透明導電玻璃鍍膜控制系統改造

王亞銘+常志軍

摘要透明導電氧化物鍍膜玻璃采用TFC2000離線系統鍍膜設備。設計本身很先進，但由于安裝測試時才發現的設計錯誤，而在安裝結束后就進行了較大改造。文章介紹了鍍膜設備的原理和改造的過程，論述了如何從硬件到軟件的修改去完善一個系統。

關鍵詞TCO鍍膜；控制系統；設備改造

中圖分類號：TQ171 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0023-01

TCO（Transparent Conducting Oxide）玻璃，即透明導電氧化物鍍膜玻璃，TCO鍍膜采用芬蘭倍耐克公司的用于連續型TCO鍍膜玻璃生產的TFC2000?離線系統鍍膜設備。TFC 2000是被設計用來進行用于太陽能行業的TCO鍍膜玻璃連續性生產的設備。它將格拉斯通世界領先的玻璃制造和退火技術和倍耐克公司的nAERO?薄膜TCO涂層技術無縫的結合起來，從而為TCO鍍膜玻璃的生產提供了一種全新的解決方案。

TCO鍍膜設備在安裝完成后測試時發現了意想不到的事情，產品在鍍膜過程中產生大量表面劃傷。經現場檢測及分析，發現是氣浮臺變形造成了這些劃傷。鍍膜設備的玻璃傳輸系統全都采用氣浮臺，這種設計在常溫下是一種非常好的選擇，能避免玻璃和傳輸系統的直接接觸，有效防止相關缺陷的產生。但在高溫下，由于玻璃和氣浮臺均發生變形，而且在不同的條件下變形不一樣，預先設計的補償無法抵消玻璃和氣浮臺的各種變形，從而造成大量的表面劃傷。為了消除劃傷，設備廠家決定更換整個傳輸系統。由于時間倉促，設備廠家只有一個整體計劃，改造的實施細節全部在現場根據實際情況來決定。

1TCO鍍膜設備原理及組成

TCO部的鍍膜設備由下列部件組成；鍍膜原材料供應控制系統，玻璃傳輸系統，溫度控制系統，鍍膜腔，反應尾氣處理系統，鍍膜腔清洗系統。而承載鍍膜腔和各種管道，為鍍膜腔提供一個鍍膜產品平臺的設備總稱鍍膜機。鍍膜過程：在鍍膜腔內，對被加熱爐加熱到600度左右的玻璃原片上進行鍍膜，鍍膜機在傳送帶下有一個加熱裝置，可以對剛開機或清洗冷卻后的鍍膜機進行加熱至一定的溫度，其主要作用是：防止溫度較高的玻璃進入鍍膜機后遇冷會碎裂；保證鍍膜原片有一個穩定的溫度。

1）鍍膜原材料供應控制系統。對于使用量比較大的硅烷和乙烯，我們專門建有一個特氣站，內有4個450升的‘Y型氣瓶，用一備一，其余的氣體由集裝格集中供應。特氣經過特氣控制室，經過特氣管道送到現場氣體控制柜，由PLC通過電磁隔膜閥、單向閥，減壓閥，質量流量控制器等精確控制反應氣體的質量流量和壓力。被精確控制反應氣體經過配氣盤，和移動橋架上的氣體管道進入鍍膜腔。鍍膜機有兩個工位：鍍膜工位和清洗工位。為了避免管道在鍍膜機移動時發生彎折漏氣，專門設計一套移動橋架，防止氣體管道彎折漏氣。

2）玻璃傳輸系統。對于底膜，一個電機帶動傳送帶運動，同時使用安裝在傳動軸上的編碼器來檢測運動。兩個部件在硬 件組態上都是一個ProfiBUS DP站。而對于TCO鍍膜，則使用氣浮臺傳輸玻璃。

3）溫度控制系統（包括加熱和冷卻，溫度檢測控制）。對于底膜鍍膜，除傳送帶下有一套加熱裝置外，沒有特別的溫度控制系統，主要是是依靠加熱爐將玻璃原片加熱到工藝規定的溫度。

4）鍍膜腔。反應氣體進行化學反應，生成固體沉積物的腔室。鍍膜腔主要有三個氮氣風刀：前端風刀，左右風刀，形成一個相對密閉的腔室，通過20根噴管噴到被加熱到600度左右的玻璃原片上，在鍍膜腔室完成鍍膜過程。鍍膜腔室后端有尾氣抽取保持腔室清潔。

5）反應尾氣處理系統。尾氣處理系統由尾氣抽取管道，共有前端尾氣抽取2根，右端尾氣抽取2根，左端尾氣抽取2根，后端尾氣抽取2根，底部傳送帶清潔吸取1根，由毛刷，電機，風機，真空發生器，管道組成，共有9根管道，匯聚到一根主管道上，被尾氣處理系統處風機抽取到焚燒爐，進行焚燒處理。

6）鍍膜腔清洗系統。鍍膜腔在鍍膜過程中，不僅產生鍍膜所需要的固體沉積物，同時還產生一些與鍍膜無關的雜質產物，為了保證鍍膜質量，我們工藝設定，每鍍膜生產進行5.5小時，就要對鍍膜腔清洗一次。

7）鍍膜機移動平臺。鍍膜機移動平臺，是保證鍍膜腔在鍍膜工位和清洗工位之間變換的平臺，由移動平臺，導軌，減速限位器，停止限位器，限位開關組成，移動平臺上帶有驅動小車前進和后退的電機。當移動平臺從清洗工位向鍍膜工位移動時，當小車底部的限位開關靠近減速限位器時，小車移動速度由高速轉到低速，當小車的限位開關靠近停止限位器時，小車停止，到達鍍膜工位，開始鍍膜生產，同樣當小車停止鍍膜，向清洗工位行進時，也是同樣的步驟。

2硬件方面的改造

1）底膜改造。因為這次的改造針對玻璃傳輸系統，溫度控制系統，所以其他系統改動較小。改造將三套鍍膜傳輸系統統一改為輥道傳輸系統。拆除原傳輸系統后，三道鍍膜安裝輥道及其支架。但接下來的安裝遇到問題，原計劃傳動電機安裝到移動平臺內，但平臺內空間過小，無法施工。經現場測量設計，在外側重新制作了一個電機支架，并調整了電機和減速機之間的位置，這才將傳動電機安裝好。同時將原編碼器拆除，在傳動軸上新增一編碼器。測試時發現電機速度調整到最大時仍無法與加熱爐輥道保持同一速度，經現場測量計算后增大主動輪以增加傳動比。

2）TCO鍍膜改造。和底膜不同的是，TCO鍍膜設備外側也沒有空間，所以也無法安裝傳動電機。經現場計劃，將傳輸輥道和相鄰加熱爐的輥道連成一體，使用加熱爐的電機驅動傳輸輥道，并加裝編碼器以檢測輥道速度的變化。

3）溫度調節系統。因傳動方式更換，溫度控制系統隨著也有很大改變。特別是底膜，除了在原基礎上做了較大改變外，又新增加了一個加熱控制柜。在原基礎上修改時，甚至沒有圖紙，只有比照相似系統來改造。其元件標號及線路排布均由安裝人員自己設定。當修改完后，發現斷路器的選用與加熱元件不匹配，經測量計算后又替換了加熱元件。測試時發現新增的加熱控制柜內錯誤報警系統不能正常工作，重新調整。

3軟件程序方面的修改

1）硬件組態。由于硬件方面改動較大，在PLC程序內修改了硬件組態。未改造前的硬件組態，底膜的編碼器是“GEL235 DP，Lenord”，ProfiBUS DP站號97。沒有加熱控制器。改造后的硬件組態，刪除了編碼器的DP站，因為接線方式改變，新編碼器將信號傳入ET200S模塊。新增加熱控制器Omron Prt1-SCU11，ProfiBUS DP站號95。

2）功能修改。隨著硬件的更改，在Step7程序中也做了大量改動，修改了編碼器的處理模塊，鍍膜腔加熱處理，新增了底膜加熱控制功能塊及傳動控制。TCO鍍膜方面，在原來基礎上修改了加熱功能塊和編碼器的處理。當然，傳輸模塊和全局控制診斷模塊也修改不少，這里就不一一贅述。

從這次改造可以得出結論，任何工業控制系統都不是從設計一開始就是完美的，設計源于市場的需要，它都需要實際應用中不斷的改進，在理論與實踐的結合中持續完善，才能最終成為成熟的工業自動化控制系統。

參考文獻

[1]西門子.西門子PLC編程技術及工程應用.

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