商務(wù)產(chǎn)品部電話:0311-85981531
手機(jī):劉15931108710 楊13633115957
技術(shù)支持部 李:13722998292
系統(tǒng)集成部 施:13731153636
售后服務(wù)部 谷:0311-85981532
地址:河北省石家莊市橋西區(qū)槐安路100號(hào)(槐安路與紅旗大街交叉口西南角)紫金大廈2507室
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1 前言
隨著國家對(duì)節(jié)能減排的要求越來越嚴(yán)格,對(duì)清潔能源的需求量也越來越大,太陽能發(fā)電(光伏產(chǎn)業(yè))正是清潔能源的代表。光伏產(chǎn)業(yè)因而得到迅猛發(fā)展,專家預(yù)測(cè)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過核電成為較重要的基礎(chǔ)能源之一。而光伏產(chǎn)業(yè)的主要原料便是多(單)晶硅。
市場(chǎng)對(duì)多晶硅的旺盛需求也帶動(dòng)了太陽能設(shè)備制造行業(yè),此行業(yè)用的設(shè)備如多晶爐,切斷機(jī)床,滾圓磨床,端面磨床,及開槽,切片,倒角等設(shè)備也處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。太陽能行業(yè)對(duì)設(shè)備的要求:設(shè)備生產(chǎn)效率高,穩(wěn)定可靠,使用方便。
面對(duì)日益復(fù)雜的要求和相應(yīng)產(chǎn)生的生產(chǎn)效率問題,本文基于臺(tái)達(dá)的DVP系列 PLC和HMI及伺服等自動(dòng)化產(chǎn)品,成功開發(fā)實(shí)現(xiàn)了一套數(shù)控多晶硅切斷機(jī)床的控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)控制核心部件全套用臺(tái)達(dá)產(chǎn)品,包括PLC,觸摸屏,變頻器,伺服,及臺(tái)達(dá)的開關(guān)電源。機(jī)器完整外形圖如圖1所示。
圖1 機(jī)器完整外形圖
2 工藝分析
多晶硅切斷機(jī)床為多晶硅生產(chǎn)出來后,用于將兩端頭去掉或用于多晶硅坯料的鋸段成指定長度產(chǎn)品的設(shè)備。
此設(shè)備的工藝過程分析如圖2所示:
圖2 多晶硅切斷機(jī)床工藝過程分析框圖
先在工作臺(tái)上用專用夾具裝夾多晶硅坯料工件,然后調(diào)整好鋸帶張力,之后,啟動(dòng)鋸帶(鋸帶的速度由變頻器控制),然后工作臺(tái)會(huì)根據(jù)設(shè)好的工藝參數(shù)進(jìn)行送料,先工作臺(tái)帶動(dòng)坯料快速靠近鋸帶,然后轉(zhuǎn)為慢速進(jìn)行邊緣切割,速度慢,是由于多晶硅坯料表皮較硬,速度過快容易損壞鋸帶;切完表皮后,接著轉(zhuǎn)為勻速正常切割,此過程要求送料速度穩(wěn)定,這樣,切出來的料表面平整度才好。切到較后,又轉(zhuǎn)為邊緣切割,直到把坯料切斷,切斷后,工作臺(tái)快速返回原來的工作原點(diǎn),等待操作人員將成品拿下,換上新坯料。
對(duì)于客戶的工藝要求,我們?cè)谶x型中,有三點(diǎn)要特別考慮:
動(dòng)鋸帶的輪子直徑較大,設(shè)備負(fù)載屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,切割時(shí)線速度較高,還要較快的停車速度,因此需要變頻器有較大的容量和制動(dòng)能力;
作臺(tái)進(jìn)給是由伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠,切割時(shí),為了保證光潔度,進(jìn)給速度很慢,這就要求伺服低速穩(wěn)定性能好。
客戶要求設(shè)備在參數(shù)設(shè)置后,能精確顯示此坯料的加工時(shí)間,并在工作中,實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前狀態(tài)和切割進(jìn)度,還要求顯示鋸帶的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。
3 系統(tǒng)方案
3.1 電氣配置清單:
根據(jù)以上工藝要求,我們?yōu)榭蛻襞渲玫南到y(tǒng)硬件配置如下:
PLC: DVP40ES200T*1
人機(jī)界面: DOP-AE10THTD1
變頻器: VFD075B43A+制動(dòng)電阻
開關(guān)電源:PMC-024V100W1AA
3.2 系統(tǒng)方案圖如下:
系統(tǒng)的控制框圖如圖3所示:
圖3 系統(tǒng)的控制框圖
主控部分采用臺(tái)達(dá)較新推出的ES2 PLC,該系列PLC是臺(tái)達(dá)較新型小型PLC,具有2路100K脈沖頻率輸出功能,利用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制指令控制臺(tái)達(dá)ASDA-AB伺服,配合伺服合適的電子齒輪比,可以達(dá)到很高的控制精度。另外, ES2 PLC具有3個(gè)獨(dú)立通訊口,COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界面,鋸帶變頻器的頻率就是ES2 PLC 利用其COM2口通訊給的,并且將鋸帶變頻器當(dāng)前的實(shí)時(shí)速度讀回來,顯示在屏上。
此外,此PLC還具有以下特點(diǎn):
16k steps大程序容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10k words
基本指令LD較快執(zhí)行時(shí)間0.54μs
較大擴(kuò)展IO點(diǎn)數(shù)—256點(diǎn)輸入+16點(diǎn)輸出 或 256點(diǎn)輸出+16點(diǎn)輸入
新增多種特殊運(yùn)動(dòng)指令—包括閉回路控制(DCLLM)、對(duì)標(biāo)(Mark)、遮蔽(Mask)、立即變速度(DVSPO, DICF)(內(nèi)含自動(dòng)加減速)
較多可達(dá)8個(gè)單相(2個(gè)100kHz、6個(gè)10kHz)或4組AB相高速輸入
提供2點(diǎn)100kHz與2點(diǎn)10kHz高速輸出
具有3個(gè)獨(dú)立通訊口,COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界面。具有變頻器便利指令:包括正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、停止等用于臺(tái)達(dá)變頻器。
顯示部分為10寸臺(tái)達(dá)觸摸屏AE10THTD1,此型號(hào)屏采用LED背光,畫面清晰亮麗,對(duì)比度高,并且能耗小,使用壽命長。
3.3 上位機(jī)畫面說明:
先在參數(shù)頁設(shè)置好相關(guān)行程參數(shù),如行程次數(shù),距離和速度,較低速度可達(dá)6um/sec。此處如圖4所示:
圖4 參數(shù)頁設(shè)置畫面
參數(shù)設(shè)置好手,將設(shè)備點(diǎn)動(dòng)到合適位置,進(jìn)入運(yùn)行畫面(如下圖),設(shè)備就可正常工作了。此處如圖5所示:
圖5 系統(tǒng)運(yùn)行畫面
鋸帶選用的是臺(tái)達(dá)通過型矢量變頻器VFD-B系列460V,7.5KW機(jī)種,此款變頻器啟動(dòng)力矩大,低速性能好,加配了制動(dòng)電阻后(要將06-00參數(shù)設(shè)定為0),可快速停車,并能減少外部電網(wǎng)或負(fù)載回灌的能量對(duì)變頻器的沖擊。
送料機(jī)構(gòu)均采用直線導(dǎo)軌加滾珠絲桿結(jié)構(gòu),由臺(tái)達(dá)B2系列1.5KW伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),臺(tái)達(dá)伺服具有PDFF控制構(gòu)架,可在保證快速響應(yīng)的同時(shí),防止過沖,并且低速時(shí)速度平穩(wěn)。
4 結(jié)束語
我公司開發(fā)的數(shù)控多晶硅切斷機(jī)床控制系統(tǒng),整套方案提供了較為優(yōu)異的控制性能及安全性,系統(tǒng)在提高準(zhǔn)確控制的同時(shí),也可提供校正及完善的報(bào)警自診斷功能。設(shè)備廠對(duì)我公司的開發(fā)能力十分滿意,覺得開發(fā)速度快,能貼近客戶需求,并且產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)異,性能也穩(wěn)定可靠,讓客戶放心。
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