Курсовой проект по САУ, который был выполнен, сдан и защищён в 2014-м году

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

«Системы автоматического управления технологического оборудования »

на тему:

«Малогабаритная технологическая установка МВТУ-11-1»

Москва 2014 г.

Реферат

к расчетно-пояснительной записке по курсовому проекту:

Системы автоматического управления технологического оборудования

Записка содержит 32 страницы, 17 таблиц.

Ключевые слова:

МАЛОГАБАРИТНАЯ, ВАКУУМНАЯ, ЛАБОРАТОРНАЯ, ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ, ВЧ МАГНЕТРОН, ИСТОЧНИК ИОНОВ

Графические работы в объеме 5 листов А1 выполнены на ПК с помощью программы AutoCAD Mechanical 2012.

Записка выполнена с использованием среды Word.

Целью данного курсового проекта является разработка системы автоматического управления малогабаритной лабораторной установкой.

Задачей проекта является закрепление знаний и умений, полученных в лекционных курсах, а также приобретение навыков разработки структуры машины, как перечня подсистем и элементов машины, способа их объединения в систему и способа взаимодействия.

Курсовой проект содержит следующие подразделы:

1) Комплексная принципиальная схема (КПС) установки, включающая разработку КПС механической части, КПС системы питания и управления.

2) Процессная модель.

Проведен необходимый анализ подсистем установки, разработан алгоритм рабочего цикла установки.

3) Мнемосхема.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ВВЕДЕНИЕ. НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВКИ МВТУ-11-1. 5

2 Устройство установки МВТУ-11-1 и её функционирование. 6

2.1. Общее описание работы установки. 6

2.2. Состав установки. 6

3 Система вакуумной откачки. 7

3.1. Назначение и работа системы.. 7

3.2. Описание элементов системы откачки. 7

3.2.1. Насос спиральный XDS 10. 7

3.2.2. Клапан VAT Series 26428-KA61. 7

3.2.3. Турбомолекулярный контроллер Edwards TIC.. 8

3.2.4. Датчик APG.. 9

3.2.4. Датчик WRG.. 9

3.3. Процессы откачки. 10

3.3.1. Процесс «Форвакуумная откачка» . 10

3.3.2. Процесс «Высоковакуумная откачка» . 10

4 Система напуска. 12

4.1. Назначение и работа системы.. 12

4.2 Описание элементов системы напуска. 12

4.2.1 Регуляторы расхода газа серии EL-FLOW... 12

4.2.2 Отсечной электромагнитный клапан XSA 24 В. 13

4.3 Процесс напуска газа. 13

5 Система перемещения. 15

5.1. Назначение системы.. 15

5.2. Описание элементов системы.. 15

5.2.1. Шаговый двигатель FL42STH.. 15

5.2.2. Программируемый блок управления SMSD-1.5. 15

5.3. Процессы системы перемещения. 17

5.3.1. Процесс «Сканирование» . 17

6 Система ионно-лучевой обработки. 18

6.1. Назначение системы.. 18

6.2 Технические характеристики. 18

Основные технические данные и характеристики источника ионов. 18

Управление блоком питания происходит с помощью PLC по протоколу RS-485. 18

6.3. Процессы системы.. 18

6.3.1. Процесс «Ионно-лучевая обработки. 18

7 Система магнетронного нанесения. 20

7.1. Назначение. 20

7.2. Описание элементов системы снабжения холодной водой. 20

7.2.1. Магнетрон MeiVac 2”. 20

7.2.2. Блок питания Cesar-1310. 20

7.3. Процессы системы.. 20

7.3.1. Процесс магнетронного нанесения. 20

8 Система электронно-лучевого испарения. 22

8.1. Назначение. 22

8.2. Описание элементов системы.. 22

8.2.2. Блок питания. 22

8.3. Процессы системы.. 22

8.3.1. Процесс электронно-лучевого нанесения. 22

9 Система электропитания и управления. 24

9.1. Назначение. 24

9.2. Система электропитания SE. 24

9.2.1. Общий силовой вход SR1. 25

9.3. Система управления SU.. 26

9.3.1. Компьютер рабочего места оператора. 27

9.3.2. Контроллер PLC.. 27

10 Требования к программному обеспечению установки МВТУ-11-1. 30

10.1. Требования к программному обеспечению компьютера рабочего места оператора. 30

Заключение. 32

1. ВВЕДЕНИЕ. НАЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВКИ МВТУ-11-1

Вакуумная малогабаритная лабораторная установки сконструирована на кафедре «Электронные технологии в машиностроении» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Применяется для получения тонкопленочных покрытий в вакууме. Отличительной чертой данной установки является стеклянная цилиндрическая вакуумная камера обеспечивающая наглядность всех проводимых лабораторных работ, а также особая конфигурация основания вакуумной камеры, за счет которой установка имеет большое количество разъемов для подключения технологических источников при малых габаритах системы. Радиальное расположение позволяет использовать все источники в едином вакуумном цикле. Установка имеет в своем составе автономный источник ионов (АИИ), нейтрализатор поверхностного заряда ионного пучка, магнетрон, электронно-лучевой испаритель. Такая конфигурация системы позволяет получать многослойные тонкопленочные покрытия высокого качества с применением ионного ассистирования. Для высоковакуумной откачки используется турбомолекулярный насос nEXT 240D компании Edwards (Великобритания). Дросселирование откачки не предусмотрено. Контроль напуска рабочего газа осуществляется регуляторами расхода газа на 100 и 20 стандартных мл в минуту производства Bronkhorst. Управление вращением заслонки и подложкодержателя выполняется сервоприводами.

Рис. 1. Вакуумная малогабаритная лабораторная установка

Для размещения всех технологических источников предусмотрены следующие разъемы:

Нижний фланец вакуумной камеры:

1. DN63 ISO-KF (2шт.) – источник ионов, магнетрон;
2. DN50 ISO-KF (1 шт.) – ввод вращения для привода заслонки;
3. DN25 ISO-KF (2 шт.) – нейтрализатор источника ионов и порт подачи газа;
4. Фасонное отверстие, которое служит «окном» электронно-лучевого испарителя и одновременно отверстием патрубка откачной системы;

Верхний фланец вакуумной камеры:

1. DN50 ISO-KF (1шт.) – ввод вращения подложкодержателя;
2. DN40 ISO-KF (2 шт.) – токовводы, запасной порт;
3. DN25 ISO-KF (2шт.) – датчик измерения вакуума, запасной порт ;

Рис. 2. Взаимное расположение технологических источников

1. Устройство установки МВТУ-11-1 и её функционирование

2.1. Общее описание работы установки.

Функциональная схема установки представлена в документе К6-2-6.00.00.000КПС.

Для работы с установкой необходимо снять верхний фланец камеры, разместить образцы на подложкодержателе, установить верхний фланец обратно, совместив с риской на нижнем фланце.

После загрузки производится форвакуумная и высоковакуумная откачка и напуск рабочего газа. Первоначально подложка обрабатывается источник ионов, в режиме сканирующего вращения подложкодержателя. Затем подложка переходит к позиции магнетрона, производится нанесение первого слоя материала. Далее подложка переходит к электронно-лучевому испарителю, откачивается рабочий газ и производится термическое нанесение