电池片串焊机设计

毕业论文

题目太阳能电池片串焊机的设计

姓名

学号

学院

专业电气工程及自动化

班级CS0314202

指导教师

南京航空航天大学

二〇一六年三月

目录

摘要1

前言2

第一章串焊机电气控制系统及其原理 3

串焊机总体控制结构3

常用电气元件及其选用4

空气开关4

热电偶4

固态继电器 4

电力调整器 4

拉丝区域的电气控制系统5

电池片上料区域的电气控制系统6

料盒的送片6

电池片的定位以及抓取6

焊接区域的电气控制系统7

电池片的运输7

流水线以及灯管的加热7

收串区域的电气控制系统8

第二章PLC控制系统的原理及组态9

PLC控制系统的设计9

PLC系统的配置原则9

PLC系统的配置方法9

PLC自动化系统的配置9

PLC的组态10

创建项目10

机架的组态11

系统参数的设置11

第三章程序设计及调试13

PLC程序设计的基本步骤13

PLC程序设计13

程序的现场调试14结束语16

参考文献17

太阳能电池片串焊机的设计

摘要

随着中国经济的不断发展，中国社会的人力成本也在逐渐的上升，对于工业生产和制造业这类劳动密集型的产业尤为明显。于是自动化的市场需求也开始逐步的被释放出来。本文结合国内外串焊机最先进的技术，围绕串焊机的电气自动化控制硬件系统、CCD检测系统以及程序设计等方面进行了深入的研究。

首先结合串焊机的工艺特点和技术要求，采用了热电偶传感器对灯管以及底板进行实时温度监控；采用了伺服控制技术，对工艺过程中一些重要电机设备的运行进行位置和速度处理；采用了CCD检测技术对电池片进行精确定位。

其次，采用了工业计算机，松下公司的PLC以及其他通讯设备设计了串焊机的控制系统，应用了FPWIN GR2软件和LABVIEW软件设计了串焊机的软件系统，并对程序的模块化和标准化进行了深入的研究。

关键词：伺服控制技术，CCD检测技术，PLC, 热电偶，串焊机

前言

太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应，使太阳光射到光伏组件上产生电流直接发电。

电池串是光伏组件的重要组成部分，因此，电池串生产的正常与否，不但影响到光伏组件任务的完成，而且也影响到组件的效率和质量。串焊机焊接速度快，质量一致性好，表面美观，没有手工焊的焊接不均匀现象，而且其工作效率高，大大减小生产成本，提高产品竞争力。

串焊机整个串焊过程包括：备品上料、CCD电池片外观检测、喷涂助焊剂、焊接台预热、焊带铺设、焊接、成品收集。整个过程均是自动化控制，在提高工厂的自动化程度、节能损耗和减轻工人劳动强度等方面都有着重要的现实意义。

第一章 串焊机电气控制系统及其原理

本章首先介绍串焊机电气自动化控制系统的总体结构，然后对系统的各个功能控制部分进行具体的分析和研究，并对电气自动化控制系统的电气原理、硬件结构等方面进行分析和设计，最后对各个控制系统的特点进行简单的描述。 串焊机总体控制结构

串焊机电气控制系统主要由现场各种电气元件、智能仪表和传动装置等组成，这些设备与PLC 控制系统进行数据交换，提供现场测量参数和接受控制参数等。串焊机电气控制系统分布如图所示：

图 系统分布图

串焊机电气自动化控制系统按功能划分，主要分为以下四个区域： 拉丝控制区域，主要包括焊带的输送，截取，助焊剂的喷涂；

电池片上料控制区域，主要包括电池片的抓取，电池片的缺陷检测，电池片的位置定位； 电池片焊接控制区域，主要包括电池片的运输，流水线的加热，电池片的焊接； 电池片焊接控制区域，主要包括电池串的外观检测，电池串的下料。

常用电器元件及其选用 空气开关

空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。其主要由触头、灭弧系统和各种脱扣器三个基本部分组成，在功能上相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种可以自动切断线路故障的保护电器。断路器的选用原则是：断路器的额定电压和电流要大于线路的正常工作电压和电流，极限通断能力大于或等于线路最大短路电流。经统计设备的额定电流约为50A 左右，一般取倍，可选择60A 的3P 空气开关作为电路的主熔断器。

拉丝区域

上料区域

焊接区域

热电偶

热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，并通过电气仪表转换成被测介质的温度。选择热电偶要根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。串焊机要求设备流水线加热至130℃，由此可选择T型电偶，因其在低温时稳定而且精度高。

固态继电器

固态继电器是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关；是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器的输入端用微小的控制信号，达到直接驱动大电流负载。一般情况下，在低电压要求信号失真小可选用采用场效应管作输出器件的直流固态继器;如对交流阻性负载和多数感性负载，可选用过零型继电器，这样可延长负载和继电器寿命，也可减小自身的射频干扰。如作为相位输出控制时，应选用随机型固态继电器。本设备中应选择负载输出为220V，输入为24V直流的过零型继电器，过零电流值约为30A。电力调整器

电力调整器是应用晶闸管（又称可控硅）及其触发控制电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。其与带0-5V、4-20mA的智能PID调节器或PLC配套使用，可用于红外加热。本设备选用了台湾泰矽生产的简易型E系列单相电力调功器，适用于红外灯管加热，输入方式为4—20MA，无需工作电压，额定电流为25A，超温停止保护，比例式相位控制方式。

拉丝区域的电气控制系统

焊带的输送分为送和拉两个部分，两者缺一不可。

送焊带采用了松下90W的调速电机M91Z90GV4GGA配合其调速器可以有效的控制其送带的速度，通过支架下方的感应器可以控制其停止，电气原理图如图所示：