發(fā)布時(shí)間：2017-08-20 12:04

  本文關(guān)鍵詞：電弧源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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【摘要】：近年來(lái),光學(xué)薄膜在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣,而電弧離子鍍膜技術(shù)因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)點(diǎn),在薄膜制備領(lǐng)域嶄露頭角,成為一種重要技術(shù)。電弧離子鍍膜技術(shù)相比于其它幾種薄膜制備技術(shù)具有：沉積速率快、離子能量高、靶材離化率大等優(yōu)勢(shì),因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,涉及硬質(zhì)刀具、燈具、家居裝飾、模具、不銹鋼板材等工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)。通過(guò)電弧離子鍍膜技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的薄膜均勻度好、硬度大、耐磨性強(qiáng),可以使鍍件的使用壽命大大延長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益頗高,給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的便利,因此電弧離子鍍膜技術(shù)具有較好的發(fā)展前景和研發(fā)價(jià)值。然而,目前傳統(tǒng)的電弧離子鍍膜設(shè)備存在兩個(gè)主要問(wèn)題：其一,電弧源控制系統(tǒng)易受到周圍環(huán)境的電磁干擾,穩(wěn)定性不高；其二,靶源離子濺射定向性不好,導(dǎo)致所鍍薄膜均勻性不好。本課題主要針對(duì)以上兩點(diǎn)問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)手動(dòng)型電弧源控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,增強(qiáng)其抗干擾能力,改善所鍍薄膜均勻度不好的缺點(diǎn),為電弧鍍膜技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。本文經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐,最終確定了一套以PLC為控制核心,A/D變換器和上位機(jī)為輔的硬件結(jié)構(gòu),配以相應(yīng)的軟件功能,完成對(duì)傳統(tǒng)鍍膜設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)。首先闡明應(yīng)用情況,然后分析了電弧離子鍍膜技術(shù),并且介紹了電弧離子鍍技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用。在原電弧離子源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,為電弧鍍膜設(shè)備設(shè)計(jì)了一套新的引弧裝置與水冷系統(tǒng),可以克服原引弧靶材緊固方式不靈活、易產(chǎn)生靶材液滴、弧斑灼燒靶源等缺點(diǎn),最后將整個(gè)離子源結(jié)構(gòu)通過(guò)CAD制圖軟件繪制出來(lái)。在系統(tǒng)的控制硬件設(shè)計(jì)部分,選定三菱FX2N系列,48MT型號(hào)的PLC作為本次硬件控制系統(tǒng)的控制器件,并且以它為基礎(chǔ),搭建了高壓脈沖電源,為設(shè)備起弧提供高壓脈沖信號(hào),并且設(shè)計(jì)了鋸齒波發(fā)生裝置,優(yōu)化靶源磁場(chǎng)控制信號(hào),使所鍍薄膜更加均勻。軟件設(shè)計(jì)部分針對(duì)整個(gè)鍍膜工藝流程設(shè)計(jì)了控制梯形圖,通過(guò)模擬仿真軟件驗(yàn)證了梯形圖的正確性。此外,還設(shè)計(jì)了上位機(jī)與PLC之間的通訊程序,為實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)計(jì)了監(jiān)控界面,掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常,降低損失。采用這樣一種硬件和軟件相結(jié)合的弧源控制方式,可以大大提高傳統(tǒng)手動(dòng)型電弧離子鍍膜機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、增強(qiáng)控制系統(tǒng)的抗干擾能力、提高鍍膜精度和鍍膜效率,為其滿足更多的工藝要求提供了條件。另外,也使傳統(tǒng)電弧鍍膜設(shè)備操作簡(jiǎn)潔化,降低工作人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度,提高鍍膜效率。
【關(guān)鍵詞】：電弧離子鍍 控制系統(tǒng) PLC 抗干擾 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 選題的背景及意義8
• 1.2 研究的主要目的及內(nèi)容8-10
• 1.2.1 研究目的8-9
• 1.2.2 主要內(nèi)容9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外關(guān)于離子鍍控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-12
• 2 電弧離子源鍍膜技術(shù)12-19
• 2.1 電弧與電弧放電12-13
• 2.1.1 電弧12-13
• 2.1.2 電弧放電13
• 2.2 電弧源與電弧離子鍍13-15
• 2.2.1 電弧源13-14
• 2.2.2 電弧離子鍍14-15
• 2.3 電弧離子鍍膜技術(shù)15-19
• 2.3.1 電弧離子鍍膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)16
• 2.3.2 電弧離子鍍膜技術(shù)的應(yīng)用16-19
• 3 直流電弧離子源結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化19-26
• 3.1 電弧離子源的主要參數(shù)設(shè)定19
• 3.2 電弧離子源引弧結(jié)構(gòu)的優(yōu)化19-22
• 3.2.1 原引弧結(jié)構(gòu)介紹19-21
• 3.2.2 引弧結(jié)構(gòu)的優(yōu)化處理21-22
• 3.3 電弧離子源水冷系統(tǒng)的優(yōu)化22-23
• 3.4 電弧離子源的整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化23-24
• 3.5 電弧源零部件材料的選取24-25
• 3.6 小結(jié)25-26
• 4 基于PLC電弧源控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)26-43
• 4.1 PLC技術(shù)簡(jiǎn)介26-27
• 4.2 控制方案的選取27-28
• 4.2.1 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)27-28
• 4.2.2 PLC控制系統(tǒng)相對(duì)于繼電器控制電路的優(yōu)點(diǎn)28
• 4.2.3 PLC控制系統(tǒng)相對(duì)于單片機(jī)控制電路的優(yōu)點(diǎn)28
• 4.2.4 小結(jié)28
• 4.3 PLC型號(hào)的選擇28-30
• 4.3.1 選型原則29
• 4.3.2 PLC型號(hào)選取論證29-30
• 4.4 控制系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)框圖30-31
• 4.5 高壓脈沖電源的搭建31-39
• 4.5.1 電壓幅值調(diào)節(jié)32
• 4.5.2 電壓輸出和監(jiān)測(cè)32-33
• 4.5.3 高壓脈沖形成電路的設(shè)計(jì)33-34
• 4.5.4 比較環(huán)節(jié)電路設(shè)計(jì)34-35
• 4.5.5 電路仿真35-38
• 4.5.6 PCB板的成品檢測(cè)38-39
• 4.5.7 抗干擾設(shè)計(jì)39
• 4.6 偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制信號(hào)優(yōu)化裝置的設(shè)計(jì)39-41
• 4.6.1 鋸齒波的產(chǎn)生原理40-41
• 4.6.2 鋸齒波發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程41
• 4.6.3 PLC控制電路設(shè)計(jì)41
• 4.7 小結(jié)41-43
• 5 電弧源控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)43-56
• 5.1 電弧離子鍍膜技術(shù)工藝流程43-44
• 5.2 上位機(jī)與PLC的通訊程序設(shè)計(jì)44-49
• 5.3 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)49-50
• 5.4 PLC程序編寫(xiě)50-53
• 5.4.1 鍍膜工藝程序的編寫(xiě)50-52
• 5.4.2 梯形圖程序仿真52-53
• 5.5 程序調(diào)試53-56
• 5.5.1 鋸齒波波形調(diào)試53-54
• 5.5.2 鋸齒波的幅值和周期的調(diào)試54-56
• 6 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-63

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本文編號(hào)：706487