太陽能層壓機畢業(yè)設(shè)計

第 1 頁 共 22 頁中國環(huán)境管理干部學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 作 者: 楊楠 系（部: 信息工程系 專業(yè)班級： 電子 G081 學(xué)號 2008185151 題 目：太陽能層壓機控制系統(tǒng) 指導(dǎo)者： 武智英 評閱者： 第 2 頁 共 22 頁摘 要21 世紀(jì)世界能源將發(fā)生巨大變革,由以資源有限、污染嚴(yán)重的化石能源為主的能源結(jié)構(gòu),逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐再Y源無限、清潔干凈的可再生能源為主的多樣化、復(fù)合型的能源結(jié)構(gòu)。太陽能光伏發(fā)電被譽為世界十種能源中發(fā)展最快的能源,國際光伏工業(yè)在 80 年代-90 年代中期,年平均年增長率為 15%左右。到 90 年代后期,世界市場出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面,所以太陽能組件設(shè)備成為關(guān)注焦點。本設(shè)計把 PLC 及 HMI 技術(shù)應(yīng)用到層壓過程的全自動化控制程序，實現(xiàn)太陽能層壓機的太陽能組件的封裝的全自動、智能化控制。首先，本產(chǎn)品采用兩組加熱，其次，采用了多位一體的控制技術(shù)：集真空技術(shù)、氣壓傳動技術(shù)、PID溫度控制技術(shù)、可編程控制、繼電器輸出于一體可準(zhǔn)確方便的實現(xiàn)各種復(fù)雜的工藝控制。最后，本設(shè)備設(shè)有緊急按鈕和準(zhǔn)確的報警系統(tǒng):超溫報警、油位低報警、光幕報警等。關(guān)鍵字 PLC 層壓機 觸摸屏 太陽能目錄1. 引言 .32. 太陽電池組件層壓機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .42.1 太陽電池組件層壓機的結(jié)構(gòu) .42.2 太陽電池組件層壓機的性能參數(shù) .43. 太陽能層壓機的組成 .43.1 硬件組成 .43.2 RS232 的硬件接口 .63.3 軟件編程特點 .73.3.1 PLC 的編程特點及指令 .73.3.2 HMI 的宏指令 .83.4 PLC 的停電保持設(shè)置 .9第 3 頁 共 22 頁3.5 plc 對程序的處理流程 .94. 太陽能層壓機工程簡介 .104.1. 系統(tǒng)特點 .114.2. 太陽能層壓機系統(tǒng)控制方案 .125. 工藝控制 .135.1 工藝與控制要求記錄 .135.2 將工藝要求和控制要求形成框圖 .136. 太陽能系統(tǒng)介紹 .136.1 加熱系統(tǒng) .136.2 真空系統(tǒng) .136.3 控制系統(tǒng) .146.4 層壓機溫度設(shè)定 .146.5 加壓時間 .147. 系統(tǒng)流程和選型 .148. HMI 和 PLC 通訊 .178.1 屏上自動程序 .178.2 PLC 的部分配線圖 .188.3 通訊設(shè)置 .20結(jié)論 .21致謝 .21參考文獻 .221. 引言太陽能是資源最豐富的可再生能源，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛力，進入 21 世紀(jì)以來，世界太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，我國光伏產(chǎn)業(yè)在國家大型工程項目、推廣計劃和國際合作項目的推動下，以前所未有的速度迅速發(fā)展。但目前我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、基礎(chǔ)薄弱，太陽電池組件制造的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進口，企業(yè)缺乏產(chǎn)品的技術(shù)核心，相關(guān)部件的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平還有待進一步提高。為了滿足我國太陽電池組件生產(chǎn)企業(yè)對封裝設(shè)備的要求，在各種電氣及機械設(shè)備法規(guī)的規(guī)定下，結(jié)合當(dāng)今太陽電池組件層壓機的發(fā)展?fàn)顩r，考慮到經(jīng)濟實用問題，對全自動太陽電池組件層壓機進行設(shè)計。所以太陽能層壓機控制系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛，太陽能層壓機又叫做太陽能電池組件層壓機。其原理就是在各層物質(zhì)的表面施加一定壓力，在加熱狀態(tài)下將這些物質(zhì)嚴(yán)密地壓合在一起，層壓機在太陽能電池板生產(chǎn)線的工藝過程如下：焊接-疊層-固化-裁邊- 在線檢測 -組框-清洗-測試-包裝第 4 頁 共 22 頁2. 太陽電池組件層壓機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 太陽電池組件層壓機的結(jié)構(gòu)全自動太陽電池組件層壓機由進料臺、出料臺、機體、下真空室、起升、上真空室、加熱板、起升氣缸、下降氣缸九個部分組成。2.2 太陽電池組件層壓機的性能參數(shù)太陽電池組件層壓機的生產(chǎn)能力為 5600W/d,工作面積 2200mm X 1750mm，層壓機總功率 23kW，抽真空時間 5-7min，工作面溫度不均勻性 11.5C 以內(nèi)。3. 太陽能層壓機的組成3.1 硬件組成Plc（plc 主機、電氣類:空氣開關(guān)、交流接觸器（線圈、主觸點（主電路） 、輔助觸點） 、熱繼電器（工作電壓、頻率、過載電流、輔助觸點） 、熔斷器（過流保護器件）、熱繼電器、 （過載保護） 、中間繼電器（電流 5 到 10 安 中功率在 2 到 10 安 單片機在 0.2-2A） 、時間繼電器、接近開關(guān)、電壓、電流互感器、pt100 、k 分度、熱電偶、按鈕類、二次儀表）MCU（cpu 芯片、分立元器件：）HMI（dop/top） （DOP-A57BSTD ）低壓器件要根據(jù)其類型從外形尺寸、工作額定電壓（DC/AC） 、額定電流、額定工作頻率、路數(shù)或極數(shù)（P） 、觸點對數(shù)、定時范圍（時繼） 、定時方式（時繼） 、復(fù)位方式（熱繼）等的多種參數(shù)定規(guī)格。接觸器：接觸器一種磁電式控制電器，可實現(xiàn)遠程自動控制，其通斷能力大，瞬時過載能力強（大電流） ，具有欠壓（零壓）自動保護作用，成本低。交流接觸器用來控制主回路擁有大容量的交流電機負載，常用的有國產(chǎn)：CJ120系列，德國 Siemens 公司的 3TB 系列和 BBC 公司的 B 系列，法國 TE 公司的 LC1 系列。第 5 頁 共 22 頁一般三相接觸器一共有 8 個點，三路輸入，三路輸出，還有是控制點兩個。輸出和輸入是對應(yīng)的，很容易能看出來。如果要加自鎖的話，則還需要從輸出點的一個端子將線接到控制點上面。一般標(biāo)有 1 和 2 的觸點為常閉觸點（NC ） ，標(biāo)有 3 和 4 的觸點為常開觸點（NO） 。主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。中間繼電器，即中功率通用繼電器。觸點無主輔之分，個觸點電流容量相同，一般額定電流 5-10A。中間繼電器選型參數(shù)：額定電壓、額定電流、頻率、觸點對數(shù)及類型時間繼電器的輸出觸點由于受產(chǎn)品體積的限制，往往負載能力不強，因此要對觸點進行保護，可在觸點兩端并接吸收裝置（如：RC、二極管、齊納二極管等） 。圖 2 時間繼電器時間繼電器選型參數(shù)：額定電壓、觸點開電流、觸點閉電流、頻率、定時范圍熔斷器短路或嚴(yán)重過流保護電器， ，電機短路保護。保護功能單一，只有一段過電流反時限特性，過載、短路和接地故障都用此防護；發(fā)生一相熔斷時，對三相電動機將導(dǎo)致兩相運轉(zhuǎn)的不良后果，當(dāng)然可用帶發(fā)報警信號的熔斷器予以彌補，一相熔斷可斷開三相。熔斷器選型參數(shù)：額定電壓、短路保護電流、頻率、極數(shù)（路數(shù)）熱繼電器本身就是直接串接的。接線端子就是三個進線端子和三個出線端子，接1 接觸器電氣圖形符號、文字符號第 6 頁 共 22 頁線時就把熱繼電器串聯(lián)在三相電路上了。另外還有輔助觸頭的接線要串接圖 3 熱繼實物圖在主接觸器的線圈上（二次線路圖/控制電路） 。它保護的原理就是這三條線電流太大時就斷開輔助觸頭，繼而斷開主接觸器線圈電源，主觸點斷開，保護電機。 （綠色紐可調(diào)整定電流，即所允許的最大電流。 ）圖 4 熱繼電器符號熱繼電器選型參數(shù)：額定電壓、過載保護電流、頻率、輔助觸點數(shù)3.2 RS232 的硬件接口DB9 針接頭 RS-232 針腳的功能（1）數(shù)據(jù)TXD（ pin 3）：串口數(shù)據(jù)輸出（Transmit Data ）RXD（pin 2）：串口數(shù)據(jù)輸入（Received Data）（2）握手RTS（pin 7）：發(fā)送數(shù)據(jù)請求（Request To Send）CTS（pin 8）：清除發(fā)送（Clear To Send）DSR（pin 6）：數(shù)據(jù)發(fā)送就緒（ Data Send Ready） DCD（pin 1）：數(shù)據(jù)載波檢測（Data Carrier Detect 用于 Received Line Signal Detector） DTR（pin 4）：數(shù)據(jù)終端就緒（Data Terminal Ready）（3）地線第 7 頁 共 22 頁GND（pin 5）：地線（Signal Ground）（4）其他 RI（pin 9）：鈴聲指示（Ring Indicator）圖 5 RS-232-422-485 轉(zhuǎn)接頭圖 6 雙計算機 RS-232 通信3.3 軟件編程特點3.3.1 PLC 的編程特點 及指令PLC 的軟件采用 wplsoft 2.12 梯形圖為廣泛應(yīng)用在自動控制的一種圖形語言，這是沿用電氣控制電路的符號所組合而成的一種圖形，透過梯形圖編輯器畫好梯形圖后，PLC 的程序設(shè)計也就完成，以圖形表示控制的流程較為直觀，易為熟悉電氣控制電路的技術(shù)人員所接受。在梯形圖形很多基本符號及動作都在傳統(tǒng)自動控制電盤中常見的機電裝置如按鈕、開關(guān)、繼電器、定時器、及計數(shù)器等等?；局噶钫f明M1000：運行監(jiān)視常開接點（A 接點） ，PLC 于 RUN 狀態(tài)下，M1000 保持為ON。M1183：關(guān)閉特殊模塊自動對應(yīng)讀寫功能。第 8 頁 共 22 頁D9900，D9901，D9902，D9903：特殊模塊專用。TMR： 16 位定時器 T-K 或 T-D。CNT：16 位計數(shù)器 C-K 或 C-D（C-K：C0C199，K0K32767；C-D：C0C199，D0D9999） 。DCNT：32 位計數(shù)器 C-K 或 C-D，C235-C255 為高速加減計數(shù)。DHSCS：高速比較指令。MUL： BIN（二進制）乘法。DADD：32 位，BIN 加法。DMOV：32 位，數(shù)據(jù)傳送。FROM：16 位擴展模塊 CR 數(shù)據(jù)輸入。D FROM：32 位擴展模塊 CR 數(shù)據(jù)輸入。TO：16 位擴展模塊 CR 數(shù)據(jù)寫入。DTO： 32 位擴展模塊 CR 數(shù)據(jù)寫入。GPWM：一般用脈沖波寬調(diào)變。CMP：數(shù)據(jù)比較比較。3.3.2 HMI 的宏指令Hmi 的軟件采用 dop1.08宏功能可以提供人機使用者相當(dāng)方便，同時可以降低控制器上的 plc 程序書寫。當(dāng)使用者撰寫宏后，可以現(xiàn)在計算機上做離線或是在線的模擬先行測試宏的正確性，在下載至人機端執(zhí)行宏程序。每個宏最多只能編寫 512 行，如果是在一行內(nèi)寫入批注或是字符串的話，每行最多 128 個字。而子宏最多允許 512 個。宏的種類：畫面開啟宏、畫面關(guān)閉宏、畫面 Cycle 宏、Initial 宏、Background 宏、Clock 宏、 on 宏、Off 宏、子宏宏的指令：第 9 頁 共 22 頁圖 7 宏指令3.4 PLC 的停電保持設(shè)置圖 8 plc 停電保持設(shè)置3.5 plc 對程序的處理流程第 10 頁 共 22 頁圖 9 內(nèi)部處理程序流程4. 太陽能層壓機工程簡介用氣囊隔開，下室關(guān)蓋后氣囊與發(fā)熱板間密封成一個腔體形成下室。加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)現(xiàn)生產(chǎn)上使用的層壓機為油加熱層壓機，主要在加熱中導(dǎo)熱油加熱到