基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于CAN总线的真空镀膜蒸发源控制装置及其控制方法，该控制装置的主控制器包括微控制器、开关量调理模块、开关量输出驱动模块、模拟量输入调理模块、模拟量变换输出模块、CAN总线接口模块等。本装置在运行时能够对真空镀膜设备蒸发源进行全自动监督控制，保证蒸发功率的控制精度和稳定性，提高镀膜质量。所述的主控制器能够通过CAN总线实时获得管理计算机的控制命令和目标值，采集蒸发源主回路二次侧负载电流、电压和报警信息，根据预置的控制程序和算法进行分析计算，通过调节蒸发源主回路一次侧的电流电压，而对蒸发源负载功率进行调节。所述的主控制器在使用时还能够将蒸发源当前状态信息和电量信息上传给管理计算机。

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法
本专利技术涉及一种真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法，特别是涉及一种基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法。
技术介绍
蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质以及得到不易热分解的化合物膜的特点。蒸发镀膜设备是一种通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面上的设备。蒸发镀膜设备也称为真空镀膜机或者真空镀膜系统。蒸发镀膜设备包括真空罩（也称为真空镀膜室）和抽真空系统，还包括设置在真空罩中的基片和蒸发源。基片位于蒸发源上方。基片就是待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等。蒸发源是用来加热膜材使之气化蒸发的装置。所述的膜材就是蒸发物质，蒸发物质通常为固体金属（例如铝）和化合物。蒸发源有三种类型。①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质。电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料；②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质；③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000℃）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。蒸发源是真空镀膜设备的核心组件。真空镀膜设备根据设备规格大小配置数量不等的蒸发源。蒸发源控制的自动化程度、精度和稳定性是关系镀膜效率、薄膜质量的关键因素之一。现有的蒸发源控制系统采用手动调节或计算机集中控制两种方式。其中的手动调节方式是直接开环控制负载电压或电流，且由操作人员直接判断控制量的给定值。这种方式使得镀膜工艺严重依赖于操作人员的经验与技术水平，从而导致工艺稳定性较差、生产效率较低，产品品质也得不到根本保证。计算机集中控制方式，使用在蒸发源数量较少的设备上时有优势，若在蒸发源数量较多的大型真空设备上采用集中控制，将会出现接线复杂、信号易受干扰等问题。目前也有采用总线结构的调节器来控制蒸发源，但通常只停留在对单个控制量进行反馈控制的水平，不能实现多变量的闭环控制，关键是没有配置必要开关量的控制接口，从而不能从根本上解决大规模蒸发源的分布式控制问题。例如，中国专利文献CN1327082A（中国专利申请号00110495.0）就公开了一种真空镀膜计算机控制装置，其中所提到的基片加热监控及退出模块就属于上述情况。另外，到目前为止尚未见到将CAN总线分布式控制网络用于真空镀膜设备蒸发源控制的报道。CAN总线即为控制器局域网（ControllerAreaNetwork，CAN），是一种多线路网络通信系统。该系统的核心是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN总线的应用中由CPU系统、CAN控制器和CAN收发器三个部分构成。CPU通过外部总线向CAN控制器的发送寄存器写入发送数据，或者读取CAN控制器的接收寄存器，来控制CAN控制器完成数据的收发功能；CAN控制器能够按照CAN总线的时序接收发送数据；CAN收发器能够把来自CAN控制器的逻辑电平（CANTX、CANRX）转换为CAN总线所要求的差分信号（CANH、CANL）进行传输。
技术实现思路
为避免上述技术的不足，本专利技术要解决的技术问题也即本专利技术的目的是，提供了一种可通过现场总线网络对真空镀膜设备蒸发源进行控制，以提高设备的自动化程度，保证蒸发源的控制精度和稳定性，提高镀膜质量的基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法。实现本专利技术目的中的提供一种真空镀膜设备的蒸发源控制装置的技术方案是：本专利技术的真空镀膜蒸发源控制装置，包括主控制器；主控制器包括微控制器和电源模块；电源模块是使用时能够为微控制器和各输入和输出模块和供隔离电源的电路；其结构特点是：还包括CAN总线；主控制器还包括开关量调理模块、开关量输出驱动模块、模拟量输入调理模块、模拟量变换输出模块和CAN总线接口模块。主控制器使用时能够由其微控制器通过CAN总线接口模块与CAN总线双向信号连接；所述的CAN总线是使用时能够实时获得管理计算机的控制命令、并将蒸发源当前状态信息和电量信息上传给管理计算机的电路。所述的微控制器为主控制器的控制中心，是使用时能够对数据进行运算处理的电路。所述的开关量调理模块是使用时能够对开关输入量的电平进行转换和整型的电路，其输入端是使用时与开关量控制仪表相连的端口，其输出端通过光电隔离与微控制器相连。所述的开关量输出驱动模块是使用时能够对开关输出信号进行放大的电路，其输入端通过光电隔离器与微控制器相连，其输出端是使用时与开关量仪表相连的端口。所述的模拟量输入调理模块是使用时能够对多路模拟量进行滤波和调理的电路，其输入端是使用时与多个传感器相连的端口，其输出端与微控制器相连。所述的模拟量变换输出模块是使用时能够把数字控制信号转换为多种标准的模拟控制信号的电路，其输出端与微控制器相连，其输出端是使用时能够与控制仪表相连的端口。所述的CAN总线接口模块包括CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与CAN总线相连。进一步地，所述的微控制器对数据的运算处理，其中包括能够对所采集的蒸发源主回路二次侧负载的电流、电压信息和报警信息，根据预置的控制程序和算法进行分析计算，输出相应的控制信号，而通过调节蒸发源主回路一次侧的电流电压，而实现对蒸发源负载功率的闭环调节。进一步地，主控制器还包括状态指示接口；所述状态指示接口使用时能够输出主控制器所处的工作状态的信号，其输入端与微控制器相连，其输出端是使用时能够与外围指示二极管相连的端口。进一步地，所述的模拟量变换输出模块包括高速光耦、数模转换电路、基准电源电路、四种标准电压输出模式电路、两种标准电流输出模式电路和输出模式选择组合电路；高速光耦设有输入端和输出端；数模转换电路设有输入端、输出端和电源端；基准电源电路设有输入端和输出端；四种标准电压输出模式电路设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；两种标准电流输出模式电路设有第一输入端、第二输入端和输出端；输出模式选择组合电路设有第一输出端和第二输出端。高速光耦的输入端即为模拟量变换输出模块的输入端；高速光耦的输出端与数模转换电路的输入端相连；数模转换电路的电源端与基准电源电路的输出端相连；数模转换电路的输出端与四种标准电压输出模式电路的第一输入端相连；四种标准电压输出模式电路的第二输入端与输出模式选择组合电路的第一输出端相连；四种标准电压输出模式电路的第二输出端与两种标准电流输出模式电路的第二输入端相连；两种标准电流输出模式电路的第一输入端与输出模式选择组合电路的第二输出端相连。上述技术方案的真空镀膜蒸发源控制装置的控制方法，具有如下步骤：S10阶段：主控制器上电后的初始化，其中包含系统自检。S11阶段：对各端口的开关信号和模拟量输入信号进行采集。S12阶段：对CAN信息进行接收和处理。S13阶段：对获得的信息进行故障诊断，如存在故障，则进入故障处理阶段S17阶段，若不存在故障，则进入下一阶段。S14阶段：对工作模式进行判断（图中称为工况判断），然后选择进入蒸发源启动预处理、蒸发源关闭预处理、蒸发源算法控制、自诊断故障运行或程序结束子程序。S15阶段：根据工作模式运行相应的算法控制子程序，其中包括得到等待输出的控制量。S16阶段：向CAN总线发送信息，此阶段可将系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空镀膜蒸发源控制装置，包括主控制器；主控制器包括微控制器（1）和电源模块（10）；电源模块（10）是使用时能够为微控制器（1）和各输入和输出模块和供隔离电源的电路；其特征在于：还包括CAN总线；主控制器还包括开关量调理模块（2）、开关量输出驱动模块（5）、模拟量输入调理模块（6）、模拟量变换输出模块（7）和CAN总线接口模块（9）；主控制器使用时能够由其微控制器（1）通过CAN总线接口模块（9）与CAN总线双向信号连接；所述的CAN总线是使用时能够实时获得管理计算机的控制命令、并将蒸发源当前状态信息和电量信息上传给管理计算机的电路；所述的微控制器（1）为主控制器的控制中心，是使用时能够对数据进行运算处理的电路；所述的开关量调理模块（2）是使用时能够对开关输入量的电平进行转换和整型的电路，其输入端是使用时与开关量控制仪表相连的端口，其输出端通过光电隔离（3）与微控制器（1）相连；所述的开关量输出驱动模块（5）是使用时能够对开关输出信号进行放大的电路，其输入端通过光电隔离器（4）与微控制器（1）相连，其输出端是使用时与开关量仪表相连的端口；所述的模拟量输入调理模块（6）是使用时能够对多路模拟量进行滤波和调理的电路，其输入端是使用时与多个传感器相连的端口，其输出端与微控制器（1）相连；所述的模拟量变换输出模块（7）是使用时能够把数字控制信号转换为多种标准的模拟控制信号的电路，其输出端与微控制器（1）相连，其输出端是使用时能够与控制仪表相连的端口；所述的CAN总线接口模块（9）包括CAN总线接口，其一端通过光电隔离器（8）与微控制器（1）相连，另一端与CAN总线相连1。...

【技术特征摘要】
2017.06.16 CN 20171045419501.一种真空镀膜蒸发源控制装置，包括主控制器；主控制器包括微控制器（1）和电源模块（10）；电源模块（10）是使用时能够为微控制器（1）和各输入和输出模块和供隔离电源的电路；其特征在于：还包括CAN总线；主控制器还包括开关量调理模块（2）、开关量输出驱动模块（5）、模拟量输入调理模块（6）、模拟量变换输出模块（7）和CAN总线接口模块（9）；主控制器使用时能够由其微控制器（1）通过CAN总线接口模块（9）与CAN总线双向信号连接；所述的CAN总线是使用时能够实时获得管理计算机的控制命令、并将蒸发源当前状态信息和电量信息上传给管理计算机的电路；所述的微控制器（1）为主控制器的控制中心，是使用时能够对数据进行运算处理的电路；所述的开关量调理模块（2）是使用时能够对开关输入量的电平进行转换和整型的电路，其输入端是使用时与开关量控制仪表相连的端口，其输出端通过光电隔离（3）与微控制器（1）相连；所述的开关量输出驱动模块（5）是使用时能够对开关输出信号进行放大的电路，其输入端通过光电隔离器（4）与微控制器（1）相连，其输出端是使用时与开关量仪表相连的端口；所述的模拟量输入调理模块（6）是使用时能够对多路模拟量进行滤波和调理的电路，其输入端是使用时与多个传感器相连的端口，其输出端与微控制器（1）相连；所述的模拟量变换输出模块（7）是使用时能够把数字控制信号转换为多种标准的模拟控制信号的电路，其输出端与微控制器（1）相连，其输出端是使用时能够与控制仪表相连的端口；所述的CAN总线接口模块（9）包括CAN总线接口，其一端通过光电隔离器（8）与微控制器（1）相连，另一端与CAN总线相连1。2.根据权利要求1所述的真空镀膜蒸发源控制装置，其特征在于：所述的微控制器（1）对数据的运算处理，其中包括能够对所采集的蒸发源主回路二次侧负载的电流、电压信息和报警信息，根据预置的控制程序和算法进行分析计算，输出相应的控制信号，而通过调节蒸发源主回路一次侧的电流电压，而实现对蒸发源负载功率的闭环调节。3.根据权利要求1或2所述的真空镀膜蒸发源控制装置，其特征在于：主控制器还包括状态指示接口（11）；所述状态指示接口（11）使用时能够输出主控制器所处的工作状态的信号，其输入端与微控制器（1）相连，其输出端是使用时能够与外围指示二极管相连的端口。4.根据权利要求1或2所述的真空镀膜蒸发源控制装置，其特征在于：所述的模拟量变换输出模块（7）包括高速光耦（7a）、数模转换电路（7b）、基准电源电路（7c）、四种标准电压输出模式电路（7d）、两种标准电流输出模式电路（7e）和输出模式选择组合电路（7f）；高速光耦（7a）设有输入端和输出端；数模转换电路（7b）设有输入端、输出端和电源端；基准电源电路（7c）设有输入端和输出端；四种标准电压输出模式电路（7d）设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；两种标准电流输出模式电路（7e）设有第一输入端、第二输入端和输出端；输出模式选择组合电路（7f）设有第一输出端和第二输出端；高速光耦（7a）的输入端即为模拟量变换输出模块（7）的输入端；高速光耦（7a）的输出端与数模转换电路（7b）的输入端相连；数模转换电路（7b）的电源端与基准电源电路（7c）的输出端相连；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令刚，范多旺，蒋庆安，姚小明，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62