模块通过热偶规管测 ／
量 钟 罩里 真空 度 ． 据 实验 经 验 ，在 机 械泵 启 动 １ ｎ 启 动扩 散 泵使 扩 散 油 开始加 热 ．当压 强小于 根 ０ｍｉ后 时１ ０ Ｐ 时 ，打 开扩 散泵 冷 却水 泵和 接 水龙 头的 电磁 阀对 扩散 泵 的外 壁 冷却 ； 同时打 开扩 散泵 与 Ｘ１ ａ 机 械泵连 接 的 电磁 阀 （ 出 口阀 ），打开 钟罩 与扩 散泵 连接 的电磁 阀 （ 主 阀 ）使 扩散 泵对钟 罩抽真 称 称 空． 当压 强 小于 时１ ０ Ｐ 时 ，改 用 电离规 管测 量钟 罩里 真空 度 ． ×１ ａ 当压强 小 于时 １ ＿ ａ ，启 动 １ ４Ｐ 时 Ｘ０ 旋转 架 电机使被 镀 元件 对位 于 靶材 上 方 ，接通 电热丝 加 热镀 材蒸 发镀 膜 ，１ 后 断 开 ，当前元件 镀膜 ０ｓ
ＰＦ ２－ＡＤ ￣ Ｄ转换器作为真空测量机构代替真空计，提高了系统的自动化程度． ￣ Ｘ Ｎ４ ）Ａ／ （ 关键词：真空；镀膜；Ｐ Ｃ；Ａ／ Ｌ Ｄ转换
中图分类号 ：Ｔ ７． Ｍ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０－８３２１）３０４—５ ０７６８（０００—０８０
操作不当，该真空镀膜经常出现如下问题：
收稿 日期 ：２ ０ —１ —１ ０９ １ ０
作者简介：刘秋武（９５ ） １７一 ，男，广东潮州人，韩山师范学院物理与电子工程系实验师
４ ８
（ 扩散油失效． １ ） 在镀膜结束后应将钟罩再次抽真空，用冷水继续冷却扩散泵使扩散油的温度降至
室温 ，通常 需要 １ ， ４ 时．该机 不 带定 时装 置 ，没 有相应 的关 机程序 ，很 多学 生在镀 完膜 后就 关机离 开， 扩散泵 里的扩 散油在 高温 下接 触氧 气容 易热 分解 ，使扩 散油 失效．
１ ４
１ 罩 ２扩散泵 ３机械泵 ４预抽 电磁 阀 ５出口电磁 阀 ６主 阀电磁 阀 ７旋转架 电机 ８旋转架 ． 钟 ． ． ． ． ． ． ． ９蒸发 电热丝 １ ． ． ０热偶规管 １ ． １电离规管 １ ． ２热偶规管变送器 １ ． ３ 电离规管变送器 １ ． 罩升 限行程 开关Ｓ １ ． ４钟 Ｑ１ ５钟罩降限行程 开关Ｓ Ｑ２
第３ 卷第３ １ 期 ２ １ 年６ ００ 月
韩 山 师 范 学 院 学 报
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Ｖｂ ． １ ＮＯ ３ １ ． ３ Ｊ ｎ２ １ ｕ ．０ ０
真空镀膜机控制系统 的Ｐ Ｃ Ｌ 改造
Hale Waihona Puke 此外 ，原机还存在扩散泵启动 时间按难以确定和被镀元件对位不准确等问题 ，在保留原有膜厚原 测装置的基础上，选用Ｐ Ｃ Ｌ 对原机进行改造，增加元件对位功能 ，改用Ａ／ 转换模块替换真空计，实 Ｄ
现真 空的测量 及控 制．
２ 新控 制 系 统 的构 成
新 的控 制 系统 要求 ，钟 罩 升 降 电机 通 过丝 杆将 钟罩 升起 ，把 镀层 材料 （ 如铝 、铜 ）挂 在 电阻加热 丝上 ，元件 置于旋 转架 上 ，钟罩 下 降到下 限位置 并与平 台构密 闭的工作 室 ．
（） ２损环真空计 的电离规管．电离规管在工作时其灯丝是处于红热状态，对被测气体的真空度有一
定 的要 求 ，即在压 强 小于 １ ０ Ｐａ １ Ｘ 时才 能开 启 ，否 则管 子 的灯 丝极 易氧 化烧 断 ．常见 的复合 真空计不 具备 电离规 管保 护 电路 ．经 常有 学 生在压 强 没有 到达 该范 围 时便 启动 电离规 管 ，或 在镀膜 结 束后打 开 钟罩前 没有关 断 ，这 样很 容 易损坏 电离 规管 ．
机采用交流继 电器控制 ，操作复杂造成镀膜质量不稳定 、设备故障率高、对操作人员要求较高等缺 点，需对它进行系统改造，才能够有效地提高其性能．
１ 原系 统 的构 成及 缺 点
真 空镀 膜 机 由真 空 系 统 、 真空 测 量 系统 、蒸 发系 统 、膜 厚 测 量 系 统 、真 空 室 （ 罩 ）升 降系统 钟 和 水冷却 系统 组成 ．工作 过程 如 下 ：将被 镀元 件洗净 烘干 后 置于 真 空室 用 的镀件 支 架上 ，然 后用真 空 机 械泵抽 去真 空室 的 空气 ，真 空计 用热 偶规 管实 时监 测真 空室 的真 空度 ，当 气压 降至 １ Ｏ Ｐ 时 ， ×１ ａ
真空镀 膜是 在 高真 空状 态 下 ，通 过 在光 学元件 的光 学表面 镀上 一层 或 多层 薄膜 ，使光线 经过该表 面 的反射 光特 性或透 射 光特 性 发生变 化 ，或 在机床 的刀具表 面通 过沉 积一 层 致密 的硬 镀层而 使其得 以 硬 化 ，延 长 使用 寿 命 ，提 高切 削 效率 ，从而 改善 被加 工 部件 的精 度 和光 洁 度 ． Ｄ４ ０ 真空 镀膜机 由 Ｚ ５型 于 其沉积速 率 高 、镀 膜 速度 快 和价 格相 对便 宜 ，在 与真 空有 关 的教学 科研 实 验 设备 中普 遍使用 ．但该
改用油扩散泵对真空室抽真空 ，启动水冷却系统冷却扩散泵 ，真空计改为电离规管测量．当气压降 到１ １一 ａ × ０ Ｐ 时，用强电流加热电炉丝使靶材蒸发对元件镀膜，并启动膜厚测量系统监测镀层厚度至 预定值，关断加热 电源和真空机械泵，钟罩充气至与外面大气压平衡，升起钟罩取出镀件后，降下钟
罩 启动真 空机械 泵 工作 ，待 扩 散泵 里 的油冷 却后 ，关断所 有 的 电磁 阀 ｆ￣ 电源 ．工作 流程各 环节都 由 －ｕ Ｊ 人 工操作 ，对 操作 员有 较高 要 求．对 不 熟悉操 作规程 的人 员 （ 如做 真 空镀 膜 实验 的 学生 ）来说 ，由于
刘 秋 武
（ 韩山师范学院 物理与 电子工程系，广 东潮州 ５ １ ４ ） ２ ０ １
摘
要 ：分析 了 Ｄ ５ 型真空镀膜机的扩散油容易失效和真空计的 电离规管容 易损环的原 Ｚ ４０
因，设计 了应用Ｐ Ｃ Ｌ 对控制系统进行 改造 的方案． 针对扩散油失效的原 因是在关机前没有将
真空室里的空气抽净，使扩散油高温氧化所致，增加 了关机前的抽空冷却程序 ． 对电离规 针
图 １ 系统的构成图
机械泵启动，打开与钟罩联接的电磁阀 （ 称预抽阀）对钟罩抽气，Ａ Ｄ转换模块通过热偶规管测 ／
量 钟 罩里 真空 度 ． 据 实验 经 验 ，在 机 械泵 启 动 １ ｎ 启 动扩 散 泵使 扩 散 油 开始加 热 ．当压 强小于 根 ０ｍｉ后 时１ ０ Ｐ 时 ，打 开扩 散泵 冷 却水 泵和 接 水龙 头的 电磁 阀对 扩散 泵 的外 壁 冷却 ； 同时打 开扩 散泵 与 Ｘ１ ａ 机 械泵连 接 的 电磁 阀 （ 出 口阀 ），打开 钟罩 与扩 散泵 连接 的电磁 阀 （ 主 阀 ）使 扩散 泵对钟 罩抽真 称 称 空． 当压 强 小于 时１ ０ Ｐ 时 ，改 用 电离规 管测 量钟 罩里 真空 度 ． ×１ ａ 当压强 小 于时 １ ＿ ａ ，启 动 １ ４Ｐ 时 Ｘ０ 旋转 架 电机使被 镀 元件 对位 于 靶材 上 方 ，接通 电热丝 加 热镀 材蒸 发镀 膜 ，１ 后 断 开 ，当前元件 镀膜 ０ｓ
