磁控溅射镀膜上位机控制系统设计-合肥工业大学机械设计及其自动化毕业论

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1、目录中文摘要1Abstract21绪论31.1磁控溅射镀膜的现状与发展趋势31.2磁控溅射镀膜的原理31.3设计的主要内容41.3.1PLC自动化程序控制41.3.2上位机组态42控制系统整体设计方案及硬件选型52.1控制系统整体设计52.2硬件选型73PLC与上位机控制系统设计123.1PLC控制系统设计123.1.1PLC硬件组态的选择方案123.1.2PLC程序的设计143.2上位机控制系统的设计153.2.1上位机组态软件概述153.2.2上位机组态软件的通讯方案173.2.3上位机组态软件变量设置与画面组态17结论

2、22谢辞23参考文献24附录24第24页摘要：磁控溅射镀膜是工业镀膜生产中主要的技术之一,尤其适合于大面积镀膜生产，具有沉积速度快、镀件温升低等优点。本次设计主要是以西门子S7-300和WINCC为软件开发平台。根据系统的工作原理和工艺流程，通过S7-300程序设计实现对整个磁控溅射镀膜过程的电气自动控制。运用上位机WINCCSiemens系统对其过程进行远程实时监控。实现了上位机动态显示开关量动作、模拟量数据实时采集、远程保护和故障报警等功能。文中对控制系统软、硬件进行详细的选择和配置。并利用西门子PLC和WINCC软件内

3、部提供的仿真模块对程序和组态进行了仿真分析与系统调试，完成了对磁控溅射镀膜上位机控制系统的动态演示。关键字：镀膜机控制系统；PLC；WINCC第24页Abstract:Magnetronsputteringisoneofthemaintechnologyincoatingindustrial,especiallyforlargeareadeposition,withhighdepositionrate,lowtemperaturerise.ThisdesignismainlytoSiemensS7-300andWINCCas

4、thesoftwaredevelopingplatform.Accordingtotheworkingprincipleandprocesssystem,werealizeelectricalautomaticcontrolonthemagnetronsputteringcoatingprocessthroughtheS7-300programdesign.UsingthecomputerWINCCSiemenssystemforremotereal-timemonitoringoftheprocess.Realizethe

5、functionofdynamiccomputerdisplay,alarmswitchactionofanalogdatareal-timecollection,remoteprotectionandfaultetc.Inthispaperwemakeaselectionandconfigurationofhardwareandsoftwareofhecontrolsystem.AndusethesimulationmoduleofSiemensPLCandWINCCsoftwaretoanalyzetheprograma

6、ndsystem.ItachievedthedynamicdemoofcontrolsystemofuppermonitorKeyWords:Coatingmachine；controlsystem；PLC；WINCC第24页1绪论1.1磁控溅射镀膜的现状与发展趋势磁控溅射镀膜技术是当前广泛运用的沉积镀膜技术。由于其沉积速度快、基材温度低、对膜层损伤小、获得的薄膜纯度高、溅射工艺可重复性好等优点，在微电子、光学、材料等领域得到了广泛的应用。目前，电气控制系统在工业生产中的地位日益凸显，磁控溅射镀膜与电气自动化的进一步联系是发

7、展必然的趋势。1.2磁控溅射镀膜的原理磁控溅射镀膜的工作原理是指电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，产生Ar+离子和二次电子；二次电子飞向基片，Ar+离子在电场作用下加速飞向阴极靶，使靶材发生溅射。中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜，而产生的二次电子会受到电场和磁场作用它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar+来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率，随着碰撞次数的增加，最后沉积电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。磁控溅射是入射粒子和靶

8、的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。1.3设计的主要内容1.3.1PLC自动化程序控制在镀膜工艺中，PLC系统设计正逐步取代