太陽(yáng)能層壓機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

第 1 頁(yè) 共 22 頁(yè)中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 作 者: 楊楠 系（部: 信息工程系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子 G081 學(xué)號(hào) 2008185151 題 目：太陽(yáng)能層壓機(jī)控制系統(tǒng) 指導(dǎo)者： 武智英 評(píng)閱者： 第 2 頁(yè) 共 22 頁(yè)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(wú)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(yáng)能光伏發(fā)電被譽(yù)為世界十種能源中發(fā)展最快的能源,國(guó)際光伏工業(yè)在 80 年代-90 年代中期,年平均年增長(zhǎng)率為 15%左右。到 90 年代后期,世界市場(chǎng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面,所以太陽(yáng)能組件設(shè)備成為關(guān)注焦點(diǎn)。本設(shè)計(jì)把 PLC 及 HMI 技術(shù)應(yīng)用到層壓過(guò)程的全自動(dòng)化控制程序，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能層壓機(jī)的太陽(yáng)能組件的封裝的全自動(dòng)、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(dòng)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(shí)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(bào)警系統(tǒng):超溫報(bào)警、油位低報(bào)警、光幕報(bào)警等。關(guān)鍵字 PLC 層壓機(jī) 觸摸屏 太陽(yáng)能目錄1. 引言 .32. 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .42.1 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的結(jié)構(gòu) .42.2 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的性能參數(shù) .43. 太陽(yáng)能層壓機(jī)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(diǎn) .73.3.1 PLC 的編程特點(diǎn)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(yè) 共 22 頁(yè)3.5 plc 對(duì)程序的處理流程 .94. 太陽(yáng)能層壓機(jī)工程簡(jiǎn)介 .104.1. 系統(tǒng)特點(diǎn) .114.2. 太陽(yáng)能層壓機(jī)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(yáng)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(jī)溫度設(shè)定 .146.5 加壓時(shí)間 .147. 系統(tǒng)流程和選型 .148. HMI 和 PLC 通訊 .178.1 屏上自動(dòng)程序 .178.2 PLC 的部分配線(xiàn)圖 .188.3 通訊設(shè)置 .20結(jié)論 .21致謝 .21參考文獻(xiàn) .221. 引言太陽(yáng)能是資源最豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開(kāi)發(fā)利用潛力，進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在國(guó)家大型工程項(xiàng)目、推廣計(jì)劃和國(guó)際合作項(xiàng)目的推動(dòng)下，以前所未有的速度迅速發(fā)展。但目前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小、基礎(chǔ)薄弱，太陽(yáng)電池組件制造的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)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(jìn)一步提高。為了滿(mǎn)足我國(guó)太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)企業(yè)對(duì)封裝設(shè)備的要求，在各種電氣及機(jī)械設(shè)備法規(guī)的規(guī)定下，結(jié)合當(dāng)今太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用問(wèn)題，對(duì)全自動(dòng)太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以太陽(yáng)能層壓機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛，太陽(yáng)能層壓機(jī)又叫做太陽(yáng)能電池組件層壓機(jī)。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(jī)在太陽(yáng)能電池板生產(chǎn)線(xiàn)的工藝過(guò)程如下：焊接-疊層-固化-裁邊- 在線(xiàn)檢測(cè) -組框-清洗-測(cè)試-包裝第 4 頁(yè) 共 22 頁(yè)2. 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的結(jié)構(gòu)全自動(dòng)太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)由進(jìn)料臺(tái)、出料臺(tái)、機(jī)體、下真空室、起升、上真空室、加熱板、起升氣缸、下降氣缸九個(gè)部分組成。2.2 太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的性能參數(shù)太陽(yáng)電池組件層壓機(jī)的生產(chǎn)能力為 5600W/d,工作面積 2200mm X 1750mm，層壓機(jī)總功率 23kW，抽真空時(shí)間 5-7min，工作面溫度不均勻性 11.5C 以?xún)?nèi)。3. 太陽(yáng)能層壓機(jī)的組成3.1 硬件組成Plc（plc 主機(jī)、電氣類(lèi):空氣開(kāi)關(guān)、交流接觸器（線(xiàn)圈、主觸點(diǎn)（主電路） 、輔助觸點(diǎn)） 、熱繼電器（工作電壓、頻率、過(guò)載電流、輔助觸點(diǎn)） 、熔斷器（過(guò)流保護(hù)器件）、熱繼電器、 （過(guò)載保護(hù)） 、中間繼電器（電流 5 到 10 安 中功率在 2 到 10 安 單片機(jī)在 0.2-2A） 、時(shí)間繼電器、接近開(kāi)關(guān)、電壓、電流互感器、pt100 、k 分度、熱電偶、按鈕類(lèi)、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(lèi)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(diǎn)對(duì)數(shù)、定時(shí)范圍（時(shí)繼） 、定時(shí)方式（時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，其通斷能力大，瞬時(shí)過(guò)載能力強(qiáng)（大電流） ，具有欠壓（零壓）自動(dòng)保護(hù)作用，成本低。交流接觸器用來(lái)控制主回路擁有大容量的交流電機(jī)負(fù)載，常用的有國(guó)產(chǎn)：CJ120系列，德國(guó) Siemens 公司的 3TB 系列和 BBC 公司的 B 系列，法國(guó) TE 公司的 LC1 系列。第 5 頁(yè) 共 22 頁(yè)一般三相接觸器一共有 8 個(gè)點(diǎn)，三路輸入，三路輸出，還有是控制點(diǎn)兩個(gè)。輸出和輸入是對(duì)應(yīng)的，很容易能看出來(lái)。如果要加自鎖的話(huà)，則還需要從輸出點(diǎn)的一個(gè)端子將線(xiàn)接到控制點(diǎn)上面。一般標(biāo)有 1 和 2 的觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)（NC ） ，標(biāo)有 3 和 4 的觸點(diǎn)為常開(kāi)觸點(diǎn)（NO） 。主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開(kāi)和常閉功能的接點(diǎn)，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(diǎn)無(wú)主輔之分，個(gè)觸點(diǎn)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(diǎn)對(duì)數(shù)及類(lèi)型時(shí)間繼電器的輸出觸點(diǎn)由于受產(chǎn)品體積的限制，往往負(fù)載能力不強(qiáng)，因此要對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，可在觸點(diǎn)兩端并接吸收裝置（如：RC、二極管、齊納二極管等） 。圖 2 時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器選型參數(shù)：額定電壓、觸點(diǎn)開(kāi)電流、觸點(diǎn)閉電流、頻率、定時(shí)范圍熔斷器短路或嚴(yán)重過(guò)流保護(hù)電器， ，電機(jī)短路保護(hù)。保護(hù)功能單一，只有一段過(guò)電流反時(shí)限特性，過(guò)載、短路和接地故障都用此防護(hù)；發(fā)生一相熔斷時(shí)，對(duì)三相電動(dòng)機(jī)將導(dǎo)致兩相運(yùn)轉(zhuǎn)的不良后果，當(dāng)然可用帶發(fā)報(bào)警信號(hào)的熔斷器予以彌補(bǔ)，一相熔斷可斷開(kāi)三相。熔斷器選型參數(shù)：額定電壓、短路保護(hù)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(xiàn)端子就是三個(gè)進(jìn)線(xiàn)端子和三個(gè)出線(xiàn)端子，接1 接觸器電氣圖形符號(hào)、文字符號(hào)第 6 頁(yè) 共 22 頁(yè)線(xiàn)時(shí)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(xiàn)要串接圖 3 熱繼實(shí)物圖在主接觸器的線(xiàn)圈上（二次線(xiàn)路圖/控制電路） 。它保護(hù)的原理就是這三條線(xiàn)電流太大時(shí)就斷開(kāi)輔助觸頭，繼而斷開(kāi)主接觸器線(xiàn)圈電源，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，保護(hù)電機(jī)。 （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(hào)熱繼電器選型參數(shù)：額定電壓、過(guò)載保護(hù)電流、頻率、輔助觸點(diǎn)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(qǐng)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(cè)（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(xiàn)第 7 頁(yè) 共 22 頁(yè)GND（pin 5）：地線(xiàn)（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(jì)算機(jī) RS-232 通信3.3 軟件編程特點(diǎn)3.3.1 PLC 的編程特點(diǎn) 及指令PLC 的軟件采用 wplsoft 2.12 梯形圖為廣泛應(yīng)用在自動(dòng)控制的一種圖形語(yǔ)言，這是沿用電氣控制電路的符號(hào)所組合而成的一種圖形，透過(guò)梯形圖編輯器畫(huà)好梯形圖后，PLC 的程序設(shè)計(jì)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(hào)及動(dòng)作都在傳統(tǒng)自動(dòng)控制電盤(pán)中常見(jiàn)的機(jī)電裝置如按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器、定時(shí)器、及計(jì)數(shù)器等等?；局噶钫f(shuō)明M1000：運(yùn)行監(jiān)視常開(kāi)接點(diǎn)（A 接點(diǎn)） ，PLC 于 RUN 狀態(tài)下，M1000 保持為ON。M1183：關(guān)閉特殊模塊自動(dòng)對(duì)應(yīng)讀寫(xiě)功能。第 8 頁(yè) 共 22 頁(yè)D9900，D9901，D9902，D9903：特殊模塊專(zhuān)用。TMR： 16 位定時(shí)器 T-K 或 T-D。CNT：16 位計(jì)數(shù)器 C-K 或 C-D（C-K：C0C199，K0K32767；C-D：C0C199，D0D9999） 。DCNT：32 位計(jì)數(shù)器 C-K 或 C-D，C235-C255 為高速加減計(jì)數(shù)。DHSCS：高速比較指令。MUL： BIN（二進(jìn)制）乘法。DADD：32 位，BIN 加法。DMOV：32 位，數(shù)據(jù)傳送。FROM：16 位擴(kuò)展模塊 CR 數(shù)據(jù)輸入。D FROM：32 位擴(kuò)展模塊 CR 數(shù)據(jù)輸入。TO：16 位擴(kuò)展模塊 CR 數(shù)據(jù)寫(xiě)入。DTO： 32 位擴(kuò)展模塊 CR 數(shù)據(jù)寫(xiě)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(jī)使用者相當(dāng)方便，同時(shí)可以降低控制器上的 plc 程序書(shū)寫(xiě)。當(dāng)使用者撰寫(xiě)宏后，可以現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上做離線(xiàn)或是在線(xiàn)的模擬先行測(cè)試宏的正確性，在下載至人機(jī)端執(zhí)行宏程序。每個(gè)宏最多只能編寫(xiě) 512 行，如果是在一行內(nèi)寫(xiě)入批注或是字符串的話(huà)，每行最多 128 個(gè)字。而子宏最多允許 512 個(gè)。宏的種類(lèi)：畫(huà)面開(kāi)啟宏、畫(huà)面關(guān)閉宏、畫(huà)面 Cycle 宏、Initial 宏、Background 宏、Clock 宏、 on 宏、Off 宏、子宏宏的指令：第 9 頁(yè) 共 22 頁(yè)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(duì)程序的處理流程第 10 頁(yè) 共 22 頁(yè)圖 9 內(nèi)部處理程序流程4. 太陽(yáng)能層壓機(jī)工程簡(jiǎn)介用氣囊隔開(kāi)，下室關(guān)蓋后氣囊與發(fā)熱板間密封成一個(gè)腔體形成下室。加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)現(xiàn)生產(chǎn)上使用的層壓機(jī)為油加熱層壓機(jī)，主要在加熱中導(dǎo)熱油加熱到