臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在太陽能電池串自動排版機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司　鐘青山/

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解決方案/SOLUTION

臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在太陽能電池串自動排版機(jī)上的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司鐘青山/

摘要：本文主要介紹臺達(dá)PLC和交流伺服驅(qū)動器ASDA-A2系列在光伏產(chǎn)業(yè)自動排版機(jī)上的應(yīng)用。文中首先闡述電池組件的生產(chǎn)工藝流程；其次，對電池串自動排版機(jī)的主要特征、工作原理及設(shè)備總裝進(jìn)行了解析；再次，提出了臺達(dá)系統(tǒng)控制方案，涵蓋電氣方案架構(gòu)、主要電氣配置、解決方案及PLC程序；最后，指出臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在電池串自動排版機(jī)上的成功應(yīng)用，說明臺達(dá)產(chǎn)品具有性能高、可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定而卓越的成套解決方案能力。目前，光伏產(chǎn)業(yè)市場前景可觀，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景也十分廣闊。

關(guān)鍵詞：自動排版機(jī)電池組件角度和位置糾偏PLC

0　引言

太陽能電池組件是光伏產(chǎn)業(yè)鏈的終端產(chǎn)品，在光線的照射下會產(chǎn)生直流電。通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具有一定的防腐、防風(fēng)、防雹、防雨能力，被廣泛應(yīng)用于太陽能照明、燈具、用戶供電、公路交通、建筑及光伏電站等領(lǐng)域。

1　電池組件的生產(chǎn)工藝

電池組件的生產(chǎn)工藝流程包括：單片焊接、串焊、疊層、層壓、裝框、清洗、電性能測試、包裝入庫。本文項(xiàng)目中所涉及的工序是疊層環(huán)節(jié)，是電池片串焊的后一道工序，即電池串自動排版機(jī)工序。

2　電池串自動排版機(jī)

（1）主要特征

自動排版機(jī)是自動串焊機(jī)的下續(xù)設(shè)備，可對應(yīng)2臺高速自動串焊機(jī)；自動排版機(jī)的外形尺寸：2500mm×4000mm×1400mm；采用4個伺服電機(jī)、2個步進(jìn)電機(jī)、6個調(diào)速電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，速度可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要自動調(diào)節(jié)；排版速度：64s/組件；排版精度：±0.2mm；光電定位，自動糾偏。

（2）工作原理

自動排版機(jī)針對不同長度規(guī)格的電池串從流水線過來之后，將電池串快速而精準(zhǔn)地搬運(yùn)到指定地方。一般是6塊電池串?dāng)[滿后，即進(jìn)入下一循環(huán)。由于流水線過來的產(chǎn)品，每次的位置和角度都會有誤差，所以每次都需要伺服電機(jī)進(jìn)行角度和位置糾偏（見圖1）。

圖1自動排版機(jī)的工作原理

3　系統(tǒng)控制方案

3.1 電氣方案架構(gòu)圖（見圖3）

3.2 主要電氣配置表（見下表）

3.3解決方案及程序

（1）觸摸屏

圖4顯示，可以對電池組件規(guī)格進(jìn)行手動輸入或自動選擇。

圖5顯示，可根據(jù)客戶要求，設(shè)置合適的自動運(yùn)行速度及其他參數(shù)。

圖2 設(shè)備總裝圖

圖3 電氣方案架構(gòu)圖

圖6顯示，可在手動狀態(tài)下，對伺服JOG功能進(jìn)行設(shè)置。

圖7顯示，初次使用時，伺服電機(jī)的位置保存。

（2）PLC程序

PLC程序主要涵蓋LINK通訊、外部中斷、主流程程序、角度計算、位置計算及2個工位任意擺放時的擺放位置計算等。其中，角度計算采用反正切（DATAN）計算求出角度，然后轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)進(jìn)行糾偏。

3.4 主要難點(diǎn)

1）因運(yùn)行速度快，不能造成設(shè)備抖動，所以伺服加減速要處理好。

2）精度要求高，不能超過規(guī)定誤差范圍，所以在角度糾偏和位置糾正的計算環(huán)節(jié)要處理好。但PLC受掃描周期影響，另外，普通光電傳感器響應(yīng)性滯后，會造成數(shù)據(jù)本身有誤差。機(jī)械加工精度也應(yīng)控制在精度影響范圍之內(nèi)。總之，對于長度接近2m的電池串，只要角度稍微偏差一點(diǎn)，就會在兩端直接放大。所以，解決辦法是機(jī)構(gòu)要穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)軸間隙要消除；傳感器回應(yīng)性要高，檢測光點(diǎn)要小；盡量縮短PLC掃描周期。

3）不能出現(xiàn)累計誤差。累計誤差分為兩部分：一是伺服累計誤差；二是PLC程序中，計算時要特別留意小數(shù)點(diǎn)等細(xì)節(jié)之處。

4）調(diào)試發(fā)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)所帶來的精度影響不容忽視。最好從機(jī)械硬件上予以保證，若不行，只能通過電氣作相應(yīng)補(bǔ)償。本文的項(xiàng)目在角度上有相應(yīng)補(bǔ)償，才能滿足精度要求。

4　自動排版機(jī)設(shè)備現(xiàn)場

圖8、9為自動排版機(jī)的設(shè)備現(xiàn)場；圖10為調(diào)試時所用的模擬產(chǎn)品，并非真實(shí)電池串。

表　主要電氣配置表

圖5　自動運(yùn)行速度設(shè)置

圖6伺服JOG功能設(shè)置

圖7伺服電機(jī)位置保存

圖8　自動排版機(jī)現(xiàn)場

圖9　自動排版機(jī)現(xiàn)場

圖10　模擬電池串

5　結(jié)束語

電池串自動排版機(jī)主要替代人工疊層，與人工疊層相比，具有以下五大優(yōu)勢：一是排版速度快、效率高；二是排版整齊、隱裂率低；三是智能操作、可控性強(qiáng)；四是減少人為干預(yù)，降低崩邊率；五是排版精度高，控制在±0.2mm。

臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在電池串自動排版機(jī)上的成功應(yīng)用，說明臺達(dá)產(chǎn)品具有性能高、可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定而卓越的成套解決方案能力。目前，光伏產(chǎn)業(yè)市場前景可觀，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景也十分廣闊。