摘要：本文介紹了一種成功應用的磁控濺射鍍膜生產線計算機監控系統的設計,重點討論了計算機監控系統的硬件配置、軟件設計、通信協議、控制過程實現以及軟件編程的控制算法。
關鍵詞：磁控濺射鍍膜生產線；計算機監控系統；易控（INSPEC）；通信協議；控制算法

肇慶市大力真空設備有限公司生產的DJW（L）系列臥式（立式）磁控濺射鍍膜生產線采用DC電源或中頻電源控制平面靶、圓柱旋轉靶或中頻孿生靶在工件上濺射成膜，廣泛應用于各種建筑玻璃、ITO透明導電玻璃、家電玻璃、高反射后視鏡及亞克力鍍膜等行業。該系列生產線在吸收歐洲同類生產線的先進技術和鍍膜工藝的同時，融合了獨特的操作人性化、使用簡便化設計理念，在用戶群體中得到了充分的肯定。

在該磁控濺射鍍膜生產線該中，一臺10.4寸彩色觸摸屏作為主要操作界面已經成為標準配置,工作亦較為穩定.由于鍍膜生產中需要控制的工藝參數較多,為了更大地提高工作效率和鍍膜工藝的可控性,我們設計了一套計算機監控系統來完成整個生產過程的監控和參數優化,從而使鍍膜生產具有很好的工藝重復性,更適合工業化人批量生產的需要。

◆監控系統的功能設計

根據生產線工作狀況和生產要求，該計算機監控系統設計有以下功能。

（1） 模式選擇：為了滿足生產線的工作需要，該計算機監控系統設計了兩種運行模式一一 用于鍍膜生產的自動監控模式和用于調試及檢修的手動監控模式，兩種運行模式可自由切換。

（2） 工藝方案選擇：為了實現對多種工件的鍍膜自動化，該監控系統設計了多種工藝方案供使用者選擇，設備運行前選擇要使用的方案或自行廟宇新的方案，然后開始鍍膜生產。

（3） 數據檢測記錄：為了方便用戶監控工藝過程，分析研究工藝參數的作用，及時調整工藝參數以獲得更好的鍍膜效果，該監控系統：

1）實時顯示各磁控靶電源電壓、電流、各真空計數、氣體流量等參數數值；
2）定時記錄設備運行情況，每30分鐘記錄一次，或按要求隨時記錄；
3）記錄重要工藝參數，并形成報表文件和歷史曲線。

（4） 故障報警記錄：

1）在設備出現故障時監控系統自動彈出報警畫面和文字提示，同時報警燈閃爍；
2）記錄所有報警信息，以備檢修時查詢；3）根據故障的圖紙可對報警信息進行分析。

（5） 自動診斷保護：這是一種保護措施，減少因故障對設備造成的損害，主要表現在：

1）當設備出現嚴重故障時，監控系統可自動關機；
2）磁控電源開啟后，對其電壓和電流實行緩升，緩降以保護電源；
3）可自行檢測上、下位機通信是否正常。

（6） 操作權限限定：利用該功能可以限制一般用戶的權限，防止誤操作，減少出錯幾率；同時還可以實現控制和監控的統一。
（7） 其它功能：該計算機監控系統還設置了系統時鐘、設備輸入輸出點監控界面、設備操作說明界面等方便用戶查詢、使用的一些實用功能。

◆監控系統的構成

本計算機監控系統由上位機、下位機和通信協議三部分構成。

系統硬件結構如圖
上位機用于監控生產運行狀況和生產工藝數據，完成對鍍膜生產的全部控制，并將獲取的歷史數據，作為鍍膜效果檢測分析的一項憑據，由于上位機所處的環境干擾較小，所以選用普通的PC機，操作系統采用通用性好、功能強的Microsoft WindowsXP。監控和數據采集軟件選用北京九思易自動化軟件有限公司開發的易控（INSPEC）E20通用組態監控系統軟件,它是全球首款基于Microsoft最新操作平臺.NET的同類產品,具有監控功能強大、性能穩定、圖形精美、易學易用、開發高效及擴展容易等一系列優點，它采用高級語言C#作為用戶程序（腳本）語言，能很好地滿足控制的要求。采集和數據顯示的功能也比較完善，只要安裝好設備的驅動程序就能與各種PLC、智能儀表、板卡及變頻器等設備進行通信，還可以與其它計算機相連，組成一個企的分布式生產管理網絡。

應用易控（INSPEC）通用組態式監控系統軟件開發自動化控制的畫面，通過上位機畫面可以對鍍膜生產進行實時監控，并將重要數據記到文件保存下來。當生產發生異常時，進行越限或故障聲音報警及文字提示同時彈出有關畫面，便于操作人員快速分析、處理，以便在最短的時間內恢復生產。下位機由三菱PLC加上各種模塊構成，包括：一臺FX2N-128MR主機，一個FX2N-16EYR輸出擴展模塊，四個FX2N-4DA模擬輸出模塊，兩個FX2N-4AD模擬輸入模塊一個FX2N-232-BD通信板。

易控（INSPEC）通用組態式監控系統支持OPC服務器，可連接第三方的軟件：由于三菱PLC有專門的通信驅動程序，上位機和下位機之間采用串口RS-232屏蔽電纜進行數據交換。上位機與下位機之間以問答方式進行數據通信，采用由上位機向下位機發送通信命令（下行命令上位機在接收下位機發回的相應回答命令（上行命令）后，繼續發送下行命令的通信形式。根據監控系統功能的要求，通信協議采用周期命令方式進行發送，數據傳送采用事件驅動的通信方式。對于接收的數據通信，通信協議，通信協議在進行幀長度校驗、字符校驗和超時校驗后發送給上位機。若校驗時發現錯誤，則應用重發機制對錯誤幀進行重發，直至正確接收。

所有控制工作都由下位機完成，上位機只負責提供人機交互界面，進行指令接收和發送、自動化進程控制、數據顯示存儲、參數設定、報表打印和數據處理等。在系統運行過程中，上位機一直和下位機實時通信，從而保證界面上顯示的數據和實際數據相一致；操作人員在上位機上發出的操作命令和廟宇的參數也都可以實時的送到下位機上執行由于配備觸摸作為冗余操作設備，生產線可隨時脫離計算機監控系統轉換到觸摸屏操作模式，而不影響生產，便于設備維護，增系統進了系統的可靠性。

◆系統工藝流程的設計的控制過程實現

依據磁控濺射鍍膜生產線的工藝要求，鍍膜生產控制可設計成四個分時動作過程。

第一個過程是真空獲得，為保證鍍膜的質量，系統要求必須具備一定的基礎真空；

第二個過程是離子轟擊，為了提高膜層的附著力，采用高能離子轟擊清洗工件表面，以去除表面及臟物；

第三個過程是磁控濺射鍍膜，從陰極發身出來的電子，在磁場和電場中受到洛侖茲力的作用，沿著磁場的方向作擺線動力前進，沉積到工件表面開成薄膜；