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2019 年 第 2 期
Low-E玻璃也叫做低辐射镀膜玻璃，其对于1.0 ~40 μm 罗茨泵直接坐在旋片泵上形成一个泵组，真空蝶阀位于罗茨泵范围波长的远红外线，能够基本完全反射、低二次向外辐射低和分子泵之间，在每个工艺节拍内真空蝶阀一直处于开启状[1][2]态。过渡室C3/C5和镀膜室C4由1台干式螺杆泵+2台罗茨泵+分子吸收，将远红外辐射热传递有效阻隔。喻寿益提出用真空度-4泵以及真空管道和真空阀门组成，2台罗茨泵带有变频器，用以检测表PG判断腔体的真空度，这种真空检测表的测量范围为103提高抽气速率，采用并联设计最终串联干式螺杆泵，真空蝶阀~10 mbar，只能够粗真空测量，常安装于大气区与真空区之位于罗茨泵和分子泵之间。
间。而分子泵是一种精密的真空泵，它需要一定的真空度才可[3] 1.2 真空泵运行策略
以启动，常采用CG、IG检测真空区的真空度。曹帅只对泵组首先要用C1/C7旋片泵对整个腔体进行粗抽真空，因为腔体采用了顺序启动，然而在实际应用中，进片室与大气区之间频初始处于大气状态，要以最快的速度使腔体内大部分空气排繁的抽空再破空，真空度发生剧烈变化，泵组的工作顺序也在[4]出，必须使
用功率大、抽速快的泵，迅速把整个腔体真空度提不断改变。王晓晨采用两台S7-300PLC作为系统的控制器，不高到罗茨泵启动的要求。然后利用C1/C7旋片泵抽真空达到一定能满足对整条生产线的控制。针对上述问题，本文提供一种基水平时开启对应的罗茨泵，使腔体的真空度进一步提高，当真于PLC的真空控制系统的设计方法。采用先进的控制系统和网络-2空度达到10mbar后开启其余前级泵，等待各泵进气端管路真空结构，Wincc作为上位机，重点分析了真空环境的组成、真空泵度与腔体真空度一致时打开对应前级阀，同时关闭各个腔室门组的优化设计以及控制系统。
王晓晨阀。最后等待分子泵启动压力到达后启动分子泵，至此所有泵1 真空环境控制系统组成-6都已经启动完毕，等待真空度进入10mbar后完成抽空过程。整1.1 真空环境组成
-6个过程时长大约在10小时左右。
Low-E玻璃真空镀膜装备一般要求本底真空小于5×10mbar，-7 1.3 气体隔离装置
腔体漏气率小于1×10 mbar.l/s，腔体的真空度直接影响磁控溅气体隔离装置布置在过渡室以及镀膜室，分上下两部分。射过程中镀膜材料（即靶材）对浮法玻璃表面的依附程度。
过渡室中的气体隔离装置用以隔离缓冲室和镀膜室的气压，防真空环境控制系统主要由以下几个部分组成：真空腔体、止打开缓冲室和过渡室之间的翻板阀时对镀膜室气压的冲击。真空泵组、气体隔离装置
、真空检测元件、破空装置以及阀门镀膜室中的气体隔离装置主要布置在分子泵盖板下部，一方面等设备。其中真空泵组包括：旋片泵、螺杆泵、罗茨泵、分子防止镀膜区气压不均而造成气流窜动，另一方面阻止相邻阴极泵。真空环境控制系统中所有的真空泵均受PLC控制，真空泵组位工艺镀膜时工艺气体和溅射物的互窜而造成的污染。
控制的镀膜腔体是由C1~C7组成，如图1所示。
2 真空环境测量及破空操作2.1 真空信号的采集与计算
Low-E玻璃真空镀膜在磁控溅射工艺上对设备真空度要求较高，一方面是对真空制备工艺要求，另一方面是对数据采集-6与处理的。在镀膜室C4内，真空度小于5×10 mbar，在真空泵
组中只有分子泵可以达到要求。
图1 镀膜腔体
该系统对高精度模拟量通道进行数据采集，分辨精度可达进片室C1和出片室C7泵抽系统由旋片泵+罗茨泵以及真空13位，真空度测量装置选用的是第三方厂家的真空规，按照不管道和真空阀门组成。罗茨泵采用水平安装方式，并采用特殊同使用环境采用了皮拉尼规(PG)、复合电离规(IG)和电容薄膜规处理的旁通阀设计，以提高泵的耐冲击性能。缓冲室C2/C6泵抽(CG)。根据制造商提供的计算公式，压力和电压的关系可通过
系统由旋片泵+罗茨泵+分子泵以及真空管道和真空阀门组成，
μm 基于PLC的Low-E玻璃磁控溅射真空控制系统
◇安徽理工大学机械工程学院 张申宇 凯盛重工有限公司 罗松松 中国建材国际工程有限公司 王 程
-6针对Low-E玻璃在磁控溅射过程中镀膜腔体真空度小于5×10 mbar的要求，本文提出一种基于PLC控制泵组运行策略的抽真空方法，采用S7-400PLC作为控制系统主体，Wincc平台作为过程监视系统，真空规对腔体内的真空度信号进行采集并反馈到PLC内部，控制泵组按一定顺序启动。实际应用表明该控制系统能够达到生产Low-E玻璃所需真空环境的标准，并且运行稳定，保障了磁控溅射区域真空度的稳定性。
已下公式进行换算：
台S7-400PLC和两台工业电脑，工作人员通过电脑操作界面监
皮拉尼规(PG)：U=C+1.286*log P （单位mbar，C=6.143） 控 程序，PLC通过运行程序实现对整条生产线的控制。
10真空控制系统是整个生产线控制系统的一部分，主要是 （1）PLC通过A/D模块将真空表值读取出来并转换成为气压值，反馈复合电离规(IG)：U=0.75*（log P-C）+7.75（单位mbar，10到PLC内部，执行逻辑语言，在合适的真空度范围按一定顺序启C=0） （2）
动旋片泵、罗茨泵和分子泵。除此之外，PLC控制程序还应该包2.2 破空操作
括系统急停、电源供电状况、电机温度、油温报警、水流量报破空是对腔体内冲入大气，使腔体内部真空环境重新转变警、管道阀状况等诸多因素。
为大气状态的过程。生产过程中玻璃不断在C1-C7腔体内部和外 3.2 Wincc界面开发
部往来，因此在进出片区域会频繁的抽空再破空，不断循环。[5]整个生产线上各个环节需要实时监测与预警。基于Wincc7.0此外在设备维护期间、更换靶材时也必须对整个腔体进行破平台，开发具有良好的人机界面功能。图3为真空控制系统主界空。
面。界面上关于真空泵的颜，绿代表真空泵已经打开运设备维护、更换靶材时对整个腔体的破空比较简单，PLC程行，灰代表真空泵尚未运行。单击界面中真空泵图标，在界序按照腔体从外到里的顺序依次破空，当然在满足一定的条件面上的特定位置会出现相对应的操作对话框，通常情况下对话下进行，程序也对此进行了限定。
框中会有“启动”，“停止”，“I”，“ok”字样的图标按正常生产过程中的破空只针对进片区C1和出片区C7，破空钮，如果该泵满足启动条件，那么“启动”按钮将展现使能状模式分为空气和干燥空气模式。空气模式是利用大气环境给真态，这时工作员通过点击启动按钮手动启动对应真空泵。如果空腔体里注入空气；干燥空气模式是利用事先装载压力罐中的该泵尚不满足启动条件，启动按钮将呈现灰非使能状态，此压力干燥空气对腔体进行破空，其优点在于干燥空气中不含时操作员可以通过单击“i”图标按钮显示相关帮助信息，查看水。水的存在会影响抽真空效果，使用干燥空气破空后对下一启动或关闭的条件。
次抽真空起到了提高效率的作用，同时压力干燥空气对破空的分子泵除了正常启动停止外，多了一个待机功能，如果点速度也会有一定的提升。图2为破空原理图。
击待机按钮，则分子泵则会降低转数运行，切换为最大转数的一半。C4溅射区的分子泵，则可以通过点击对应盖板按钮进入分子泵控制对话框，然后勾选所要运行的分子泵复选框后单击启动按钮。
图2 破空原理
图3 真空控制系统主界面
1-进/出口室；2、3、4、5、6-气动蝶阀；7、8-气动角阀；9、4 结语
10-破空装置；11-干燥压缩气罐。
鉴于磁控溅射过程需要达到较高的真空度，因此本文采用当外界大气较为干燥，且可直接用外界大气对进出口区域PLC和WinCC组态的方法设计了泵组运行策略，实际应用表明，进行充气时，则关闭气动蝶阀BV5(6)，打开气动蝶阀BV3(4)、该控制系统能够达到生产Low-E玻璃所需真空环境的标准，提BV4(5)，打开气动蝶阀BV1(2)、BV2(3)，直到腔室内部达到大高了企业的生产效益。
气压，则充气结束。
放入干燥压缩空气干燥压缩空气按照一定的时间通过一个储气罐的管路系统进入破空系统。当外界大气较为潮湿，且不[1] 张欣，杜震宇.低辐射镀膜玻璃节能效果评价方法探讨[J].可直接用外界大气对进/出口室进行充气时，则需用干燥压缩空中国建材, 2004(11):48-49
气对进/出口室进行充气。此时，关闭气动蝶阀BV3(4)、[2] 喻寿益，凌云，宋东球.基于S7-400PLC的镀膜玻璃生产线BV4(5)，打开气动蝶阀BV1(2)、BV2(3)，打开气动蝶阀 BV5(6)控制系统[J].控制工程, 2009,16(6):655-658
进行充气。当真空检测元件检测出进/出口室内部气压接近大气[3] 曹帅，詹跃东，郝向东.基于PLC和WinCC的玻璃镀膜控制压时，此时打开气动蝶阀BV3(4)、BV4(5)，以防止腔室内部压系统优化设计[J].工业控制计算机,2014, 27(5):59-61
力过高，延迟一定时间后关闭气动蝶阀 BV5(6)，待进/出口室内[4] 王晓晨，朱钊.基于S7-300PLC镀膜控制系统的设计与应部压力与外界大气压平衡时，则关闭气动蝶阀BV1(2)、BV2(3)，用[J].制造业自动化, 2014(3):146-149
充气结束。
[5] 马天兵，张申宇，陶新民.基于PLC和组态的多条带式输送3 真空控制系统设计机集控系统[J].煤矿安全,2018,49(11):99-102
3.1 系统总体设计
基金项目：安徽省重大科技专项（16030901003）。
软件的开发基础是基于西门子STEP7和Wincc平台，采用两
【参考文献】
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