本文針對鍍膜的特殊要求，通過分析傳統控制方式的不足，提出了新型的控制方式，即光纖通訊。以成都普斯特真空鍍膜控制系統為例，介紹了該系統的軟硬件配置，工作原理，主要控制功能，應用效果以及光纖通訊在該系統中的應用。

　　隨著時代的進步，從民品到軍品，從商界到科界，真空鍍膜已無處不在。如何簡潔、方便、有效的進行鍍膜已成為不可忽略的方面。當前使用最多的控制方式是模擬式控制，但由于精度低、操作復雜、適用性不強，所以將其改進為數字式控制。

　　數字式控制主要采用485 通訊。由于這種通訊方式的通訊線一般為電纜線或屏蔽雙絞線等，且為電信號傳輸，帶來了三種弊端：（1）當傳輸距離較遠時，電信號傳輸有能量損耗；（2）當傳輸過程中受到較多外界干擾源的影響，抗干擾能力下降。（3）布線繁瑣，占用空間面積大。為克服以上缺點，本系統采用一種新型通訊方式：光纖通訊。

1、光纖通訊原理

　　首先，要在發送端把傳輸的信息發送到激光束上，使光的強度隨電信號的幅變為電信號；然后，調制到激光器發出度（頻率）變化，并通過光纖發送出去；最后，在接收端，檢測器收到光信號后把其變換成電信號，經解調后恢復原信息。具體如圖1 所示。

圖1 光纖通訊原理圖

　　光纖通訊的優點為：

　　容許頻帶很寬，傳輸容量大；
　　損耗小，中繼距離很長且誤碼率很小；
　　重量輕，體積小；
　　抗電磁干擾性能好；
　　泄露小，保密性好；
　　節約金屬材料，有利于資源合理利用。

2、方案設計

2.1、系統構成

　　根據真空鍍膜工藝的要求，建立控制系統如圖2 所示。

圖2 真空鍍膜控制系統圖

　　在本系統中，上位機采用維綸MT8150X 觸摸屏；PLC 采用三菱FX3U- 80M；PLC 擴展模塊采用FX3U- 485- ADP； 溫控儀采用臺達DTA4896型；變頻器采用臺達VFD007E43A 型；真空計采用清華SKY- 90 型；流量計采用PC- 540 型；所有電源和光纖集線器均由普斯特電氣責任有限公司研發。

2.2、系統功能與通訊實現

　　上位機（觸摸屏）為操作站，可下達命令并顯示系統當前狀態，所以作為主站，其分別與3 個站進行通訊。其中，與0 號站觸摸屏采用RS232的信號通訊；與1、2 號站即溫控儀、變頻器采用RS485 的信號通訊。

　　PLC 主要為上位機傳輸數據，并將上位機的命令分配給其負載。同時，PLC 的485 擴展模塊與光纖集線器采用RS485 通訊，以完成發送和接收數據的功能。

　　光纖集線器的作用是將RS485 信號轉為光信號，保證每個負載能夠通過2 路光纖與其正常通訊。

　　真空計控制盒完成將光信號轉換為RS232信號，并與真空計通訊的功能。流量計控制盒完成將光信號轉換為RS485信號，并與流量計通訊的功能。

2.3、軟件實現

　　本系統上位機采用維綸公司推出MT8150 系列專用軟件：EB8000。下位機采用三菱PLC 的梯形圖，具有直觀、可讀性強等特點。

2.3.1、功能介紹

　　由于不同的設備或不同材質，其鍍膜的特性不同，所以，在每臺設備未進入正式鍍膜之前，均需一段時間進行調試工藝。針對這種情況，將系統設計為手動、半自動和全自動三種工藝模式，以適合鍍膜的不同階段的需要。

　　手動模式可實現對所有泵組、閥體、電源和溫控儀、變頻器的單獨操作。并且，系統已嵌入所有保護功能，有效防止誤操作。

　　半自動模式主要為鍍膜的測試階段所設計。其中包含的功能模塊有：粗抽、細抽、清洗、沉積四大部分。每個部分可根據用戶的要求來完成，具有靈活和可用性強的特點。

　　全自動模式主要為實現鍍膜批量生產所設計，將成熟的工藝流程在工藝界面設定完成后，點擊鍍膜鍵即可由系統自動完成鍍膜的所有操作。另外，為防止意外、特殊情況出現，系統中還設置了三個功能按鍵：停機、充氣、待機。停機是將分子泵等所有負載全部按順序關閉；充氣是在產品鍍膜時發現問題或產品鍍膜結束，需打開爐體時使用；待機是設備需進行小型維修，但不影響分子泵正常運行的情況下使用。

2.3.2、界面介紹

　　整套軟件包含多個界面，其相應功能如下：主界面集成了手動、半自動、自動的所有按鍵，并將所有的負載的狀態表現出來，可以直觀有效地監控系統當前運行狀態。

　　系統設定界面起到3 種作用。（1）“屏蔽”作用。當負載（即：電源、流量計、屏蔽罩）出現故障或使用者不希望使用某設備時，可點擊“屏蔽”，此時無論是手動、半自動還是全自動狀態均不會對該設備進行操作。該措施有利于提高系統的可靠性和安全性。（2）記錄負載使用時間。此處負載指靶材和所有泵組。因為負載在使用一定時間后均需維護、保養或檢修，記錄使用時間可提醒操作員當前是否該對此類負載進行保養，該措施可增加設備的使用壽命。（3）運行選擇功能。是對高分子泵和閥的選擇。在清洗和沉積的過程中可選擇是否打開分子泵和高閥，該功能可保證在一臺分子泵出現問題的情況下也不會影響當前系統的運行和鍍膜的完成。

　　工藝設定界面：分為清洗設定和鍍膜設定，實現對清洗過程和沉積過程的區分管理。數據監控界面：分為實時監控和歷史記錄。它們都有趨勢圖和數據報表兩種顯示方式。趨勢圖按顏色、粗細、線形對數據進行區分。數據報表的數據會自屏后面的U 盤中，同時也可選擇用打印機打印。

　　報警界面:當缺少水、電、氣時，系統會出現聲光報警且報警界面自動彈出，直到處理完畢后才可將該界面關閉，而對于電源、流量計等出現未按照設定的參數運行時，系統會自動彈出報警界面，可選擇忽略或處理。具體如圖3 所示。

圖3 界面流程圖

3、結論

　　本文針對鍍膜特有的應用需求，基于使用光纖通訊真空鍍膜控制系統，通過測試與使用，可以穩定正常地運行。其具體的優點表現為：（1）可以有效的遏制電源開啟時對真空計、流量計等負載的干擾（2）系統控制精度高。（3）系統可操作性強，使用方便，系統可根據用戶的不同需要來完成鍍膜的各項功能。（4）系統可記錄鍍膜工藝中的各種數據，用戶可通過對數據的分析，來更好的選擇和完善鍍膜工藝。其具體的應用體現在上海某鍍膜設備廠的設備上，如圖4 和圖5 所示。

圖4 主控制柜圖5 電源柜

參考文獻

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