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1、目錄中文摘要1Abstract21 緒論31.1 磁控濺射鍍膜的現狀與發(fā)展趨勢31.2 磁控濺射鍍膜的原理31.3 設計的主要內容41.3.1 PLC自動化程序控制41.3.2 上位機組態(tài)42 控制系統整體設計方案及硬件選型52.1控制系統整體設計52.2 硬件選型73 PLC與上位機控制系統設計123.1 PLC控制系統設計123.1.1 PLC硬件組態(tài)的選擇方案123.1.2 PLC程序的設計143.2上位機控制系統的設計153.2.1 上位機組態(tài)軟件概述153.2.2 上位機組態(tài)軟件的通訊方案173.2.3 上位機組態(tài)軟件變量設置與畫面組態(tài)17結論22謝辭23參考文獻24附錄24摘要：磁

2、控濺射鍍膜是工業(yè)鍍膜生產中主要的技術之一,尤其適合于大面積鍍 膜生產，具有沉積速度快、鍍件溫升低等優(yōu)點。本次設計主要是以西門 子S7-300和WINCC為軟件開發(fā)平臺。根據系統的工作原理和工藝流程， 通過S7-300程序設計實現對整個磁控濺射鍍膜過程的電氣自動控制。運 用上位機WINCC Siemens系統對其過程進行遠程實時監(jiān)控。實現了上位 機動態(tài)顯示開關量動作、模擬量數據實時采集、遠程保護和故障報警等 功能。文中對控制系統軟、硬件進行詳細的選擇和配置。并利用西門子 PLC和WINCC軟件內部提供的仿真模塊對程序和組態(tài)進行了仿真分析與 系統調試，完成了對磁控濺射鍍膜上位機控制系統的動態(tài)演示。

3、關鍵字：鍍膜機控制系統；PLC；WINCC Abstract:Magnetron sputtering is one of the main technology in coating industrial ,especially for large area deposition,with high deposition rate, low temperature rise.This design is mainly to Siemens S7-300 and WINCC as the software developing platform. According to the workin

4、g principle and process system,we realize electrical automatic control on the magnetron sputtering coating process through the S7-300 program design.Using the computer WINCC Siemens system for remote real-time monitoring of the process.Realize the function of dynamic computer display, alarm switch a

5、ction of analog data real-time collection, remote protection and fault etc.In this paper we make a selection and configuration of hardware and software of he control system.And use the simulation module of Siemens PLC and WINCC software to analyze the program and system. It achieved the dynamic demo

6、 of control system of upper monitorKey Words:Coating machine ；control system ；PLC；WINCC 1 緒論1.1 磁控濺射鍍膜的現狀與發(fā)展趨勢 磁控濺射鍍膜技術是當前廣泛運用的沉積鍍膜技術。由于其沉積速度快、基材溫度低、對膜層損傷小、獲得的薄膜純度高、濺射工藝可重復性好等優(yōu)點，在微電子、光學、材料等領域得到了廣泛的應用。 目前，電氣控制系統在工業(yè)生產中的地位日益凸顯，磁控濺射鍍膜與電氣自動化的進一步聯系是發(fā)展必然的趨勢。1.2 磁控濺射鍍膜的原理 磁控濺射鍍膜的工作原理是指電子在電場的作用下，在飛向基片過程中與氬原子

7、發(fā)生碰撞，產生Ar+離子和二次電子；二次電子飛向基片，Ar+離子在電場作用下加速飛向陰極靶，使靶材發(fā)生濺射。中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜，而產生的二次電子會受到電場和磁場作用它們的運動路徑不僅很長，而且被束縛在靠近靶表面的等離子體區(qū)域內，并且在該區(qū)域中電離出大量的Ar+ 來轟擊靶材，從而實現了高的沉積速率，隨著碰撞次數的增加，最后沉積電子的能量很低，傳遞給基片的能量很小，致使基片溫升較低。磁控濺射是入射粒子和靶的碰撞過程。入射粒子在靶中經歷復雜的散射過程，和靶原子碰撞，把部分動量傳給靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成級聯過程。在這種級聯過程中某些表面附近的靶原子獲得向外運動的足

8、夠動量，離開靶被濺射出來。1.3 設計的主要內容 1.3.1 PLC自動化程序控制 在鍍膜工藝中，PLC系統設計正逐步取代最初的單片機設計?；赑LC系統的性價比較高，我們選擇PLC來設計磁控濺射鍍膜控制系統。其優(yōu)勢如下:系統構成靈活，擴展容易，以開關量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回 路控制；能與上位機構成復雜的控制系統使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發(fā)周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 (3) 能適應各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。1 1.3.2 上位機組

9、態(tài) 上位機的概念屬于計算機集散控制系統的概念。在計算機集散控制系統中，計算機分為各個級別，與現場設備發(fā)生直接關系的計算機屬于下位機，用來控制下位機，或給下位機下達新任務的計算機是下位機的“上位機”。若集散控制系統較大，計算機的級別可能不止兩級，此時上位機還可能有級別更高的上位機對其進行控制或指派任務。 組態(tài)是多種工具模塊的組合，它的含義是實用工具軟件對計算機和軟件的各種資源進行配置，是計算機或軟件按照預先設置的命令，自動執(zhí)行任務，滿足設計者的要求。組態(tài)軟件在目前的工業(yè)環(huán)境的實際運用中扮演著越來越重要的角色。組態(tài)軟件從硬件設計到軟件開發(fā)都具有組態(tài)性，使得系統更可靠、開發(fā)速度更快、開發(fā)難度卻降低。

10、較大規(guī)模的控制系統，基本上都采用了這種組態(tài)系統。組態(tài)軟件的一般步驟：2（1） 建模：根據要求，建立數學模型（2） 設計圖形界面：利用軟件提供的圖庫，適用對應的圖形對象模擬實際控制系統（3） 變量管理：創(chuàng)建數據庫，創(chuàng)建變量表示控制對象的各種屬性（4） 建立動態(tài)鏈接：組態(tài)變量和圖形間的連接，模擬控制系統的實際運行（5） 運行與調試組態(tài)軟件的特點：（1） 實時多任務、接口開放、使用靈活（2） 節(jié)約硬件開發(fā)時間，提高系統可靠性（3） 縮短軟件開發(fā)時間（4） 便于生產的組織和管理 上位機組態(tài)可以實現對現場工作流程的實時監(jiān)控，直觀了解。2 控制系統整體設計方案及硬件選型2.1控制系統整體設計鍍膜工藝流程-

11、程序設計流程對應于PLC編程的邏輯順序和條件控制： 圖2.1 程序設計方框圖工藝步驟：（1） 開啟水電開關，檢查水電安全（2） 啟動鍍膜按鈕（3） 開機械泵、旁抽閥粗抽真空，滿足前級真空度要求時。關閉旁抽閥準備精抽（4） 打開分子泵和閘板閥，精抽真空室。達到真空度要求時，打開通氣閥門，準備煉靶并鍍膜。（5） 鍍膜完成后先關閉閘板閥、分子泵、電磁閥，然后關閉機械泵。（6） 關閉水泵和總電源。開充氣閥，通入氣體，開門取工件。磁控濺射鍍膜工藝過程的要求如下：1控制系統上位機以WINCC為平臺，完成對鍍膜機的PLC的遠程控制，實現對真空度（真空室的工作壓強為10.001Pa，前級工作壓強為1001Pa

12、。）、各靶電源電壓、電流(工作電流20A50A;工作電壓400600V)、水溫(080)、氣體流量等模擬量的采集，實現對靶電源、流量控制計等執(zhí)行元件的自動控制。32. 利用上位機動態(tài)顯示開關量的動作狀態(tài)、模擬量的實時采集數據、濺射工藝運行的進展情況等內容。3.加入遠程的控制保護功能,故障報警等功能。根據鍍膜工藝流程確定控制系統對象分析如下： 數字量輸入15個:總電源開關、水泵開關、鍍膜啟停開關、PLC模塊極性信號、機械泵、旁抽閥、電磁閥、分子泵、閘板閥、靶電源、截止閥、氧氣閥、氬氣閥、充氣閥、門開關 數字量輸出13個:水溫報警、氣體質量流量報警、機械泵、旁抽閥、電磁閥、分子泵、閘板閥、靶電源、

13、截止閥、氧氣閥、氬氣閥、充氣閥、門開關 模擬量輸入7個：前級真空度、真空度、回水溫度、氧氣質量流量、 氬氣質量流量、靶電源電壓、靶電源電流 模擬量輸出7個：前級真空度、真空度、回水溫度、氧氣質量流量、氬氣質量流量、靶電源電壓、靶電源電流2.2 硬件選型控制方案的選擇：控制方案比較項目單片機工控機PLC可靠性最不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定可擴展性開發(fā)成本高、周期長開發(fā)成本高、周期長開發(fā)成本高、周期長維護困難困難簡單（自診斷）抗干擾性專門設計專門設計無需專門設計功能用戶可以實現各種復雜控制、功能較強用戶可以實現各種復雜控制、功能較強用戶可以實現各種復雜功能特點不可靠、便宜可靠性改善、便宜可靠、略貴操作人機對話

14、不友善類似通用計算機觸摸式操作終端 表2.1 控制方案的比較 單片機系統就是采用目前市場上的單片機CPU及其外圍芯片，根據不同系統設計的電路板，最終設計成為一臺建議的計算機系統，然后編輯程序完成所需要的控制要求。 所謂工控機就是工業(yè)控制計算機系統，在此基礎上設計程序達到控制要求。PLC即可編程控制器，是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。在其基礎上，設計程序達到控制要求。這種形式在目前的工業(yè)現場應用最廣泛。 在自動控制中，PLC、單片機、工控機承擔著重要角色，是實現控制功能的重要載體，三者在功能上即有交叉又有不同，這樣在應用上三者就會出現相同與不同之處，不同的方案就會有不同

15、的最佳選用方法。本次設計，根據上表選用可靠、穩(wěn)定、性價比較高的PLC。4PLC類型的選擇：品牌比較項目三菱西門子日本德國編程直觀易懂、指令多比較抽象、指令較少優(yōu)勢在于離散控制和運動控制、有專用的定位指令、可實現某些復雜控制在于過程控制和通信控制、模擬量模塊便宜且程序簡單不足模擬量模塊昂貴且復雜、通訊功能相對薄弱無專用指令、程序復雜、控制精度不高適用側重于動作控制和某些有伺服或步進要進行定位控制的設備等溫度、電流等較多模擬量需要處理的設備、現場有很多儀表的數據要用通信進行采集的設備等表2.2 三菱與西門子PLC比較 從三十多年前PLC研制成功到當前，其應用已在控制系統領域占據主導地位。而且形成了

16、一個巨大的市場。各種PLC具有不同的特點，美國與歐洲的PLC技術差別性較大，日本PLC技術是從美國引進，對美國的PLC技術具有一定的繼承。上表對國內市場占有率比較高的兩種PLC進行了比較，基于本次設計的控制工藝流程中需要處理模擬量輸入輸出，因此選用西門子的S7-300系列PLCPLC通訊方式的選擇通訊方式比較項目MPIPROFIBUS工業(yè)以太網拓撲結構總線型邏輯拓撲環(huán)星型、線型、環(huán)型應用場合通信速率：默認187.5kbps；數據包122字節(jié)DP：現場級PA：過程自動化FMS：車間級監(jiān)控網通信速率：10、100Mbps、數據量為8kb、ISO、TCP通訊方式GD、無需組態(tài)鏈接、需組態(tài)鏈接FMS、

17、FDCDP、PAISOTCP網絡結構單元級、現場級單元級、現場級單元級、管理級適用范圍小范圍、少數站點間通訊中等規(guī)模、中小量數據通訊大量數據、長距離通訊優(yōu)勢并行規(guī)模上可伸縮性很強全球數字化通信、分布式控制協議開放、通信速率高、支持冗余不足效率低、不直觀傳輸速率較低、各種此案長總線不兼容實時性、可靠性較差表2.3 三種通訊方式的比較 S7-300的通信分三層網絡結構。現場設備層（現場層）的功能是連接現場設備。這一層主要使用AS-I網絡。車間監(jiān)控層（單元層）的功能是用來完成車間主設備之間的連接，實現車間級設備的監(jiān)控。工廠管理層（管理層）的功能是用來匯集各車間管理子網，通過網橋或路由器等連接的廠區(qū)骨

18、干網的信息于工管理層。5 MPI是多點接口的簡稱，S7-300集成了MPI通信協議和MPI物理層RS-485接口。PLC通過MPI可以同時連接Step7編程器、計算機、人機界面和其他S7。MPI可以完成車間設備之間的連接。是用于車間級監(jiān)控和現場層的通信系統。 S7-300/PLC可以通過通信處理器或集成在CPU上的Profibus-DP接口連接到Profibus-DP網上。帶有Profibus-DP主站/從站接口的CPU能實現高速和使用方便的分布式I/O控制。Profibus的物理層是RS- 485接口。最大傳輸速率為12MBit/S，最多可以與127個節(jié)點進行數據交換。PROFIBUS通信網

19、絡可以用來完成車間主設備和現場層之間的連接6 工業(yè)以態(tài)網用于工廠管理層和單元層的通信系統。用于對時間要求不太嚴格，需要傳送大量數據的場合。西門子的工業(yè)以態(tài)網的傳輸速率為10M /100M Bit /S，最多可以達 到1024個網絡節(jié)點，網絡的最大范圍為150Km。鑒于對于實時性和可靠性的考慮，在這里我們選用現場總線。上位機組態(tài)軟件的選擇：軟件比較項目InTouchWINCCCimptcity圖形及組態(tài)方案美觀性較差粘貼位圖繁瑣控件不健全圖庫有限不支持AutoCAD圖形格式易于擴展功能功能最強大圖庫豐富支持畫面到畫面的顏色漸變數據點管理數據型較少數據類型相對較多數據類型較少網絡功能基于工程基于工

20、程基于工程通信功能擁有幾乎所有的硬件接口支持的硬件有限支持的硬件有限表2.4 組態(tài)軟件比較 所謂組態(tài)軟件，是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們基于自動控制系統監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法。其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能。組態(tài)軟件支持各種工控設備和常見的通信協議，并且提供分布式數據管理和網絡功能。7 目前世界上不少專業(yè)廠商包括專業(yè)軟件公司和硬件/系統廠商生產和提供各種組態(tài)軟件產品。上位機組態(tài)軟件的選擇有很多種，其中以國外產品占主導地位。上表選用了國外三種上位機組態(tài)軟件進行了比較，基于軟件的功能性

21、差異不明顯和與PLC間的配套問題，本次設計選擇西門子公司的WINCC組態(tài)軟件。3 PLC與上位機控制系統設計3.1 PLC控制系統設計 3.1.1 PLC硬件組態(tài)的選擇方案數字量輸入輸出模塊選型： 數字量輸入信號4個:總電源開關、水泵開關、鍍膜啟停開關、PLC 模塊極性信號 數字量輸出信號13個:水溫報警、氣體質量流量報警、機械泵、旁 抽閥、電磁閥、分子泵、閘板閥、靶電源、截止閥、氧氣閥、氬氣閥、充氣閥、門開關 在控制系統中有4個數字量輸入信號、13個數字量輸出信號，保留10%20%的余量。 數字量輸入信號： （取16點） 數字量輸出信號： （取16點）選擇： 數字量輸入模塊：1個6ES7 3

22、21-1BHOO-OAAO 數字量輸出模塊：1個6ES7 322-8BHOO-OABO模擬量輸入輸出模塊選型 模擬量輸入6個：前級真空度、真空度、回水溫度、氣體質量流量、靶電源電壓、電流 模擬量輸出4個：前級真空度、真空度、回水溫度、氣體質量流量在控制系統中有6個模擬量輸入信號、4個模擬量輸出信號，保留 10%20%的余量 模擬量輸入信號： (取8點） 模擬量輸出信號： （取4點） 選擇： 模擬量輸入模塊：1個6ES7 331-1KFOO-OABO 模擬量輸出模塊：1個6ES7 332-5HDOO-OABO8 模塊連接圖：圖3.1 數字量模塊連接圖3.2 模擬量模塊接口3.1.2 PLC程序的

23、設計 磁控濺射鍍膜控制系統的PLC設計中，PLC程序的邏輯順序按照先前擬定的程序框圖設計，滿足控制系統的設計要求。（1）數據采集 磁控濺射鍍膜工藝中需要采集真空度、回水溫度、氣體質量流量、靶電源電流、靶電源電壓等數據，經過PLC內部A/D轉換處理，存儲在PLC數據地址，用于程序運行掃描過程中的調用與處理。（2）數據監(jiān)測 數據監(jiān)測要求： 1、前級真空度與真空度的實時監(jiān)測，滿足工藝要求 2、回水溫度不得超過40攝氏度 ，顯示報警 3、氣體質量流量要低于80SCCM，顯示報警（3）程序設計、運行與調試 工藝運行程序是PLC控制系統的重點。在設計中，采用西門子公司提供 的step7軟件編寫S7-300

24、梯形圖運行程序。運行程序需要采集實時數據，控制運行時間和回水溫度等模擬量。在外界給予設定的運行動作后，能實現整個流程的自動運行，完成設計要求。由step7自帶的仿真系統，能夠在實際運行前調試整個運行程序，方便查錯與修改。93.2上位機控制系統的設計 3.2.1 上位機組態(tài)軟件概述 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統（Distributed Control System簡稱DCS）的出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統軟件。譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（數據采集與監(jiān)視控制）。

25、它是指一些數據采集與過程控制的專用軟件。在工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統具有的優(yōu)勢日趨明顯。在PC技術向工業(yè)控制領域的滲透中，組態(tài)軟件占據著非常特殊而且重要的地位。11 組態(tài)軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協議，并且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。西門子公司的WINCC軟件是西門子在自動化領域中先進技術與Microsoft的功能相結合的產物。它是用于個人計算機的

26、人機界面。WINCC是通用的應用程序，適合所有工業(yè)領域的解決方案；多語言支持，全球通用 ；可以集成到所有自動化解決方案內；內置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展，采用開放性標準，集成簡便；集成的Historian 系統作為IT 和商務集成的平臺；可用選件和附加件進行擴展 ；“全集成自動化” 的組成部分，適用于所有工業(yè)和技術領域的解決方案。它集成了SCADA、組態(tài)、腳本語言和OPC先進技術，為用戶提供了Windows操作系統環(huán)境下使用各種通用軟件的功能，它繼承了西門子公司的全集成自動化產品的技術先進和無縫集成的特點。 WINCC運行于個人計算機環(huán)境，可以與多種自動化

27、設備及控制軟件集成，具有豐富的設置項目、可視窗口，使用方式靈活，功能齊全。用戶在友好界面下進行組態(tài)、編程，形成所需的操作界面、監(jiān)控畫面、報警畫面和趨勢曲線等。操作環(huán)境形象直觀、軟件設計周期短、工作效率高。WINCC整體開放，可以方便的與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機界面，也可將WINCC作為系統擴展的基礎，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應用系統圖3.3 WINCC操作界面上位機組態(tài)軟件項目開發(fā)與組態(tài)環(huán)境：為了開發(fā)和組態(tài)項目，WINCC提供了一組特殊編輯器，由WINCC的瀏覽器訪問這些編輯器。每一個編輯器可以對WINCC某一個專門的子系統進行組態(tài)。WINCC主要的子系統：（1）圖

28、形系統：用來建立顯示圖形的編輯器（2）報警系統：組態(tài)報警（3）歸檔系統：對指定的數據進行歸檔（4）報告系統：編輯建立一個報告格式（5）通信系統：能直接在WINCC的瀏覽器中進行組態(tài)，所有的組態(tài)數據都存儲在CS的數據庫中上位機組態(tài)軟件的實時運行任務（1）讀取存儲在CS數據庫中的數據（2）顯示實時狀態(tài)（3）與自動化系統通信（4）對例如模擬量與報警時間等實時數據進行歸檔（5）過程實時運行 3.2.2 上位機組態(tài)軟件的通訊方案 WINCC使用變量管理器來處理變量的集中管理，此變量管理器不為用戶所見。它處理WINCC項目產生的數據和存儲在項目數據庫中的數據。在WINCC運行系統中，它管理WINCC變量。

29、WINCC的所有應用程序必須以WINCC變址的形式從變址管理器中請求數據，這些WINCC應用程序包括圖形運行系統、報警記錄運行系統和變量記錄運行系統等。 WINCC變量管理器管理運行時的WINCC變量。它的任務是從過程中取出請求的變量值。這個過程通過集成在WINCC項目中的通訊驅動程序來完成。通訊驅動程序利用其通道單元構成WINCC與過程處理之間的接口。在大多數情況下，到過程處理的基于硬件的連接是利用通訊處理器來實現的。WINCC通訊驅動程序使用通訊處理器來向PLC發(fā)送請求消息。然后，通訊處理器將回答相應消息請求的過程值返回到WINCC管理器中。12建立WINCC與PLC間通訊的步驟：（1）、

30、創(chuàng)建WINCC站與自動化系統間的物理連接。（2）、在WINCC項目中添加適當的通道驅動程序。（3）、在通道驅動程序適當的通道單元下建立與指定通訊伙伴的連接。（4）、在連接下建立變量。本次設計采用現場總線連接，連接步驟如下：1、打開WINCCExplorer，右鍵變量管理，添加新的驅動程序2、新建一個S7連接，在驅動程序中新建一個現場總線連接3、設置參數，完成連接3.2.3 上位機組態(tài)軟件變量設置與畫面組態(tài) 創(chuàng)建新連接外部變量只能在與自動化系統連接的基礎上創(chuàng)建。如果還沒有需要的連接，必須首先創(chuàng)建該連接。先決條件必須安裝所需要的通訊處理器和相關的硬件驅動程序。還必須安裝期望的通訊驅動程序創(chuàng)建于PL

31、C連接的外部變量步驟：在新建的驅動鏈接中新建一個變量組，方便將同一個項目中數據統一管理（2）在新建的變量組中新建變量,設置屬性 在用于通道單元的彈出菜單中選擇“新建驅動鏈接”，在“常規(guī)”標簽中，輸出WINCC項目中唯一的連接名稱。打開“屬性 ”，打開“接參數”對話框，設置連接的參數，在“常規(guī)”“名稱”域中，填寫項目中唯一的連接變量名稱。設置變量數據的類型，單擊“選擇”打開“變量屬性對話框，在AS中設置變量的地址區(qū)域。（3） 創(chuàng)建變量完成 圖3.4 變量表 WINCC軟件的畫面設置和組態(tài)，是為了創(chuàng)建一個操作現場畫面，模擬實際的工藝流程。在WINCC圖形編輯器中創(chuàng)建一個畫面，可以從軟件自帶的圖庫中

32、選擇適合的相應圖形來表示實際的現場設備，也可以從界面里的對象調色板和樣式調色板中選擇圖形。 當圖形界面創(chuàng)建完成后，需要將設置的圖形與先前建立的外部變量組態(tài)在一起。已設置的外部變量是與PLC的控制對象對應的，反應了PLC對現場實際操作的工藝流程的控制。將圖形界面與外部變量建立連接，磁控濺射鍍膜的整體工藝就以直接、形象的畫面呈現在上位機上，便于操作人員的觀察和對鍍膜過程的監(jiān)控。本次設計建立了主界面與5個子界面共6個畫面的組態(tài)。以下是磁控濺射鍍膜主界面與鍍膜設備子界面的設置：主界面：圖3.5 主界面靜態(tài)顯示 圖3.6 主界面動態(tài)顯示上面是鍍膜主顯示界面在靜態(tài)和動態(tài)情況下的狀態(tài)。主界面中主要分為兩個模

33、塊，界面左半邊為模擬量報警設置，界面的右半邊主要是開關量控制動態(tài)顯示的設置。當程序運行時，鍍膜主界面反應了現場設備的運行狀況：開關量的開閉狀態(tài)，實時工藝流程與數據采集、監(jiān)控報警等，使得操作人員對工藝過程有一個直觀的了解。例如：當設備界面中與圖像建立組態(tài)連接的PLC控制的對象開始動作時，設備界面中圖形也同時跟著顯示顏色的動態(tài)變化，主界面相對應的顯示也發(fā)生同步動作。鍍膜設備子界面：圖3.7 鍍膜靜態(tài)顯示圖3.8 鍍膜動態(tài)顯示 鍍膜設備界面是對鍍膜系統的設備模擬，界面中圖形與PLC控制對象間建立了連接，實時動態(tài)的反應控制對象的動作狀態(tài)。當控制對象，例如，閥門或者泵工作時，對應的圖像會動態(tài)閃爍或發(fā)生顏

34、色變化以顯示狀態(tài)的改變。如圖3.8,，各個閥門開啟工作，顏色由白色變?yōu)樗{色；機械泵、水泵等閃爍。與靜態(tài)顯示對比，直觀的反應了自動控制的過程。測量與報警子界面的設置：圖3.9 前級真空度數據采集圖3.9真空度數據采集圖3.9 回水溫度數據采集圖3.9 氣體質量流量數據采集 上位機報警與監(jiān)控界面為4個子界面，分別對應的控制對象為前級真空度、真空度、回水溫度、氣體質量流量。在每個子界面中都設置了一個棒圖、一個實時曲線圖和一個輸入輸出域，他們連接同一個變量。運行時，共同顯示該模擬量的變化。棒圖為不同范圍的輸入數據數值組態(tài)了不同的表示顏色，以區(qū)分工藝流程的階段。在界面的左上角有一個返回按鈕，點擊回到主界

35、面。上位機界面由WINCC主界面與5個子界面組成，共同顯示PLC的電氣自動化的控制過程中的各個部分的狀態(tài)，對流程中的控制對象做了具體的圖形或數據顯示組態(tài)，使得整個顯示界面能夠直觀、形象的反應控制系統。結論本次設計是對磁控濺射鍍膜上位機控制系統的組態(tài)設計。編輯梯形圖程序，選擇西門子S7-300PLC對工藝現場進行控制，并選用與其配套的西門子WinCC組態(tài)軟件進行上位機組態(tài)，實現了實時監(jiān)控整個操作流程的控制要求。設置了模擬量報警和動態(tài)曲線顯示等功能，使得操作人員能夠更加方便、直接的觀察到鍍膜過程的進行。設計的理論重點是對整個工藝過程的了解。畫出程序方框圖，分析控制對象和對于控制對象的控制要求。在這

36、個的基礎上，進行了硬件的選型。通過與單片機和工控機比較，我們選擇了西門子的S7-300PLC系列作為控制方案，通過現場總線與設備和上位機WINCC軟件間進行連接、組態(tài)。在PLC的硬件組態(tài)中，根據控制對象的數量選擇了適合的數字量模塊與模擬量模塊。依據程序方框圖，自己編輯PLC的梯形圖程序，利用自帶的仿真軟件進行驗證和修改。上位機組態(tài)軟件設置變量管理，與PLC控制對象間建立對應關系。創(chuàng)建圖形畫面，與設置變量實現連接，動態(tài)顯示PLC控制對象的狀態(tài)或數據變化。通過畫面的設置和組態(tài)，顯示采集的數據、工藝過程的進展與狀態(tài)報警等。使得整個鍍膜工藝過程直觀、形象的呈現在操作人員的面前。謝辭 本次設計經過了幾個

37、月的資料收集、工藝分析、程序編寫與寫作論文，終于最終完成。這是我第一次真正的將在整個學校期間學習的理論知識運用到解決實際的問題上。是對我在學校學習期間的一個整體的檢驗；促進我發(fā)現問題，運用理論知識解決實際問題的能力的提高。整個設計是在陳長崎導師的細心指導和汪根生學長、唐紅軍學長的幫助下完成的。陳老師對待設計嚴肅、嚴謹、認真的治學態(tài)度給我留下了深刻的印象。汪學長和唐學長對我耐心的輔導讓我非常的感激。另外也要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎。 參考文獻1.余雷聲.電氣控制與PLC應用M.北京：機械工業(yè)出版社.2000.18-40

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