等离子体增强化学气相沉积原理1

（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-4024 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ADAM4024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。
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CVD镀膜机自动化控制
具体工作
实现CVD镀膜机分布式控制 硬件部分 软件部分
硬件部分
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
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G C B A QF
PLC电气系统原理图
FU
KM1
KM2
加 热 电 源
放 气 阀
进 气 阀
M 3~
机械真空泵
KA2 KA3 KA4 KA5
机 械 真 空 泵
主 电 源
PLC 电 源
AC-DC +24V
AC-DC ±15V
真 空 计
KA1
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9
8 可控硅 7
4
温度控制器 接真空泵 10
反应室 CCP电容耦合 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 ZDZ-2K型低真空计 质量流量控制器 七星华创的D07-7B/ZM质量流量控制器和汇博 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 日本导电的SR93PID调解器 电源 采用RF-500型射频电源与RF-500型射频电源匹配器。
SB9
真空计
原系统电气原理图
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问题
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
CVD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。
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工控机 COM2 COM1
PLC 开关量输入/输 出模块 模拟量输入/输出模块 温度控制器
设备启停
电 阻 真 空 计
质 量 流 量 控 制 器
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气体流量的控制用质量流量控制器+计算机
RS232 工控机 ADAM4520 协议转换模块
RS485 ADAM4024 数模转换模块 质量流量控制器 阀门 ADAM4017+ 数模转换模块 气体入口
气体质量流量控制方案
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开关量输出 工控机 RS232 ~220V Power CPU XY64D2T PAS1 FP2-C1
开关量输入
基于可编程控制器的开关量控制系统方案
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Y35 Y36
Y37
总电源保护 机械泵保护
X00 X01
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+15V
15
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关闭 +15V -15V 清洗
接ADAM4024
接ADAM4017+
流量检测0-+5V
信号零
外调零
阀控
1
2
4
+15V
3
6
-15V
7
5
13
11
10
0V（E0）
地（GND）
12
14
+15V COM -15V AC-DC 电源 ~220V
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质量流量控制器原理图
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接ADAM4017+ 接ADAM4024
+15V
-15V
流量检测0-+5V
地（GND）
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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
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离子体增强化学气相沉积原理
被控对象
2 1
MFC MFCMFC MFC
RF 电源 匹配网络
真空计
5 3
朗缪尔探针 电源 6
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温度PID控制－日本岛电表
执行机构 工控机 SR温控表 测量装置 被控对象
温度控制方案原理图
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11
0电平
阀控
8
7
5
6
3
2 10 9
0V 4 13 14 -15V 12 -15V 0V 11
+15V COM -15V AC-DC 电源 ~220V
设定0-+5.00V 1
图3.13 D07-7B/ZM与ADAM模块连接图
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PLC内开关量地址的分配
输入量 总电源开启软线圈 地址 R0 输出量 总电源控制输出 地址 Y20
机械泵启动软线圈 进气阀打开软线圈
放气阀打开软线圈
R1 R2
R3
机械泵控制输出 进气阀控制输出
放气阀控制输出
Y21 Y22
Y23
温控电源开启软线圈 氩气清洗软线圈
氢气清洗软线圈
R4 R50
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Y20 总电源 加热 放气 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8
+
甲烷清洗 Y33 氩气阀 Y34 数 字 Y35 输 Y36 出 模 Y37 块
-
KA9 KA10
PLC接口电路
Y21 Y22
数 Y23 进气 字 机械泵 输 Y24 出 氩气清洗 模 Y30 氢气清洗 块 Y31 氮气清洗 Y32
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准备基片 开始镀膜 通入反应气体
启动总电源 调定射频电源
启动真空泵 N 时间到？ N 达到 真空度？ Y 打开进气阀 关闭真空泵 Y 生成DLC膜 关闭电源
基本镀膜工艺流程图
通入工作气体Ar 关闭进气阀
调定射频电源 打开放气阀 N
时间到？ 关闭总电源 Y 镀膜结束
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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
三相四线 C B A QF G
KM1 FU SB2 SB1 KM1
KM2 KM1 SB4 SB3 KM2
KM3 KM2 SB6 SB5 KM3
SB7
进气阀
M 3~
机械真空泵
SB8
放气阀
质 量 流 量 控 制 器
质 量 流 量 控 制 器
质 量 流 量 控 制 器
传感执行机构
2
3
4
分布式DCS控制系统示意图
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1
CVD镀膜机自动化控制
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CVD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
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CVD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
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CVD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
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真 空 室
220V 0
7+ SR93 9-
12 14+ 15~220V
变压器 18V 0
功率限制器
70V
0
+5V
CON COM
A G
变压器 220V 0 地
移相触发器 + ~18V -
A1
双向可控硅 A2 G
~220V
温度控制的连线图
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氢气阀 KA11 氮气阀 KA12
甲烷阀 KA13
DC 24V
总电源保护 X00
KA1 KA2
KM1
数 字 输 入 模 块
X01
机械泵保护 KA3 KA4 KA5 KM2
COM AC 220V
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R51
温控电源控制输出 氩气清洗控制输出
氢气清洗控制输出
Y24 Y30
Y31
氮气清洗软线圈 甲烷清洗软线圈
氩气阀软线圈
R52 R53
R54
氮气清洗控制输出 甲烷清洗控制输出
氩气阀控制输出
Y32 Y33
Y34
氢气阀软线圈 氮气阀软线圈
甲烷阀软线圈
R55 R56
R57
氢气阀控制输出 氮气阀控制输出
甲烷阀控制输出