Система автоматического управления вакуумной установкой «ВАТТ- 400ИР2М»

Система автоматического управления вакуумной установкой «ВАТТ- 400ИР2М»

Перечень разделов

  • Автоматизированная система контроля и управления технологическим процессом (АСУ ТП)

Перечень выполненных работ

  • Проектирование стадия "Р"
  • Сборка ЩА
  • Монтажные Работы
  • Программирование контроллеров и системы диспетчеризации
  • Пуско-наладочные работы
  • Подготовка и сдача исполнительной документации

Подробное описание

Введение

АСУ ТП вакуумной установкой предназначена для напыления пленок из меди, алюминия, хрома, титана, тантала, резистивных сплавов на подложки из керамики, ситалла и ферритов, методом магнетронного распыления в высоком вакууме.Позволяет проводить технологический процесс, как в ручном, так и в автоматическом режиме. Основные функции системы управления:

  1. Этапы системы
  2. Контроль параметров электропитания, аварийный стоп
  3. Контроль и поддержание температуры подложки
  4. Контроль и поддержание скорости вращения барабана
  5. Контроль и поддержание давления в камере
  6. Управление магнетронами и ионным источником
  7. Управление клапанами, заслонками, затвором
  8. Контроль наличия воды
  9. Блокировки
  10. Аварии
  11. Настройки

Этапы системы

Этап системы – запрограммированная последовательность действий управления устройствами установки. При выполнении одного из этапов система переходит в автоматический режим. Управление устройствами оператором блокируется. Выполняется проверка условий начала работы. Если проверка не пройдена, сгенерируется сообщение, указывающее причину. Оператору необходимо подготовить систему и заново запустить необходимый этап. Текущий этап работы отображается на экране монитора. После завершения работы этапа, система переходит в ручной режим.  Если во время выполнения этапа происходит аварийный сбой, система прекращает работу в автоматическом режиме, переходит в ручной режим и передает управление оператору. Оператор, по необходимости, завершает этап в ручном режиме, и нажимает кнопку “Следующий этап”. Данная кнопка также позволяет “перепрыгнуть” через этап.

Напуск

Открывается напускной клапан VP1 и ожидается достижение атмосферного давления в камере. Этап можно вызвать, нажав кнопку “Напуск” на стойке или на экране монитора. Напуск возможно произвести после включения установки и после завершения этапа цикл.

Подготовка

Данный этап выполняет запуск насосов NL1 и NR1. Условием завершения этапа является выход насосов на номинальный режим. Вызывается нажатием кнопки “Подготовка” на экране монитора после включения установки или после этапа напуск.

Цикл

Цикл конфигурируется технологом и выполняет процесс напыления. В зависимости от конфигурации цикл содержит подэтапы. Например, откачка камеры, нагрев, ионная очистка, нанесение покрытия. Условием начала работы является нажатие кнопки “Цикл” на стойке или на экране монитора после этапа подготовка или напуск.

Выключение

Если камера не под вакуумом, сначала производится откачка камеры насосом NL1. Далее производит останов насосов NR1 и NL1. Вызывается нажатием кнопки "Выключение" на экране монитора, после этапа цикл или напуск.

Останов

Прерывает выполнение программы в автоматическом режиме, и в обоих режимах отключает все технологические элементы и блоки установки, кроме насоса NR1. Вызывается при:

  • нажатии кнопки “Останов” на установке, рядом с камерой, на стойке, на экране монитора
  • снижение давления в пневмосистеме ниже допустимого более 3 сек
  • сигналы неисправности от источников питания и управления
  • сигналы неисправности от контроллера NR1
  • сигнал неисправности электропитания насоса NL1 более 2 сек
  • сигналы неисправности от систем контроля параметров и управления работой привода
  • превышение давления в технологической камере выше  5x10-1 мм рт ст при открытом затворе VT1
  • срабатывание SQ1, SQ2,  при открытом  затворе VT1
  • при невыполнении действия дольше 10 сек во время этапов (кроме давления)
  • при превышении времени достижения давления по тепловым датчикам более 90 сек, а по ионизационному 20 мин.

Контроль параметров электропитания. Аварийный стоп

Питание установки осуществляется от переменной сети 380В. Контроль наличия фазы питания, недопустимом перекосе фаз, недопустимом напряжении питания осуществляется с помощью реле фаз. Также система управления следит за состоянием автоматических выключателей, расположенные в щитах управления установкой, состоянием цепей управления и цепей питания. При возникновении аварии по питанию система автоматически выполнит этап останов. Источники бесперебойного питания установлены для корректного завершения работы, обеспечивают  питанием цепи управления и ПК.

Нажатие кнопки Аварийный стоп приведет к обесточиванию всей установки.

Кнопки

Ручной режим – переход в ручной режим. Если во время выполнения этапа (автоматический режим), нажата кнопка "Ручной режим", система остановит выполнение программы и перейдет в ручной режим.

Автоматический режим – переход в автоматический режим.

Останов – вызывает этап "Отанов".

Вращение барабана – запускает вращение барабана в ручном режиме.

Цикл – вызывает этап "Цикл".

Напуск – вызывает этап "Напуск"

Контроль и поддержание температуры подложки

Контроль и поддержание температуры реализовано с помощью ПИД – регулятора. Уставка указывается в градусах. По включению нагрева запускается отсчет времени. По достижению заданной температуры, перезапускается отсчет времени и ожидается стабилизация температуры. Если температура не достигла заданной уставки за определенное время или не стабилизировалась, сгенерируется авария. Нагрев запрещено запускать при отсутствии охлаждения, отключенном или неработающем датчиком температуры, отсутствии вакуума в камере. ПИД – регулятор и ожидание стабилизации конфигурируются в настройках. Нагрев включается с экрана монитора. Задание температуры в ручном режиме вводится во время включения нагрева, в автоматическом режиме – при конфигурировании этапа “Цикл”.

Контроль и поддержание скорости вращения барабана

Контроль и поддержание скорости реализовано с помощью ПИД – регулятора. Уставка указывается в оборотах в минуту. По включению вращения запускается отсчет времени. По достижению заданной скорости, перезапускается отсчет времени и ожидается стабилизация скорости. Если не достигнута уставка скорости за определенное время или скорость не стабилизировалась, сгенерируется авария. Вращение барабана в ручном режиме можно запустить нажатием и удерживанием кнопки “Вращение барабана” расположенной на установке или запустить с экрана монитора при закрытых дверях камеры.  ПИД – регулятор и ожидание стабилизации конфигурируются в настройках. Скорость вращения барабана в ручном режиме задается в настройках, в автоматическом режиме при конфигурировании этапа "Цикл".

Контроль и поддержание давления в камере

Откачка камеры осуществляется насосами NL1 и NR1. Обеспечение необходимого давления в камере реализуется напуском газа (аргон или кислород) с помощью регуляторов расхода газа VF1, VF2 и электромагнитных клапанов VE1, VE2, VE3. Поддержание давления осуществляется с помощью ПИД – регулятора, по датчикам давления в камере PT1 и PM1. Уставка указывается в мм.рт.ст. По включению ожидается достижение заданного давления, после, стабилизация. Если уставка не достигнута или давление не стабилизировалось за указанное время, сгенерируется авария. ПИД – регулятор и ожидание стабилизации конфигурируются в настройках. Задание давления в ручном режиме вводится во время включения газонапуска, на экране монитора, в автоматическом режиме – при конфигурировании этапа “Цикл”.

Управление магнетронами и ионным источником

Система управления ионным источник поддерживает только режим регулирования по току. Если управление производится с передней панели ионного источника, также доступны режимы регулирования по мощности и напряжению.

Автоматический режим: Задание уставки производится во время конфигурирования этапа “Цикл”. Если не указано напряжение, ионный источник выходит на уставку тока с заданной в настройках скоростью. Если указано напряжение, сначала ионный источник выходит на уставку тока с заданной в настройках скоростью. Далее увеличивая/ уменьшая уставку давления достигается необходимое напряжение.

Ручной режим: Включение и задание уставки производится с экрана монитора. При этом ионный источник выходит на уставку тока с заданной в настройках скоростью. Если необходимо достичь определенное напряжение, оператор вручную увеличивает/ уменьшает уставку давления.

Система управления магнетронами поддерживает только режим регулирования по току и слежение за микродугами. Задание уставки тока и включение магнетронов в автоматическом режиме производится во время конфигурирования этапа “Цикл”, в ручном режиме с экрана монитора. По включению достигается уставка с заданной скоростью и ожидается стабилизация тока.

Конфигурируемые  параметры магнетронов и ионного источника описаны в разделе настроек

Управление клапанами, заслонками, затвором

Пневматические клапана VP1, VP2, VP3, заслонки Z1, Z2 и затвор VT1 оснащены концевыми выключателями. Если при открытии/закрытии в течении заданного времени концевой выключатель не сработал, сгенерируется авария. Управление осуществляется с экрана монитора.

Контроль наличия воды

Включение/выключение воды осуществляется открытием/закрытием клапанов KE1, KE2, KE3, KE4, KE5 на экране монитора. Контроль наличия воды осуществляется с помощью ротаметров.

Блокировки

Блокировки служат для защиты от некорректных действий оператора, которые могут привести к порче оборудования установки. При этом генерируется аварийное сообщение, и действие оператора отклоняется.

Аварии

Если происходит сбой во время работы установки, генерируется аварийное сообщение, которое сопровождается звуковым сигналом в течении 2 сек. На светофоре  загорается красный цвет. Для сброса аварии необходимо нажать кнопку “Сброс аварий” на экране монитора. При этом на светофоре выключится красный цвет, включится зеленый.  Если до сброса аварии произойдет сбой, сгенерируется аварийное сообщение без звукового сигнала, на светофоре включен красный цвет.

Настройки

Уставки и блокировки

Время ожидания достижения атмосферного давления в камере (этап “Напуск”) – время в секундах, по истечению которого сгенерируется авария.

Значение атмосферного давления (этап “Напуск”) – давление в мм.рт.ст, по достижению которого завершится этап “Напуск”.

Время ожидания достижения давления насосом NL1 до открытия VP3 (этап “Подготовка”) – время в секундах, ожидание достижения давления по датчику PT2, по истечению которого сгенерируется авария

Уставка давления до открытия VP3 (этап “Подготовка”) – давление по датчику PT2 в мм.рт.ст.

Время задержки запуска насоса NR1 после открытия VP3 (этап “Подготовка”) – время в секундах, задержка запуска насоса, раньше которого запрещено запускать насос NR1.

Время ожидания достижения давления насосом NL1 после открытия VP3 (этап “Подготовка”) – время в секундах, по истечению которого сгенерируется авария.

Уставка давления после открытия VP3 (этап "Подготовка") – давление по датчику PT2 в мм.рт.ст.

Время ожидания достижения давления в камере (этап "Выключение") – время в секундах, по истечению которого сгенерируется авария.

Уставка давления в камере (этап "Выключение") – давление в камере в мм.рт.ст.

Уставка давления по датчику PT1 (этап "Цикл") – давление в мм.рт.ст.

Уставка давления по датчику PT2 (этап "Цикл") – давление в мм.рт.ст.

Время ожидания сигнала обратной связи от ротаметров – время в секундах, по истечению которого сгенерируется авария вода не включилась/не выключилась.

Время ожидания достижения давления по датчику PT1 – время в секундах.

Время ожидания начала режима разгон насоса NR1 – время в секундах, ожидание сигнала разгон с блока управления насоса NR1, по истечению которого сгенерируется авария.

Время ожидания выхода на номинальный режим насоса NR1 – время в секундах, ожидание сигнала номинальный режим с блока управления насоса NR1, по истечению которого сгенерируется авария.

Время ожидания начала режима торможение насоса NR1 – время в секундах, ожидание сигнала торможение с блока управления насоса NR1, по истечению которого сгенерируется авария.

Задержка аварии "Клапан не открылся/клапан не закрылся" – время в секундах. Если за данное время клапан не открылся или не закрылся, сгенерируется авария.

Задержка аварии “Клапан сошел с концевика” – время в секундах. Если клапан сошел с концевика, по истечению времени сгенерируется авария.

Максимально допустимое давление для открытия затвора VT1 – давление в мм.рт.ст., выше которого запрещено открывать затвор VT1.

Максимально допустимое давление для открытия клапана VP2 – давление в мм.рт.ст., выше которого запрещено открывать клапан VP2.

Максимально допустимое давление для включения магнетронов и ионного источника – давление в мм.рт.ст., выше которого запрещено включать магнетроны и ионный источник.

Максимально допустимая скорость вращения барабана – скорость в оборотах  в минуту, при превышении которой сгенерируется авария.

Максимально допустимая температура нагревателя – температура в градусах, при превышении которой сгенерируется авария.

Барабан

Время достижения уставки – время в секундах, если барабан не выйдет за указанное время на уставку, сгенерируется авария.

Время стабилизации – время в секундах, если скорость барабана не стабилизируется за указанное время, сгенерируется авария.

Время блока стабилизации – время в секундах, период между измерениями.

Уставка стабилизации – в процентах от уставки, указывает размер трубки, в которую должна попасть скорость.

ПИД Kp – пропорциональная составляющая ПИД – регулятора.

ПИД Ki – интегральная составляющая ПИД – регулятора.

ПИД Kd – дифференциальная составляющая ПИД – регулятора.

Скорость вращения барабана в ручном режиме – в оборотах в минуту.

Нагреватель

Время достижения уставки – время в секундах, если нагрев не выйдет за указанное время на уставку, сгенерируется авария.

Время стабилизации – время в секундах, если температура не стабилизируется за указанное время, сгенерируется авария.

Время блока стабилизации – время в секундах, период между измерениями.

Уставка стабилизации – в процентах от уставки, указывает размер трубки, в которую должна попасть температура.

ПИД Kp – пропорциональная составляющая ПИД – регулятора.

ПИД Ki – интегральная составляющая ПИД – регулятора.

ПИД Kd – дифференциальная составляющая ПИД – регулятора.

РРГ

Время достижения уставки – время в секундах, если РРГ не выйдет за указанное время на уставку, сгенерируется авария.

Время стабилизации – время в секундах, если давление не стабилизируется за указанное время, сгенерируется авария.

Время блока стабилизации – время в секундах, период между измерениями.

Уставка стабилизации – в процентах от уставки, указывает размер трубки, в которую должно попасть давление.

VF1 ПИД Kp – пропорциональная составляющая ПИД – регулятора.

VF1 ПИД Ki – интегральная составляющая ПИД – регулятора.

VF1 ПИД Kd – дифференциальная составляющая ПИД – регулятора.

VF2 ПИД Kp – пропорциональная составляющая ПИД – регулятора.

VF2 ПИД Ki – интегральная составляющая ПИД – регулятора.

VF2 ПИД Kd – дифференциальная составляющая ПИД – регулятора.

Ионный источник

Скорость увеличения уставки тока ИИ – в процентах, определяет шаг увеличения тока

Скорость регулирования РРГ – в процентах, шаг изменения уставки давления

Время блока стабилизации – время в секундах, период между измерениями.

Уставка стабилизации – в процентах от уставки, указывает размер трубки.

Максимальное значение тока блока – в амперах, максимальный ток блока ИИ.

Уставка скорости подъема тока ИИ – в секундах, определяет скорость увеличения уставки.

Максимальное давление – давление в мм.рт.ст, максимальный предел, до которого можно увеличивать давление РРГ, для достижения необходимого напряжения.

Минимальное давление - давление в мм.рт.ст, минимальный предел, до которого можно уменьшать давление РРГ, для достижения необходимого напряжения.

Магнетрон

Скорость увеличения уставки тока магнетрона – в амперах, определяет шаг увеличения тока.

Уставка скорости подъема тока – в секундах, определяет скорость увеличения уставки.

Время ожидания понижения процента микродуг – в секундах, если процент микродуг увеличился, ожидается понижение микродуг в течении заданного времени. Если понижения микродуг не происходит, уменьшается уставка тока.

Время блока стабилизации – время в секундах, период между измерениями.

Уставка стабилизации – в процентах от уставки, указывает размер трубки.

Максимальное значение тока блока – в амперах, максимальный ток блока.

Уставка процента микродуг для ожидания понижения микродуг – в процентах, превышение данного значения останавливает повышение уставки, до уменьшения процента микродуг.

Уставка процента микродуг для понижения тока – в процентах, превышение указанного значения приведет к уменьшению уставки тока.

Подробнее

Фотоотчет

г. Казань, улица Муштари, д.30

Обратная связь