I—V測試自動產線設計與研究

年夫來 朱炬 周康

摘 要：光伏組件生產中，組件的I-V測試是性能檢驗的重要一環。大多數現有組件產線是組件自動傳輸，人工控制組件的I-V測試，節拍相對緩慢。針對現有產線的不足，設計一套自動產線，完成組件的自動上下料、自動掃碼、自動“接線”、自動I-V測試、自動分檔信息傳遞。

關鍵詞：光伏組件；I-V測試；自動產線

Design and Research on the automatic production line of I-V Testing

Nian Fulai1，2

（1. Key Laboratory of Electronic Measurement Technology， Anhui Province， 233010， Bengbu， Anhui， China；2. The 41st Research Institute of CETC， 233010， Bengbu， Anhui， China）

Abstract： In the production of PV module， the I-V Testing is a very important link of performance test. In most of the current PV module production line， the production beat is relatively slow， because the PV modules are transferred automatically， but the I-V Testing is manual. Because of the weakness， a kind of automatic production line is designed to achieve automatic transferring of the PV module， automatically scanning code， automatic connection， automatic transferring of the stepping information.

Keywords： PV Module； I-V Testing； automatic production line.

一、引言

近年來全球新增裝機容量逐年增長，其中2017年全球新增裝機容量102GW ，同比增長33.7%。其中，中國2017年裝機53GW。預計2018 -2020年全球裝機增速為5-10%，持續穩定增長，裝機容量的增長必然要求光伏組件產線生產能力的提升。產線能力提升一般有兩個方面考慮：增加產線數量和加快產線生產節拍。產線數量增加，必然伴隨著成本的增加，因此現在加快生產節拍是大多數組件生產廠家的重要關注點，也是今后努力的主要方向。

組件產線中，I-V測試是組件性能檢測的重要一環，也是速度相對緩慢的一環。傳統的產線的I-V測試都是I-V測試儀配備自動傳輸線，組件自動上料到I-V測試儀上方，人工操作I-V測試的相關接線、條形碼掃描、軟件操作等工作，測試完成后通過按鈕控制組件下料到下一個工序。這種測試方式不僅人工操作相對繁瑣，而且節拍相對緩慢。

針對傳統產線I-V測試的不足，結合現有的I-V測試儀設計了一條I-V測試自動產線，實現了組件的自動上下料、自動掃碼、自動I-V測試、自動分檔信息傳遞給下位工序等。

二、I-V測試自動產線整體架構

I-V測試自動產線整體架構如圖1所示，主要包括自動線機構和I-V測試系統兩大部分：自動線機構由上料機、測試支架、下料機和控制柜組成；I-V測試系統由I-V測試儀和計算機系統組成。自動線控制系統與計算機系統通過PCI板卡實現信號交互。

上料機為齒輪帶動滾輪傳動（上料機上還有氣缸控制的校正機），通過變頻電機驅動，主要實現與上游工序的自動交互、自動校正光伏組件、與計算機系統交互實現自動掃碼；測試支架為雙同步帶傳動（測試支架上還有氣缸控制的正負極金屬壓塊），通過變頻電機驅動，主要實現自動傳送組件到I-V測試儀上方、自動壓接正負極金屬塊到組件的匯流條正負極（I-V測試后組件才安裝接線盒）、與計算機系統交互實現自動I-V測試；下料機也是齒輪帶動滾輪傳動，通過變頻電機驅動，主要實現與下游工序的自動交互。

三、控制系統硬件設計

控制系統主要包括PLC、變頻器、變頻電機、PCI板卡等?？刂葡到y以PLC為核心，PLC通過控制變頻器實現變頻電機的多段速驅動，通過氣缸控制校正機、正負極金屬壓塊的動作，通過PCI板卡實現與計算機系統的信號交互實現計算機的自動掃碼、分檔信號傳輸等。PLC接收光電開關的信號實現相應的位置控制，通過報警器的顏色告訴用戶生產的狀態，便于用戶管理、操作。其具體硬件框圖如圖2所示。

PLC的輸入主要包括按鈕、光電開關、PCI板卡輸出、上下游交互等36個信號；輸出主要包括變頻器控制信號、PCI板卡輸入、檔位信息、報警、上下游交互等24個信號。

四、控制系統軟件設計

控制系統的軟件設計流程圖如圖3所示，初始化完成后，自動與上游工序交互，檢測上游是否有組件來進行I-V測試，有的話就啟動上料機接收組件上料，上料達到校正位置后（也是掃碼位置）上料機停止，校正氣缸帶動校正機動作，完成校正后發信號給計算機系統，計算機完成控制掃碼槍自動掃碼后，校正機松開，同步帶帶動組件到達I-V測試位置，正負極金屬壓塊下壓，計算機系統控制I-V測試儀完成I-V測試，金屬塊上升，下料機與下游工序交互自動完成下料，同時上料機開始啟動新一輪的自動檢測測試。

五、結論

針對現有大多數組件產線掃碼、接線、IV測試等人工操作環節影響IV測試速度，進而影響整個產線的生產節拍的問題。在現有測試儀的基礎上，設計了一套自動控制系統，形成一條IV測試自動產線，最終完成了組件傳輸、掃碼、“接線”、IV測試的全自動化。該自動線已經投入使用一年多，效果反應良好。

參考文獻：

[1]2017年全球新增光伏裝機容量.索比光伏網，2018.4.

[2]吳焱明，年夫來.油箱焊接平臺控制系統的設計與研究[J].機械工程與自動化，2015（4）：163-164，167.

作者簡介：

年夫來（1987-），男，安徽省蚌埠市，工學碩士，助理工程師，研究方向：光伏測試.