Курсовая работа: Проектирование САУ для установки контроля электрических параметров и отбраковки СКЛЛ

с2. Описание процессной модели.

В данном курсовом проекте разрабатывается процессная модель автоматического управления для лабораторной автоматизированной установки магнетронного распыления.

2.1 Деление технологии на процессы.

Проведение эксперимента можно разделить на следующие процессы:

1. Загрузка подложек;
2. Откачка механическим насосом;
3. Откачка диффузионным насосом;
4. Напуск газа;
5. Магнетронное распыление;
6. Выгрузка подложек;
7. Программа останова

Проанализируем данные процессы:

1. Загрузка подложек

Загрузка производится вручную после предварительной очистки поверхности.

Критерий начала—готовность подложек к нанесению пленки;

Критерий окончания—закрытие вакуумной камеры.

Ресурсы: конечный выключатель—ВК1.

1. Откачка механическим насосом

Откачка производится насосом НВР-16Д одновременно вакуумной камеры и диффузионного насоса.

Критерий начала—закрытие вакуумной камеры;

Критерий окончания—останов процесса по сигналу оператора.

Последовательность процесса:

• Проверка критерия закрытия камеры ВК1=1;
• Закрытие клапана напуска атмосферы;
• Открытие магистрали откачки вакуумной камеры и диффузионного насоса;
• Подача горячей воды для нагрева камеры с целью повышения эффективности откачки и включение реле расхода воды на камеру;
• Проверка нагрева камеры по отводу воды;
• Включение механического насоса;
• Включение блока вакуумметров ВИТ-1А;
• Проверка давления в камере—при давлении p=1 Па запускается процесс откачки диффузионным насосом;
• Проверка наличия сигнала оператора “Останов”.

Ресурсы:

• Конечный выключатель ВК1;
• Электромагнитные вакуумные вентили: VE1, VE2, VE3, VE4;
• Электромагнитный водяной вентиль V4;
• Гидрореле W3;
• Механический насос ND;
• Блок вакуумметров ВИТ-1А;
• Блок энергоавтоматики PAB.
• Откачка диффузионным насосом.

Откачка производится насосом НВДМ-160 до давления 10^-4 Па.

Критерий начала—давление в вакуумной камере p=1 Па;

Критерий окончания—останов процесса по сигналу оператора.

Последовательность процесса:

• Проверка критерия наличия необходимого для откачки давления p=1 Па;
• Подача холодной воды для охлаждения диффузионного насоса и включение гидрореле расхода воды;
• Проверка охлаждения насоса по отводу воды;
• Включение диффузионного насоса;
• Открытие затвора ЗЭПл-160, соединяющего насос с вакуумной камерой;
• Проверка состояния затвора по значениям конечных выключателей: один—на открытие, другой на закрытие затвора;
• Проверка давления в камере—при давлении p=10^-4 Па запускается процесс напуска рабочего газа в камеру;
• Проверка наличия сигнала оператора “Останов”.

Ресурсы:

• Электромагнитный водяной вентиль V3;
• Гидрореле W2;
• Диффузионный насос NI;
• Блок вакуумметров ВИТ-1А;
• Вакуумный затвор Z;
• Конечные выключатели: BK2, BK3;
• Блок энергоавтоматики PAB.
• Напуск газа

Напуск газов производится при помощи 2 регуляторов расхода газа РРГ-7: один—на аргон, другой—на циклогексан.

Критерий начала—давление в вакуумной камере p=10^-4 Па;

Критерий окончания—останов процесса по сигналу оператора.

Последовательность процесса:

• Проверка критерия наличия необходимого для напуска газа давления p=10^-4 Па;
• Отключение подачи горячей воды для нагрева камеры;
• Проверка отсутствия воды в водяном контуре камеры по гидрореле;
• Включение регуляторов расхода газа P1 и P2;
• Открытие магистралей напуска газов: только аргон, только циклогексан, или аргон и циклогексан одновременно—в зависимости от технологии процесса нанесения пленки;
• Проверка необходимого для процесса распыления давления p=10^-4 Па;
• Запуск процесса магнетронного распыления;
• Проверка наличия сигнала оператора “Останов”.

Ресурсы:

• Электромагнитный водяной вентиль V4;
• Гидрореле W3;
• Регуляторы расхода газа P1 и P2;
• Блок вакуумметров ВИТ-1А;
• Блок энергоавтоматики PAB.
• Магнетронное распыление

Распыление происходит при помощи магнетрона на постоянном токе: U=3 кВ, I=0,2 А. В вакуумной камере на карусели в подложкодержателях размещены подложки. Карусель приводится во вращательное движение при помощи реверсивного двигателя РД-09 с частотой вращения 8,7 об/мин.

Критерий начала—давление в вакуумной камере p=10^-4 Па;

Критерий окончания—останов процесса по сигналу оператора.

Последовательность процесса:

• Проверка критерия наличия необходимого распыления давления p=10^-4 Па;
• Включение мотор-редуктора;
• Подача холодной воды для охлаждения камеры;
• Подача холодной воды для охлаждения магнетрона и включение гидрореле расхода воды на магнетрон;
• Проверка охлаждения камеры и магнетрона по отводу воды через гидрореле;
• Включение магнетрона;
• Проверка соответствия времени нанесения заданному времени, в случае совпадения значений—запуск процесса выгрузки подложек.
• Проверка наличия сигнала оператора “Останов”.

Ресурсы:

• Мотор-редуктор M;
• Электромагнитный водяной вентиль: V1, V3;
• Гидрореле: W1, W3;
• Магнетрон MAG;
• Блок питания магнетрона PS_MAG;
• Блок вакуумметров ВИТ-1А;
• Блок энергоавтоматики PAB.
• Выгрузка подложек

Выгрузка производится вручную, после остановки всех процессов.

Критерий начала—время нанесения равняется заданному времени;

Критерий окончания—выгрузка окончена.

Последовательность процесса:

• Проверка: время нанесения равняется заданному или нет;
• Выключение магнетрона;
• Выключение мотор-редуктора;
• Выключение регуляторов расхода газа;
• Закрытие затвора;
• Проверка состояния затвора по значениям конечных выключателей: один—на открытие, другой на закрытие затвора;
• Закрытие электромагнитных клапанов VE2 и VE4;
• Открытие клапана напуска атмосферы VE1;
• Выгрузка подложек;
• Проверка наличия сигнала оператора “Останов”.

Ресурсы:

• Мотор-редуктор M;
• Магнетрон MAG;
• Блок питания магнетрона PS_MAG;
• Регуляторы расхода газа P1 и P2;
• Вакуумный затвор Z;
• Конечные выключатели: BK2, BK3;
• Электромагнитные вакуумные вентили: VE1, VE2, VE4;
• Блок вакуумметров ВИТ-1А;
• Блок энергоавтоматики PAB.
• Программа останова

Программа представляет собой последовательность сигналов на выключение одних устройств, открытие и закрытие других. В случае, когда останов последовал после выгрузки подложек, программа останова начинает действовать с того момента, где закончилась выгрузка.