Федеральное государственное бюджетное образование учреждение Высшего профессионального образования
«Владимировской государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Столетовых» (ВлГУ)
Кафедра технологии машиностроения
Лабораторная работа: Изучение устройства управляющей программы
Unicoat 600 SL+
По дисциплине «Основы нанотехнологий в машиностроении»
| Выполнил: | |
| Студент гр. ИНу-116 | |
| Аркадьев Г.П. | |
| Принял: | |
| Беляев Л.В. |
Владимир 2017 г
Цель работы:
Изучить устройство управляющей программы UniCoat 600 SL+ и получить практические навыки по управлению установкой напыления.
Назначение программы «Unicoat»
Программа «Unicoat» предназначена для выполнения функций автоматического управления установками серии УНИП или UniCoat. Программа выполняет следующие функции:
1. ввод заданных параметров в контроллеры вакуумного и технологического оборудования;
2. управление и контроль над работой оборудования в соответствии с заданными параметрами;
3. отображение состояний работы оборудования на мнемосхемах;
4. отображение подсказок и сообщений оператору;
5. отображение и обработка аварий;
6. проведение операций тестирования оборудования;
7. отображение и архивирование текущих параметров установки;
8. отображение и архивирование сообщений о выполняемых действиях и ошибочных ситуациях;
9. создание и запись протокола технологической операции.
Порядок работы с программой «Unicoat»
Запуск программы
Программа запускается автоматически после включения рабочей станции и загрузки ОС Windows XP.
 |
Перед началом работы программа загружает конфигурацию технологического процесса. Если конфигурационных файлов несколько, то предлагается выбрать нужный тип конфигурации.
Рисунок 1 – Выбор конфигурации
После выбора соответствующей конфигурации и нажатии кнопки ОК появляется окно Проверка доступа:
Рисунок 2 – Проверка доступа
После ввода пароля (если требуется) и нажатия клавиши ОК происходит запуск выбранной конфигурации. При вводе неверного пароля выдается сообщение об ошибке.
Описание основного окна программы
После запуска программы открывается основное окно программы:
Рисунок 3 – Главное окно программы
В центре сверху отображается название установки.
В правой верхней части окна отображаются текущие дата и время.
На левой панели выводятся значения тока (Id,A), напряжения (Ud,B), задания времени (мкс) или частоты коммутации (кГц) блоков питания (М1-М7), имеющихся в конфигурации, напряжения (Ub,B), тока (Ib,A) и частоты дуг (f,Гц) источника смещения (Bias).
Если в установке используются не все блоки питания, то строка (индикатор, название, поля) становиться недоступной. Индикатор слева показывает состояние работы блоков. Зеленый цвет обозначает, что блок включен, серый цвет - блок выключен, красный цвет - авария.
В центре экрана расположена мнемосхема вакуумного оборудования. Состояние и алгоритм работы аналогичен работе вакуумного оборудования последней версии программы УНИП. Поля для вывода значений с датчиков давлений (сверху вниз): ДТ3, ДТ4, ДТ2, ДТ1.
Цвет стенок камеры обозначает состояние клапана подачи воды (КПВ). Серый цвет – выключен, синий цвет – включен.
На правой верхней панели выводятся состояние системы газоподачи и рабочее давление в вакуумной камере.
Название газа вводится по каждому каналу из конфигуратора. Если используются не все газы, то они становятся недоступными.
Внизу в центре окно, содержащее:
1. название загруженной конфигурации;
2. название текущей операции;
3. значение таймера и индикатор его состояния;
4. окно сообщений – где выводится вспомогательная информация о работе установки.
Каждый вывод текстового сообщения имеет звуковое сопровождение. Имеется три типа сообщений и соответственно их звуковых сопровождений:
· текущее состояние работы установки (текст черного цвета);
· ошибка (текст красного цвета); предложение-напоминание (текст зеленого цвета).
В правом нижнем углу находятся кнопки:
· ПУСК - запуск текущего режима работы. Кнопка не доступна после запуска и до за-вершения текущего режима работы. В недоступном состоянии кнопка имеет серый цвет, в доступном - зеленый.
· СТОП – остановка текущего режима работы. Кнопка доступна в любой момент вре-мени.
Нажатие на кнопку СТОП вызывает остановку текущего этапа работы вакуумного оборудования в операциях ПОДГОТОВКА, ОТКАЧКА. Следующее нажатие вызывает переход к предыдущему этапу. Чтобы восстановить работу вакуумного оборудования в нормальном режиме, согласно алгоритму работы установки нужно нажать кнопку ПУСК.
При проведении техпроцесса нажатие на кнопку СТОП вызывает остановку текущей стадии выполняемой операции, следующее нажатие кнопки СТОП вызывает переход к первой стадии текущей операции или, если текущая стадия является первой, то переход к первой стадии предыдущей операции. Каждое последующее нажатие на кнопку СТОП приводит к переходу на первую стадию предыдущей операции.
Каждое нажатие кнопки СТОП сопровождается всплывающим окном с кнопками:
· Продолжить – по паролю (если задан) продолжение прерванной стадии.
· Завершить - завершение техпроцесса, запись протокола.
· Напуск - завершение техпроцесса, запись протокола, переход в напуск воздуха.
· Отмена – запись протокола.
В нижней части находится Главное меню, из которого нажатием соответствующей кнопки выбираются следующие режимы работы:
· ЗАДАНИЕ – задание параметров технологического процесса, задание и отображение параметров вакуумного оборудования;
· КОРРЕКТ – корректировка параметров технологического процесса в текущей стадии.
· ТЕСТ – задание параметров измерения, запуск и отображение результатов измерения;
· ПРОТОКОЛ – поиск и открытие протокола техпроцесса, создание для выбранного протокола графиков зависимости от времени выбранных параметров;
· КОНФИГ – поиск и открытие конфигураций техпроцесса с возможностью смены конфигурации;
· ВИДЕО – запуск программы в отдельном окне по выводу изображения с видеокамеры.
· СПРАВКА – открытие руководства по описанию программы;
Задание параметров вакуумного оборудования и технологического процесса
Задание параметров вакуумного оборудования и технологического процесса происходит в окне «Настройки», которое открывается при нажатии на кнопку ЗАДАНИЕ.
Рисунок 4 – Таблица Параметров технологического процесса
По заданным в таблице величинам определяющих параметров программа управления ведет технологический процесс, управляя работой технологических устройств.
Обозначения в столбцах таблицы соответствуют следующим параметрам, представленным в таблице 5.
| Т, мин | Продолжительность проведения стадии технологической операции. | |
| Доза, А*мин | Только чтение. | |
| N2, sccm,% CH4,sccm,%,.. | Расход реактивных газов. В случае, если в заголовке стоят единицы из-мерения %, то в операции «Нанесение р/слоя» задаются концентрации газов (соответствующие ячейки в таблице закрашены бледно желтым цветом), при этом их сумма в стадии не должна превышать 100%. Если задается не концентрация, то возможны следующие варианты зада-ния расхода: - формульная – пишется буква F и в открывшемся окне выбирается номер формулы газоподачи; - табличная (задается только в первой колонке, обычно соответствующей газу N2) – пишется буква T и в открывшемся окне выбирается нужная таблица. | |
| Р, Па | Рабочее давление газа в камере при проведении технологической опера-ции. | |
| НМ1..НМ2, А/В | Токи / Напряжения разряда магнетронов при нанесении покрытия. | |
| ИВЭ | U, В | Напряжение, подаваемое на изделия и технологическую оснастку. |
| ключ | Режимы работы ключа Блок ИВЭ 263 0 - до 200В, режим частотной модуляции с фиксированной паузой; 0 - до200-600В, режиме частотной модуляции с фиксированной паузой; 1 –до1200, высоковольтный режим частотной модуляции с фиксирован-ной паузой (режим ионной очистки). | |
| t, мкс F, кГц | Частота внутреннего генератора блока ИВЭ Примечание: Задание 0– выключение внутреннего генератора и переход в режим DC. В установке UNICOATданный параметр задает время коммутации бло-ков питания магнетронов в мкс (время активного состояния). |
В нижней части окна находится Таблица пороговых значений, по которым происходит управление работой вакуумной системы установки. Давления порогов задаются в первой и второй колонках. В третьей колонке отображаются текущие давления.
Для изменения параметров в обеих таблицах необходимо ввести пароль (если он задан). Не редактируемые ячейки таблицы закрашены серым цветом. Если введённое значение параметра не допустимо, ячейка окрашивается красным цветом.
Режимы работы установки
Работа вакуумной установки UNICOAT включает технологические операции, проводимые последовательно и составляющие полный технологический цикл нанесения покрытий, например:
· Загрузка изделий в вакуумную камеру.
· Откачка вакуумной камеры до "базового" давления.
· Измерение натекания.
· Операции технологического процесса нанесения покрытий.
· Измерение натекания.
· Остывание изделий.
· Напуск воздуха.
· Выгрузка изделий.
Операции 1 и 8 проводятся вручную без участия программы «Unicoat».
Операция «Откачка камеры до базового давления».
Операция начинается путем нажатия на кнопку ПУСК после выполнения операции «Подготовка» или после выполнения операции выгрузка-загрузка изделий в вакуумную камеру. Этапы операции:
· ФВ ОТКАЧКА (форвакуумная откачка).
В режиме ФВ ОТКАЧКА закрывается форвакуумный клапан ФК, выключается насос ФН2 и открывается байпасы клапан БК. Откачка объема рабочей камеры производится насосом ФН1, а после достижения значения «Давления включения, Па», заданного в окне «Настройки», в таблице «Пороговые значения» в строке ДТ1 происходит включение насоса ФН2.
· ВВ ОТКАЧКА (высоковакуумная откачка).
При достижении значения «Давление включения, Па» в строке ДТ3 происходит выключение клапана БК, включение клапана ФК и проверка условий открытия высоковакуумного затвора. Основными проверками при этом являются положение концевых датчиков
Нажатие на кнопку СТОП вызывает остановку текущего этапа. Следующее нажатие вызывает переход к предыдущему этапу. Чтобы восстановить работу вакуумного оборудования в нормальном режиме, согласно алгоритму работы установки нужно нажать кнопку ПУСК.
операция «Измерение натекания».
Сразу после откачки вакуумной камеры до базового давления автоматически проводится измерение натекания с целью оценки «чистоты» вакуума. Для автоматического измерения натекания берётся время Т («Время измерения») из параметров измерения натекания окна «Тестирование», открыть который можно нажав кнопку ТЕСТ в «Главном меню» программы:
Рисунок 5 – Окно меню тестирования
Процесс измерения натекания проводится следующим образом:
измеряется значение базового вакуума в камере Рб (по датчику давления ДТ3);
закрывается ВВ затвор, и после закрытия измеряется давление в камере P1 (по датчику давления ДТ3); через заданное время Т измеряется давление в камере P2 (по датчику давления ДТ3); рассчитывается величина натекания Qн по формуле:
где К1=0.592,V– объем вакуумной камеры (л), Р1,2 подставляется в Па, Т-в сек;
проверяется условие Qн ≤ Qзад (1), где Q зад берется из параметров выбранной конфигурации.
При выполнении условия (1) ВВ затвор открывается и предлагается начать технологический процесс. При не выполнении условия (1) во всплывающем окне предлагается: Разрешить техпроцесс – по паролю (если задан) разрешается начать техпроцесс. Продолжить ВВ откачку – открывается ВВ затвор и в течении 5 минут после открытия затвора проводится откачка, после повторяется измерение натекания. Выполнить напуск воздуха – переход без техпроцесса к операции ОСТЫВАНИЕ. Отмена - выход в главное окно программы.
Если техпроцесс разрешён или на всплывающем окне была нажата кнопка Отмена, то можно провести повторное измерение натекания. Для этого в Главном меню нужно нажать кнопку ТЕСТ. Откроется окно «Тестирование». В параметрах измерения натекания нужно ввести исходное время Т («Время измерения») и для запуска процесса измерения нажать кнопку ПУСК, расположенную в области параметров измерения натекания. При завершении проводится проверка измеренных величин (см. выше).
Операция «Измерение скорости прокачки».
В штатном режиме работы установки данная операция проводится один раз в смену в начале первого технологического цикла после проведения операции «Измерение натекания» (см. п. 4.4.2). Скорость прокачки технологического газа S является основным параметром, характеризующим эффективность работы откачной системы установки и одним из основных определяющих параметров процесса нанесения реактивных покрытий.
В «Главном меню» программы нужно нажать кнопку ТЕСТ. Откроется окно «Тестирование». Здесь в области «Измерение скорости прокачки» задаются исходные параметры для измерения. Для запуска процесса измерения нужно нажать кнопку ПУСК.
Процесс измерения скорости прокачки рабочего газа (аргона) происходит следующим образом:
открывается клапан подачи газа рабочего газа (аргона) и устанавливается последовательно ряд давлений Р (Па), задаваемых в таблице измерения скорости прокачки;
по достижению каждого заданного давления запускается таймер на 10 сек (для стабилизации давления) и по обнулению таймера для каждого давления фиксируется расход газа Qp (sccm);
скорость прокачки газа для каждого давления рассчитывается по формуле:
где К2=1,69, Qp (sccm); P (Па).
После завершения измерения в таблице параметров измерения скорости прокачки для заданных значений давления Р отображаются измеренные параметры - расходы напускаемого рабочего газа (аргона) Qр и рассчитанные величины - скорости прокачки рабочего газа S. При этом вместо заданных значений давления отображаются близкие к ним измеренные давления.
Операции «Технологического процесса»
Для запуска операций «Технологического процесса» необходимо нажать кнопку ПУСК основного окна программы.
При этом в соответствие с заданными в окне «Настройки» определяющими параметрами начинается автоматическое, последовательное выполнение технологических операций, например:
· Ионная очистка (доза).
· Ионная очистка.
· Нанесение подслоя.
· Нанесение реактивного слоя.
· Очистка мишени.
· Остывание.
· Нагрев.
Текущие операции могут состоять из одной и более стадий. Операции выполняются последовательно от стадии к стадии сверху вниз таблицы техпроцесса. Выполняются стадии, у которых заданное время в таблице не равно нулю, при нулевом задании времени стадии происходит переход к следующей стадии (операции).
Нажатие на кнопку СТОП вызывает остановку текущей стадии выполняемой операции (выключаются блоки питания, останавливается время), которое сопровождается всплывающим окном, где предлагается выбрать:
· Продолжить – по паролю (если задан) продолжение прерванной стадии
· Завершить – завершение техпроцесса,
· запись протокола;
· Напуск – завершение техпроцесса, запись протокола, переход в напуск воздуха;
· Отмена – запись протокола.
При выборе продолжить нажатие кнопки ПУСК продолжает техпроцесс.
Повторное нажатие кнопки СТОП вызывает переход к первой стадии текущей операции или, если текущая стадия является первой, то переход к первой стадии предыдущей операции. Каждое последующее нажатие на кнопку СТОП приводит к переходу на первую стадию предыдущей операции.
Во время проведения техпроцесса можно изменить параметры как текущей стадии, так и всего оставшегося техпроцесса без выключения блоков питания и остановки времени.
Для этого необходимо воспользоваться окном «Настройки», которое можно открыть нажав на кнопку ЗАДАНИЕ.
Новые параметры вступают в силу сразу по нажатию кнопки ОК.
Ещё один способ изменения параметров текущей стадии - это использование окна «Корректировка», который можно открыть, нажав кнопку КОРРЕКТ в основном окне программы.
Рисунок 6 – Меню корректировки параметров
Работа в этом окне аналогична работе в окне «Настройки».
Новые параметры вступают в силу сразу по нажатию кнопки ОК.
Во время проведения операции «Ионная очистка (доза)» через отрезок времени равный 3 минутам в окне сообщений выводятся средние за последние 3 минуты значения тока, напряжения и частоты дугообразования ИВЭ, величина дозы за стадию и величина набранной дозы за операцию.
По окончании каждой стадии операции «Ионная очистка (доза)», если ионный источник был включен, проводится проверка, соответствует ли набранная доза пороговому значению. Для этого вычисляется средний ток за все время проведения операции и умножается на время проведения операции. Если доза не набрана, то выдается сообщение «Набранная доза меньше порогового значения. Необходимо продолжить очистку» и всплывающее окно:
· Продолжить очистку – повторяется текущая стадия с учетом предварительно набранной в этой стадии дозы;
· Изменить параметры – открытие окна «Настройки», редактирование по паролю (если задан) параметров текущей стадии, выполнение текущей стадии;
· Завершить техпроцесс - завершение техпроцесса, запись протокола;
· Следующая операция – заканчивается операция ионной очистки, переход по паролю (если задан) на выполнение следующей операции.
Время стадии при проведении операции «Ионная очистка (доза)» является максимальным временем стадии, за которое необходимо набрать заданную дозу. Если заданная доза набрана раньше, то текущая стадия завершается и происходит переход к следующей стадии или операции.
После операции «Нанесение реактивного слоя» проводится автоматическое измерение натекания, как и после откачки вакуумной камеры, только в этом случае результат измерения не проверяется.
При выполнении операции «Остывание» производится остывание изделий в течение заданного времени, после чего, автоматически включается клапан напуска воздуха.
После напуска воздуха в вакуумную камеру производится перезагрузка изделий. Дверь камеры закрывается. После нажатия кнопки ПУСК в основном окне программы выполняется операция «Откачка камеры до базового давления» и начинается следующий технологический цикл нанесения покрытий.
Протоколирование работы установки
В ходе работы установки программа «Unicoat» протоколирует все регистрируемые параметры установки, историю выполняемых действий и создаёт полный отчёт каждого техпроцесса. В результате на каждый день работы создаётся три типа файлов:
1. parameters.log – в этом файле раз в минуту фиксируются значения регистрируемых параметров и состояний элементов установки;
2. report.log – здесь сохраняются все текстовые сообщения, выдаваемые программой;
3. Protocol NN-DD.xls – отчёт о проведённом техпроцессе (номер NN за DD день меся-ца), в котором содержится
· Название установки.
· Название конфигурации
· Дата.
· Время начала техпроцесса.
· Время окончания техпроцесса.
· Суммарное время откачки перед техпроцессом.
· Величина натекания до и во время техпроцесса.
· Таблица порогов срабатывания.
· Таблица заданных технологических параметров.
· Таблица реальных величин.
· Протокол аварийных сообщений. Параметры табличной и формульной газопадач.
Данные файлы располагаются в папке C:\Unicoat\Logs\DD.MM.YY, где DD – день MM – месяц, YY – год (например, файлы, созданные 11 июля 2005 года, находятся в папке C:\Unicoat\Logs\11.07.05).
Операции с протоколами выполняются в окне «Протокол», который можно открыть, нажав кнопку ПРОТОКОЛ в основном окне программы.
Рисунок 7 – Меню протоколов
Здесь можно:
· Открыть протокол последнего техпроцесса – кнопка Открыть последний.
· Выполнить поиск протокола по дате, номеру за день, названию конфигурации. Найденный протокол можно открыть (кнопка Открыть) или построить график по вы-бранным параметрам (кнопка График) – при этом открывается окно.
Рисунок 8 – Построение графиков
Здесь выводятся параметры протокола – время создания, номер протокола за день и название конфигурации.
Для построения графика нужно:
· выбрать параметры из списка параметров в левой части окна и нажав кнопку > скопировать в список параметров, по которым будет строиться график (правая часть окна).
· Если параметр лишний – его можно удалить из списка, нажав на кнопку <; выбрать временной диапазон, по которому будет строиться график.
· По умолчанию предлагается время от начала до конца техпроцесса.
· нажать кнопку График – откроется программа «Excel» с построенным графиком.
Выход из программы «Unicoat»
Для выхода из программы нужно нажать кнопку ВЫХОД в правой нижней части основного окна программы «Unicoat». Кнопка ВЫХОД не доступна во время техпроцесса и измерения натекания или скорости прокачки.
При выходе из программы автоматически завершается работа OC Windows ХР. После этого можно отключить питание рабочей станции.
ВЫВОД: Изучил устройство управляющей программы UniCoat 600 SL+ и получил практические навыки по управлению установкой напыления.
Назначение программы «Unicoat»