真空磁控溅射镀膜设备用户手册.doc

真空磁控溅射镀膜控制系统 用 户 手 册 2008-07-09 V1.1 目 录1.系统简述41.1真空系统41.2 传送系统41.3 加热系统41.4 溅射电源41.5 冷却水41.6 工艺气路52.系统供电52.1 柜体通电前检查52.2 现场设备通电前检查52.3 电源送电顺序52.3.1 PLC控制柜52.3.2 电加热柜62.3.3 泵组柜63.PLC运行程序63.1 环境模式73.2 工作模式73.3 安全连锁93.4 系统报警104.上位机软件操作124.1 上位机画面124.1.1 介绍124.1.1.1 图例124.1.2总貌144.1.3 真空154.1.4 传动174.1.5加热194.1.6 参数设定214.1.7 溅射电源234.1.8 控制模式254.1.9 分子泵使能操作274.1.10 历史报警284.1.11 框架信息294.1.12运行注意事项304.1.12.1 开机注意事项304.1.12.1 停机注意事项315. 工程维护315.1 传输设置315.1.1 传输工程文件325.2 WINGP运行336.变量地址表341.系统简述TFT系统需要实现玻璃在真空环境下自动化的连续镀膜，生产线布置为“回”字型矩形结构，生产线划分为4个区，位于生产线左右侧的上片区和下片区，位于上下片平台间的工艺区和回传区，其中呈”-”方向移动的区域为工艺区，呈”罗茨泵-分子泵接力抽气，将腔室内压力由大气变为真空，并在生产过程中保持适合生产的真空环境；1.2 传送系统传送系统共24台操作电机，上下片平台各4台，工艺区11台，回传区5台传动电机，除上下片平台各有2台电机可实现双向传动外，其余电机均为单向传动；其中除M3 M9 可以通过端子通断和模拟量信号协同控制电机转速外，其余电机的传动速度由端子通断直接控制；1.3 加热系统加热系统共66台，在连续生产过程中，逐段加热工艺区腔室内的温度，以确保在玻璃在镀膜过程中的环境温度，加热系统进行PID运算，通过固态继电器的电压脉冲控制加热器的加热频率；1.4 溅射电源在工艺区有4个溅射室，室内配置MF中频溅射电源和DC直流溅射电源，通过电源产生的高电压电离气体分子；1.5 冷却水机械泵、分子泵、溅射电源冷却管路安装有压力检测设备，通过水流开关检测冷却水压力是否符合设备冷却的要求；1.6 工艺气路气路由供气管道，流量计和切断阀组成；2.系统供电2.1 柜体通电前检查 柜间连接线校核； 所有断路器，熔断器处于断开状态； 检查泵组柜，电加热柜一次主排、母排绝缘和是否短路； 检查泵组柜，PLC柜，电加热柜，电源柜是否短路；2.2 现场设备通电前检查 电缆接线的校核； 接线的电源电压等级是否与设备匹配； 机械泵，罗茨泵，传动电机通电前进行三相对地绝缘（电阻0.5M欧）测试； 其它现场设备是否有短路现象，例如分子泵，阀门等； 控制回路的功能测试；2.3 电源送电顺序2.3.1 PLC控制柜 传动控制柜PLC模块电源供电(220V)QF51-SB54（面板）-QF81; PLC控制柜及PLC模块触摸屏供电(220V)QF51-SB54（面板）-QF82; 检修插座供电(220V)QF51-SB54（面板）-QF86; 传动控制柜I/O模块供电(24V)QF51-SB54-QF71-QF74; PLC控制柜I/O模块供电(24V)QF51-SB54-QF71-QF71.1; 流量计供电(15V)QF51-SB54-QF61; 温度控制器供电(24V)QF51-SB54-QF64-QF64.1; 中频/直流控制电源(24V)QF51-SB54-QF64-QF66; 阀门，机械泵气镇，油镇供电(24V)QF51-SB54-QF84-QF84.1; 光电开关及真空计电源(24V)QF51-SB54-QF84-QF85;传动电机供电(380V)QF51(泵组控制柜)-QF165(泵组控制柜)-(QF52-QF311)2.3.2 电加热柜 电加热供电(220V)QF51(泵组控制柜)-QF166(泵组控制柜)-(QF54QF185)2.3.3 泵组柜 机械泵供电(380V)QF51-QF111(进片室)QF51-QF114(工艺区)QF51-QF116(出口室) 罗茨泵供电(380V)QF51-QF112(进片室)QF51-QF115(工艺区)QF51-QF118(出口室) 分子泵供电(380V)QF51-(QF111-QF162) 中频溅射电源供电(380V)QF411-(QF412-QF416)直流溅射电源供电(380V)QF411-(QF421-QF432)3.PLC运行程序PLC程序采用三菱GX Works2 1.31H开发。依据TFT生产工艺，软件设计有以下的工作模式；3.1 环境模式工作环境可设定为大气环境和真空环境；设计大气环境的主要目的用于检查设备的运行状况，如传动是否存在卡架的现象，门阀开关限位是否到位等；真空环境为设备正常工作所达到的必需条件；在大气模式下除分子泵外，所有设备都可以手动测试；注意：在手动模式下传动始终以低速运行，只有在自动运行时，传动才以不同的速度运转；3.2 工作模式工作模式分抽气模式，生产模式，保压模式和停止模式；只有环境模式设置为真空模式后，工作模式才可以进行选择； 抽气模式抽气模式使生产线达到具备生产条件的真空度，抽气模式的运行的规程为：1.所有带限位设备的开限位检查（门、管道阀、分子泵阀、破空阀）；2.确认开限位检查通过后，对以上设备进行关限位检查；3.确认关限位检查通过后,关闭1#,6#门，打开2#,3#,4#,5#室门；4.确认以上门开、关到位后，启动所有机械泵；5.确认所有机械泵启动并热泵完成后（热泵时间5分钟），打开机械泵对应的管道阀；6确认管道阀打开后，在管道真空度满足的条件下，启动罗茨泵；7.确认罗茨泵启动后，在腔室内压力小于50Pa，管道压力小于10Pa，开分子泵阀；8.待分子泵阀全部打开后，满足分子泵启动条件，启动各腔室分子泵；9.分子泵全部开启（部分开启，设备未使能系统会默认为分子泵已开启）等待约8分钟（分子泵由速度0达到全速旋转）后，关闭2,3,4,5#门，程序提示抽气结束；10抽气完成前，系统设计有180秒的等待时间，如在该时间内没有将工作模式由抽气转化为生产模式，则抽气模式将自动转换为保压模式； 生产模式生产模式由抽气模式完成后（提示抽气已完成）才能实现切换，生产模式执行的规程为：1.复核室门是否已关闭，复核破空阀和放气阀是否已关闭；2.待确认以上设备已完成后，复核所有机械泵是否已启动；3.确认机械泵已启动，且已经过完全热泵，复核所有管道阀是否已开启；4.确认管道阀已开启后，复核罗茨泵和分子泵阀是否已开启；5.确认罗茨泵与分子泵阀开启无误，复核所有分子泵是否已运行；6.复核分子泵已运行，且达到全速运转（默认8分钟），确认无误后，系统进入正常生产阶段；按生产工艺的要求，顺序开/关各腔室门，管道阀、破空阀等，顺序启动传动电机，实现自动化生产； 保压模式保压模式可以在抽气模式或者生产模式下切换，保压模式主要工作为依次序停止泵组，停止后不打开放气阀；保压模式运行的规程为：1.首先将传动设置为停止运行；系统关闭1#，6#室门，打开2#,3#,4#,5#室门；关闭破空阀；2.确认1-6#门开关已就位，确认进、出片室破空阀已关闭，停止所有分子泵运行；3.确认所有分子泵已完全停止（丛完全运行到停止约需8-10分钟），关闭分子泵阀；4.确认所有分子泵已全部停止后，关闭分子泵前级阀；5.确认分子泵阀已关闭，关闭管道阀；6. 确认所有管道阀已关闭，系统停止罗茨泵；7.确认罗茨泵已停止，系统关闭机械泵；8.确认机械泵已关闭后，打开管道放气阀，自动放气30秒后，管道放气阀自动关闭； 放气模式停止模式只能在保压模式下切换；停止模式运行的一般规则为：1.确认腔室内加热温度，如腔室内温度大于70度，系统将不允许由保压模式切换为停止模式；2放气模式在放气前执行与保压模式相同的操作；3.确认泵组已完全停止，分子泵阀和管道阀在关闭的条件下，打开破空阀，执行放气程序；4待真空计显示为大气状态，关闭放气阀；3.3 安全连锁系统安全连锁条件为： 分子泵当分子泵出现运行故障，系统停止分子泵运行，关断分子泵前级阀；当分子泵出现水流异常，系统检测到无水信号后如30S水流检测仍无信号，系统停止分子泵运行； 罗茨泵罗茨泵（热继电器17A）出现电流过大，系统停止罗茨泵运行，关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行； 机械泵机械泵（热继电器）出现电流过大，系统停止机械泵运行，然后依次关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行；停止罗茨泵运行；打开机械泵与罗茨泵之间的自吸阀，执行自动放气程序后30S关闭自吸阀； 压力检测在生产过程中，当管道内真空度（压力）因不明原因快速上升超过安全限值（500Pa），系统关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行； 溅射靶当出现冷却水中断（信号由1变为0），持续超过30S，如为计算机远程控制，计算机停止相应靶的运行； 系统急停按下面板（工艺区）或者是外部的急停按钮，系统将停止传动的运行；3.4 系统报警当系统内出现设备异常，系统触发蜂鸣器，提示用户关注设备运行异常，系统内设定的报警可分为以下几类： 系统报警系统报警主要提示用户CPU及PLC硬件系统本身存在故障，告知用户关注并及时解决出现的问题，这些问题包括：出现输入输出模块校验出错，请检查所有I/O模块，如发现未供电或者模块红灯闪烁，请检查供电线路或者停电更换该模块；出现电池电量不足，请更换CPU存储器电池；出现自检测出错，请将CPU（RESET键）为复位状态，让后再重新上电；出现CPU运行故障，系统故障代码1001，将CPU运行开关切换至停止（STOP）状态，将CPU置为复位状态，停止3-5秒后，重新将（RESET）置位，然后重新上电； 过程报警包括机械泵（热继），罗茨泵（热继），分子泵故障报警，冷却水报警，直流电源、中频电源故障报警，电机故障报警，门、阀开关过程报警； 机械泵和罗茨泵报警信号取自于交流接触器下端的热继器，出现用电设备电流（罗茨泵17A）超过热继允许范围，产生报警；分子泵报警信号取自于分子泵本身，分子泵出现旋转异常、水冷却异常，分子泵面板橙色灯常亮，产生报警；冷却水报警信号取自于管道中的水流开关，信号1表示水流正常，0信号产生报警；直流电源报警信号取自于电源的启动标志，电源在本地/远程模式下已正常启动，则不产生报警，如已启动，而设备未启动则产生报警；中频电源报警信号取自于电源的报警输出，电源在运行过程中出现报警，输出报警信号；注意：如中频电源未供电，该报警信号一直存在；电机故障信号取自于变频器故障输出，变频器出现输出故障，扭矩过载，产生报警；门阀开关（分子泵阀、管道阀、破空阀，门）超时报警，以上设备均有开、关到位的信号，在指定时间（5S）内设备执行开关动作，如果没有由开-关或者由关-开,系统产生超时报警，提示用户进行处理； 传动异常报警框架在行进过程出现卡架、电机运转异常、框架信息丢失、光电开关未感应等情况产生此报警，该报警为紧急报警，如出现该报警提示用户尽快进行处理；报警产生的条件信号取自于框架在传动辊道上实际运行的速度（需实际测算得来）：其中从进片过渡室-出片过渡室之间的7个腔室，异常报警信号取每个感应光电的信号，如在计算时间内，电机在运转，而光电感应开关一直存在被遮挡的情况，则表示该点的传送存在问题，产生传送异常报警；除以上7个腔室外，其余的异常报警信号取自于框架信息的传送时间，在计算时间内，电机旋转，而框架信息没有传送至下一段，则系统认为传送故障，产生传送异常报警；注意：传送异常报警计算出准确的传送速度，特别是工艺区的溅射速度，因此，最好经常观察并修正相应的补偿系数；电机线速度计算公式：电机转速（1420r/min）/减速比（15:1）*3.1415(圆周)*辊道直径（0.08米）=23.79米/分钟（工频速度）实际测试速度：2.46米（隔离室长度）/133秒*60（秒）=1.08（米/分钟）1.08(米/分钟)/（4.5变频器输出）*50（工频）=12米（分钟）23.79/12=1.9(补偿系数)单个报警点计算公式：1.7（架子长度）/线速度设定值*1.2（放大时间倍数）4.上位机软件操作TFT上位机采用Proface公司APL-3900系列工控机。屏幕显示分辨率为1280*1024。画面编辑采用GP-Pro EX，画面运行软件为WinGP。4.1 上位机画面上位机画面由总貌、真空、传动、加热、工艺气路，溅射电源，参数设定，使能操作、报警、趋势画面和设备操作弹出窗口组成。画面布局采用顶部、中间区域、底部组成的布局模式，所有画面顶部和底部是相同的，中部区域显示各不相同，真空页面显示与真空度密切关联的泵组、压力，传动页面实现与传动相关联的传动电机、限位开关、光电开关、框架信息等；顶部区域设计为上部工具条，显示的部件有工程信息、通讯状态显示、环境模式、系统操作模式，泵组、传动运行指示、时间与用户信息和工艺画面切换按纽；底部区域设计为下部工具条，显示的部件为历史报警、管理画面的切换按纽； 4.1.1 介绍4.1.1.1 图例传动电机电机背景色显示为灰色表示电机处于停止状态，背景色显示为绿色表示当前电机正在运行，背景色显示为黄色且不断闪烁表示传动电机存在运行故障，提示用户查找并处理该故障；注意：待查明原因处理后，电机不能通过弹出操作页面进行操作，需要对故障进行一次复位；门限位开关门限位开关显示开到位，背景色显示为红色表示门已经关到位状态，背景色显示为绿色表示门已经开到位，灰色表示设备没有开到位也没有关到位，正在执行开关动作，显示为黄色不断闪烁表示门在开关过程时出现超时故障（默认为5S）；注意：对于气压驱动的设备，出现开关超时故障的现象，大多数情况属于短时气压不足引起的，一般的操作步骤，将出现的故障复位，系统将再次执行（或手动执行）开关动作，再次出现超时故障，则需要检查设备； 光电开关背景色显示为绿色表示当前检测位置存在框架（光电开关被架子挡住），显示灰色表示当前检测位置无传送框架；机械泵背景色显示为绿色表示机械泵正在运行，灰色表示机械泵停止，显示黄色且闪烁表示泵热继电器运行过载；罗茨泵罗茨泵状态显示方式与机械泵相同；分子泵分子泵正在旋转显示背景色显示为绿色，显示为灰色表示设备已完全停止旋转，显示为蓝色表示设备停止命令已输出但设备正在停止中，完全停止约需8-10分钟，背景色显示为黄色并闪烁表示分子泵运行故障；注意：分子泵出现的故障只能在设备上进行复位，面板上橙色灯常亮表示设备存在故障，橙色灯闪烁，表示存在警告，手动进行复位即可；RF中频电源背景色显示为绿色表示中频电源中处于运行状态，灰色表示中频电源处于停止状态，显示黄色且闪烁表示中频电源运行故障；DC直流电源直流电源的显示方式与中频电源相同；阀总貌画面显示了管道阀、破空阀、自吸阀和薄膜计阀，阀背景色显示为绿色表示阀门打开，背景色为灰色表示阀门关闭，显示为黄色表示阀门在开关过程中存在超时故障；框架信息显示，绿色表示当前腔室存在框架和片，灰色表示当前位置只存在框架；4.1.2总貌总貌页面显示TFT生产线的主要设备信息，显示传动，真空，溅射的设备信息，总貌页面只做显示用，其表示的设备不带操作弹出窗体，需要对设备进行操作需切换至对应的操作页面；总貌页面显示设备的真空度，生产线使用了4种真空检测计：7只PSG500电阻规，使用在进片室、进片缓冲室、出片室、出片缓冲室、进片室管道、出片室管道和工艺区管道，PSG500检测量程为5*10-2Pa P 1*105 Pa;5只PEG100电离规，使用在进片缓冲室、进片过渡室、中间过渡室、出片过渡室、出片缓冲室，PEG量程范围为1.0e-09 P 1.00e-02 mbar；4只CDG045薄膜计，使用在MF溅射室、DC溅射室，CDG045薄膜计的量程范围为0.0 p分级空开，单个加热器空开，PLC柜内空开是否已合闸；供电确认后，开启PLC和启动计算机，启动后，确认以下外部状况； 气压是否存在异常； 水压是否存在异常；各级水路是否存在报警；上片、卸片、回送、工艺区急停按钮是否被按下；设备是否存在故障；以上外部状况确认后，执行以下操作： 确认框架信息，手动操作传送电机，记录框架位置，补齐框架信息； 切换至真空页面，对单个分子泵阀操作使能；在真空页面，点击分子泵，对单个分子泵进行供电；切换至分子泵使能页面，对分子泵操作使能；切换至参数设定页面，确认启动参数和流量供给；切换至模式切换页面，确认上片、卸片等待时间；4.1.12.1 停机注意事项确认直流、中频电源已关闭；确认腔室内温度已低于70；确认所有泵组已停止运行；确认框架已在回传区排架；确认1#、6#门已关闭，2#、3#、4#、5#门已打开；关闭计算机；停止水、气等设备；关闭供电；5. 工程维护5.1 传输设置打开Pro-Face软件，选择工程菜单下-传输工程-传输设置;在通讯端口设置内设置传输端口为LAN，端口设置为8000，传输工程设置为全部传输；5.1.1 传输工程文件在Pro-Face软件界面，选择工程菜单下-传输工程-其他传输；在传输工具页面右侧，点击”选择工程”按钮，选择需要传输的工程，点击”发送工程”；在弹出”选择人机界面”窗体显示局域网络中存在的安装有Win GP的网络用户，如出现地址栏为空的现象，可能代表2种情况，网络内没有正在运行的WinGP人机界面的计算机或者网络用户采用动态IP分配。出现第二种情况，需要手动添加网络用户；点击添加按钮；在添加IP地址栏内输入安装有Win GP的用户地址；添加完成后，选中需要传输的IP地址，点击”确定”；完成后，点”确定”关闭传输。5.2 WINGP运行双击桌面WinGP图标，系统弹出运行界面，如相应的工程文件没有下载至系统内，软件的初始界面为空白，显示为日文字体，如相应工程文件已下载，则直接进入工程运行界面；WinGP软件为授权运行版，计算机没有安装软件授权，只能运行3小时。6.变量地址表见附件1