一种真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置及其控制方法与流程

本发明属于真空弧镀膜系统中多弧电源控制，具体涉及一种真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置及其控制方法。

背景技术：

1、在多弧镀真空膜系统中，弧电源的使用量非常大，少则十几台，多则几十台，而且目前弧电源的价格在镀膜电源里偏低一般几千块一台，市场上常见的上位机一般为触摸屏、工控机或plc，其对多弧电源通常采用的控制方式为模拟量控制或数字量控制两种。

2、(1)模拟量控制方式，即为电信号控制。该控制方式控制的弧电源数量越多，上位机与弧电源的连接线越多；一台上位机对单台镀膜弧电源进行监控为例，其控制连接线大概为20根。由此推断，当上位机控制几十台弧电源，其控制连接线非常庞大，现场布线困难，另外，模拟量控制，虽然控制速度快，但在实际使用中，抗扰性非常差，容易误操作，造成镀件废品率高。

3、(2)数字量控制方式，即采用485通讯方式，每台弧电源需连接1条双芯电缆线，多台弧电源连接多条双芯电缆线，由于电信号传输，距离越远信号越弱，且抗扰性一般；且上位机只能采用轮询方式，逐台访问，控制速度慢，无法做到多台多台弧电源同时执行上位机指令，当面临实时性要求高工况时，无法满足较高的工艺要求。

4、(3)现有其它控制方式，如profibus-dp或tcp-ip，由于其协议不公开，需加转换器和专用连接线，亦或是通讯的稳定性对网络本身的稳定性要求大，且成本高。

5、因此，针对上述现有技术的不足，继续设计一种可用于简化弧电源布线还能提高控制速度、控制成本和抗干扰能力的多弧电源控制装置及其控制方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中，提出一种真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置及其控制方法，用于解决现有多弧电源控制装置或控制方式中存在的布线复杂、控制速度慢、抗扰性差或成本过高的技术问题。

2、本发明的技术方案：

3、一种真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置，包括:上位机、中间转换盒、驱动电源、若干个弧电源、光纤a和若干根光纤b、监控器和电缆；所述中间转换盒的一端通过光纤与上位机连接，中间转换盒的另一端通过若干根光纤b分别与若干个弧电源连接，中间转换盒还设置有备用端口，所述中间转换盒的备用端口通过电缆与监控器连接，所述中间转换盒还连接有驱动电源。

4、中间转换盒内部包括：fpga主芯片、上位机通讯模块、弧电源通讯模块和中间转换盒状态监控模块，所述中间转换盒的外表面还设置有远近控切换旋钮，所述远近控切换旋钮通过数据线与中间转换盒内的fpga主芯片连接；所述fpga主芯片分别与上位机通讯模块、弧电源通讯模块和中间转换盒状态监控模块连接。

5、所述上位机通讯模块通过光纤与上位机连接，用于接收上位机监控指令。

6、所述fpga主芯片与上位机通讯模块连接，对上位机发出的指令接收并解析；若fpga主芯片接收并解析后的指令为读取指令，则fpga主芯片直接响应；若fpga主芯片接收并解析后的指令为控制指令，且远近控切换旋钮在远控时，fpga主芯片则将解析后的上位机控制指令同时送至多台弧电源通讯模块。

7、所述弧电源通讯模块通过若干根光纤b分别与若干个弧电源连接，所述fpga主芯片通过弧电源通讯模块读取和控制多个弧电源。

8、所述中间转换盒状态监控模块通过电缆与监控器连接，用于接收监控器监控指令。

9、所述fpga主芯片与中间转换盒状态监控模块连接，对监控器发出的指令接收并解析，若fpga主芯片接收并解析后的指令为读取指令，则fpga主芯片直接响应；若fpga主芯片接收并解析后的指令为控制指令，且远近控切换旋钮在近控时，则将解析后的监控器控制指令同时送至多台弧电源通讯模块；若fpga主芯片接收并解析后的指令为修正指令，则将转换盒内部的参数进行更新并保存，之后根据新的参数，重新开始与上位机、多台弧电源和监控器之间的数据交换。

10、所述上位机通讯模块和弧电源通讯模块均具有双向通讯功能，即多个弧电源的信息还通过弧电源通讯模块回传至fpga主芯片内，且fpga主芯片通过上位机通讯模块反馈至上位机

11、所述中间转换盒状态监控模块与弧电源通讯模块也均具有双向通讯功能，即多个弧电源的信息还通过弧电源通讯模块回传至fpga主芯片内，且fpga主芯片通过中间转换盒状态监控模块反馈至监控器；多弧电源控制装置的检测功能不受远近控切换旋钮的限制。

12、所述驱动电源用于给中间转换盒提供供电，将输入的220v交流电转换为5v直流电。

13、一种如上所述的真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置的控制方法，包括如下步骤：

14、步骤一：将中间转换盒分别与上位机、监控器和多个弧电源连接；

15、步骤二：为多弧电源控制装置提供220v供电，多弧电源控制装置则自动开启

16、步骤三：fpga主芯片弧电源通讯模块开始循环读取多个弧电源的当前状态和参数，fpga将多台弧电源的状态和参数进行整合，并保存数据。

17、步骤四：fpga主芯片接收到上位机发送指令后进行解析，若为读取指令，即读取多个弧电源状态和数据的请求时，fpga主芯片将步骤三中整合后的数据通过上位机通讯模块发送给上位机；若为控制指令时，如运行弧电源指令、写弧电源电流指令等，此时fpga主芯片将判断远近控切换旋钮的状态，当远近控切换旋钮处于远控状态，则将解析后的多个弧电源的控制指令转换为与单台弧电源的命令语言，并分别发送给相对应的弧电源；

18、此时，fpga主芯片仍可接收到监控器发送的指令，并解析指令，但不再执行监控器的控制指令；fpga主芯片仍可响应监控器发送的读取多台弧电源指令；fpga主芯片仍可响应监控器的修正指令。

19、步骤五：当fpga主芯片接收到监控器发送指令并解析后，若为读取指令，即读取多个弧电源状态和数据的请求时，fpga主芯片将步骤三中整合后的数据通过上位机通讯模块发送给监控器；若为控制指令，如运行弧电源指令、写弧电源电流指令等，此时fpga主芯片将判断远近控切换旋钮的状态，当远近控切换旋钮处于近控状态，则将解析后的多个弧电源的控制指令转换为与单台弧电源的命令语言，并分别发送给相对应的弧电源；若为修正指令，fpga主芯片将修改内部参数并保存，之后将按照新的参数，重新开始步骤三。

20、此时，fpga主芯片仍可接收到上位机发送的控制多个弧电源的请求，并解析指令，但不再执行上位机的控制指令；fpga主芯片仍可响应上位机发送的读取多台弧电源指令。

21、步骤四与步骤五可同时进行；

22、步骤六：当弧电源因过流或过压原因出现报警时，fpga主芯片将报警信息进行整合，同时通过上位机通讯模块和中间转换盒状态监控模块，反馈给上位机和监控器；操作人员则通过上位机和监控器的显示区域进行查看；

23、步骤七：当弧电源因过流或过压原因出现报警时，操作人员也可通过监控器发送查询指令，fpga主芯片会返回中间转换盒的工作日志，由此操作员可从监控器的监控界面可进行查询。

24、步骤八：在中间转换盒使用环境改变时，如控制弧电源的数量改变或者与中间转换盒需要与上位机通讯协议需要变更时，则管理人员可通过监控器发送修正指令，fpga主芯片接收到相应的修正指令后，进行相应程序修正。

25、修正指令包含：

26、a、弧电源数量修正；

27、b、中间转换盒与上位机通讯时，所需使用的通讯地址、波特率、停止位、及通讯数据数量等通讯信息的变更；

28、c、中间转换盒内工作日志存储时间修正。

29、本发明的有益效果：

30、(1)本发明设计的真空弧镀膜系统中多弧电源控制装置通过在多个弧电源与上位机之间设置有中间转换盒，将以往上位机采用轮询方式控制弧电源，变为并行方式控制，提高了控制速度。

31、(2)本发明所述的控制装置控制方法可通过中间转换盒将上位机单条指令解析，分解为多条指令，同时发送给多台弧电源，这将以往的控制程序上的串行执行方式(或轮询方式)改为并行执行方式，保证了多台弧电源可同时执行指令的同步性，满足了镀膜实时性较高的工艺要求。

32、(3)本发明中将以往与上位机连接的485通讯电缆转换为光纤线，由电传输变为光传速，从而提高了控制过程中的抗扰性，有效增加了传输长度，且本发明装置将多根长距离传输电缆线转换为单根长光纤线，降低了布线难度。

33、(4)本发明通过将中间转换盒与上位机连接通讯，简化了上位机内部编程。

34、(5)本发明通过将中间转换盒与监控器连接，方便操作人员对弧电源和中间转换盒状态的掌握和查询，通过监控器对中间转换盒内部的参数的更改，简化了程序员的工作量，使得中间转换盒使用更灵活，适用范围更广。