台达机电产品在太阳能电池串自动排版机上的应用

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解决方案／ SOLUTIONCHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY0 引言太阳能电池组件是光伏产业链的终端产品，在光线的照射下会产生直流电。通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨能力，被广泛应用于太阳能照明、灯具、用户供电、公路交通、建筑及光伏电站等领域。1 电池组件的生产工艺电池组件的生产工艺流程包括单片焊接、串焊、叠层、层压、装框、清洗、电性能测试、包装入库。本文项目中所涉及的工序是叠层环节，是电池片串焊的后一道工序，即电池串自动排版机工序。2 电池串自动排版机（ 1）主要特征自动排版机是自动串焊机的下续设备，可对应 2 台高速自动串焊机；自动排版机的外形尺寸 2500mm 4000mm 1400mm；采用 4个伺服电机、 2个步进电机、 6个调速电机进行调速，速度可根据实际生产需要自动调节；排版速度 64s/ 组件；排版精度± 0.2mm ；光电定位，自动纠偏。（ 2）工作原理自动排版机针对不同长度规格的电池串从流水线过来之后，将电池串快速而精准地／中达电通股份有限公司钟青山／台达机电产品在太阳能电池串自动排版机上的应用摘要本文主要介绍台达 PLC和交流伺服驱动器 ASDA-A2系列在光伏产业自动排版机上的应用。文中首先阐述电池组件的生产工艺流程；其次，对电池串自动排版机的主要特征、工作原理及设备总装进行了解析；再次，提出了台达系统控制方案，涵盖电气方案架构、主要电气配置、解决方案及 PLC程序；最后，指出台达机电产品在电池串自动排版机上的成功应用，说明台达产品具有性能高、可靠性强、稳定而卓越的成套解决方案能力。目前，光伏产业市场前景可观，应用领域十分广泛，台达机电产品在光伏产业的应用前景也十分广阔。关键词自动排版机电池组件角度和位置纠偏 PLC搬运到指定地方。一般是 6块电池串摆满后，即进入下一循环。由于流水线过来的产品，每次的位置和角度都会有误差，所以每次都需要伺服电机进行角度和位置纠偏（见图１）。图１自动排版机的工作原理（ 3）设备总装图由设备总装图（见图２）可见， AB两条流水线对应２台串焊机。当检测到任意一条流水线上有产品时， X轴运动到流水线抓取产品；产品抓取后，运动到黄色标记的传感器处停下，此时，进行角度和位置的纠偏动作；纠正完毕后，依次放到中间的玻璃上。摆放规则应注意两点一是摆放位置在上一次摆放位置的基础上，要留出 HMI 上设置的间隙；二是每隔一次要将电池串旋转 180 °，以区分电池正负极。3 系统控制方案3.1 电气方案架构图（见图３）3.2 主要电气配置表（见下表）3.3 解决方案及程序（ 1）触摸屏图４显示，可以对电池组件规格进行手动输入或自动选择。图５显示，可根据客户要求，设置合适的自动运行速度及其他参数。2016.01.DQGY74解决方案／ SOLUTIONCHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY图６显示，可在手动状态下，对伺服 JOG功能进行设置。图７显示，初次使用时，伺服电机的位置保存。（ 2） PLC程序PLC程序主要涵盖 LINK 通讯、外部中断、主流程程序、角度计算、位置计算及２个工位任意摆放时的摆放位置计算等。其中，角度计算采用反正切（ DATAN）计算求出角度，然后转换成脉冲数进行纠偏。3.4 主要难点1）因运行速度快，不能造成设备抖动，所以伺服加减速要处理好。2）精度要求高，不能超过规定误差范围，所以在角度纠偏和位置纠正的计算环节要处理好。但 PLC受扫描周期影响，另外，普通光电传感器响应性滞后，会造成数据本身有误差。机械加工精度也应控制在精度影响范围之内。总之，对于长度接近 2m的电池串，只要角度稍微偏差一点，就会在两端直接放大。所以，解决办法是机构要稳定，旋转轴间隙要消除；传感器回应性要高，检测光点要小；尽量缩短 PLC扫描周期。3）不能出现累计误差。累计误差分为两部分一是伺服累计误差；二是 PLC程序中，计算时要特别留意小数点等细节之处。4）调试发现，机构所带来的精度影响不容忽视。最好从机械硬件上予以保证，若不行，只能通过电气作相应补偿。本文的项目在角度上有相应补偿，才能满足精度要求。4 自动排版机设备现场图 8、 9为自动排版机的设备现场；图 10 为图２设备总装图图３电气方案架构图表主要电气配置表名称型号数量说明触摸屏 DOP-B10S411 1 10寸触摸屏PLC DVP80EH00T3 1 控制 4个伺服电机PLC DVP14SS211T 1 控制 2个步进电机伺服电机 ECMA-C21020RS 1 X轴方向运动的伺服， 2kW伺服驱动器 ASD-A2-2023-L 1伺服电机 ECMA-C20604RS 2 Y轴和 R旋转轴的伺服， 400W伺服驱动器 ASD-A2-0421-L 2伺服电机 ECMA-C20604SS 1 Z轴方向上下运动的伺服，带刹车 400W伺服驱动器 ASD-A2-0421-L 1步进电机驱动器其他品牌 2 步进电机控制玻璃机构的升降和进出动作2016.01.DQGY75CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY调试时所用的模拟产品，并非真实电池串。图 8 自动排版机现场图 9 自动排版机现场图４电池组件规格设置图５自动运行速度设置解决方案／ SOLUTION图６伺服 JOG功能设置图７伺服电机位置保存图 10 模拟电池串5 结束语电池串自动排版机主要替代人工叠层，与人工叠层相比，具有以下五大优势一是排版速度快、效率高；二是排版整齐、隐裂率低；三是智能操作、可控性强；四是减少人为干预，降低崩边率；五是排版精度高，控制在± 0.2mm 。台达机电产品在电池串自动排版机上的成功应用，说明台达产品具有性能高、可靠性强、稳定而卓越的成套解决方案能力。目前，光伏产业市场前景可观，应用领域十分广泛，台达机电产品在光伏产业的应用前景也十分广阔。2016.01.DQGY76电器