提升镀膜产能的电气策略与技术研究

2018-02-19王海东樊建华赵德源

机电信息 2018年18期

王海东樊建华赵德源

（河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000）

0 引言

光伏原片玻璃经过磨边、清洗、镀膜、钢化、检验、包装等多道工序才能产出成品，工序复杂性及质检苛刻性对电气设备提出了更高的要求。目前主流企业钢化镀膜生产线均使用国产设备，且设备分属不同生产厂家，电气系统相互隔离。安彩高科光伏钢化镀膜生产线投产初期，各设备运行节拍不同步，单一设备故障其他设备无警示，且设备本身电气系统也有诸多不完善之处，严重制约了钢化镀膜产能，对设备电气系统进行优化改造势在必行。

1 自动上片机

自动上片机采用CP1H PLC与WEINVIEW触摸屏以RS232C串口通信，通过伺服驱动器实现各轴定位控制。优化PLC程序、重新组态触摸屏画面后，在触摸屏及程序中设置大小片时间寄存器，根据产品大小在触摸屏上直接修改间隔时间，实现上片时序最佳；通过减小吸盘真空压缩时间、缩短节拍周期、提高各轴及上片段动作速度，实现上片产能最大化。

2 磨边机

磨边机采用两台施耐德M340 PLC与MCGS人机界面通过以太网接口通信，实现对各传动及磨头变频器的控制。影响磨边机产能的因素主要有前后工序设备衔接动作同步性、磨头电机运转稳定性、倒角机电气稳定性等。

2.1 磨边机和上片机、清洗机电气系统协同动作

通过将磨边机和清洗机的急停按钮触点分别引入对方急停回路，实现电气紧急控制协同动作；将磨边A机正常运行中继信号串入上片机传动信号中，实现两设备动作同步；增加磨边机中转台堵片报警功能，实现堵片及时报警，有效降低原片损耗，提高设备产能。

2.2 磨头电机扩容简配改造

试运时，磨边A、B机原装16台1.5 kW磨头电机长时间运转，过载过流、发热接地短路故障频发，严重制约磨边产能，通过扩容升级将1.5 kW电机扩容到3 kW，8台电机即可满足磨边要求。磨轮损耗率和电机故障率大大降低，电机轴承稳定性显著提升。

2.3 倒角机电气改造

倒角机伺服电机及编码器电缆采用悬吊联接方式，倒角检测及原点限位开关动作频繁，将伺服电缆升级为防水耐弯曲进口多芯屏蔽电缆。倒角机械开关改为接近开关，改用大直径耐磨橡胶辊轮，开关支架改用不锈钢支架，保证了倒角机的电气稳定性。

3 镀膜机

镀膜机采用CP1H PLC与触摸屏以RS232C接口通信，通过台达变频器对各段传动进行控制。

3.1 预热段和镀膜机电气联动

镀膜机和预热段电气系统相对独立，将镀膜机急停和报警信号串入预热段变频器传动信号，并通过优化程序，使镀膜机故障，胶辊升降步进电机动作自动升起，保证镀膜机及胶辊安全。

3.2 镀膜机纠偏程序

镀膜皮带运行中偏离位置，碰到限位开关纠偏动作，造成玻璃镀膜缺陷。通过程序优化，增加定时器，使皮带持续接触开关5 s气缸动作，动作10 s气缸收回，减少皮带纠偏几率，实现皮带纠偏自动复原，提升镀膜玻璃品位。

3.3 消除镀膜尾印程序

玻璃尾印是镀膜玻璃的主要缺陷，严重制约镀膜玻璃品位。玻璃辊涂镀膜过程中，正好处于镀膜平铺皮带接缝位置时，胶辊下压辊涂会造成该位置受力不均，从而产生玻璃尾印。要减轻这种缺陷，只能使玻璃镀膜时尽量避开皮带上的接缝或在接缝位置时减小压辊压力。通过增加触摸屏控制项、加装光电开关、修改程序实现遇到接缝位置胶辊步进电机执行上升微动，减少镀膜尾印的出现，最大程度提高玻璃产能和品质。

4 自动连线设备

自动连线设备采用CP1H PLC与触摸屏以RS232C接口通信，通过台达变频器对多条镀膜生产线进行传动汇合控制。

4.1 自动连线直角转片台程序优化

玻璃擦伤是影响镀膜玻璃品质的重要缺陷。直角转片台上的辊轮和皮带是由同一变频器驱动，换向时，由于皮带和辊轮不停，玻璃需要在很短的时间内实现皮带到辊轮上的直角转弯，极易造成擦伤。

通过修改程序，改变辊轮和皮带的动作时序，原先动作为：玻璃行进到直角转片台的辊轮上后，到达换向设定时间的位置上时，气缸动作，辊轮立即下降，玻璃接触到皮带后，由皮带拖动玻璃实现换向。气缸动作实现换向时，辊轮和皮带均在运转状态，极易擦伤辊和玻璃。改造动作为：玻璃行进到直角转片台的辊轮上后，到达换向设定时间的位置上时，皮带和辊轮同时停止运转，然后气缸动作，辊轮下降，玻璃接触到皮带后，再由皮带拖动玻璃实现换向。气缸动作实现换向时，辊轮和皮带均在静止状态，气缸动作和辊轮皮带转动分开，避免玻璃擦伤。

4.2 自动连线后段传动和钢化炉上片台的同步运行

钢化炉上片台正常运行时，为使入炉玻璃间隔一定，在入炉光电处检测玻璃到来，需暂停一段时间才能再次运行入炉。而自动连线后段传送带上检测玻璃到来后，会加速追行，极易造成玻璃碰撞歪斜入炉，可能引发玻璃炸炉事故。

通过分析控制回路，在钢化炉上片台变频器启动信号上并联一个24DC中间继电器，当钢化炉PLC控制上片台变频器运转时，此信号传递给中间继电器，也使其得电导通。通过优化自动连线程序，将该继电器上一对开点引入自动连线PLC输入点2.02，在程序中将输入点2.02开点指令加入自动连线最后段传动输出线圈前，作为该线圈导通条件，实现自动连线和钢化炉上片台的同步联动。

5 钢化炉

钢化炉控制系统主要由上位工控机、S7-300 PLC、施耐德ATV61变频传动系统、风机变频器系统、加热控制系统等组成。S7-300 PLC主要负责机组的逻辑控制和运动部件的控制，如辊道的运转和停止、炉门的关闭和开启、风栅的关闭和打开、风机的运转速度控制等。

5.1 钢化炉超温报警

钢化玻璃要求炉温与设定误差不得超过正负20℃，否则会引起钢化玻璃应力不均、颗粒度不够、强度不足、表面弯曲等批量缺陷。

通过分析钢化炉工控机操作盘上E5CZ-R2炉体温控仪手册和电路图，分别设定炉体超温报警上下限温度到温控仪参数中，然后在温控仪6号端子上接入报警继电器，并利用钢化炉炉体加热柜总电源空气开关侧面故障状态开关断路线圈端子引出线，将其分别接入两个报警继电器各组开点两端，一旦温控仪4、5号端子所接各段炉体温度热电偶反馈高温信号超限，报警继电器得电ON，其开点接通，使相应空气开关断路线圈得电，将空气开关主电路断开，从而实现加热炉丝断电降温，将报警继电器一对未使用开点两端，分别接入报警电源及报警灯，实现报警继电器得电，加热空气开关分断同时，现场电笛报警。

5.2 钢化炉急冷段碎片程序

光伏玻璃钢化出炉后，为保证颗粒度要求，在急冷段温度急剧下降，运行速度较快，如出现碎片极易造成粘炉。以钢化炉2、3段加速离合器信号发出为起始点，通过采集同一块玻璃行进到冷却段固定位置耐高温光纤开关下方的时间为标准，与光纤开关实际检测到玻璃信号时间比较，在标准时间范围内则证明玻璃正产运行无碎片，超出时间仍未检测到玻璃，说明在急冷段已碎片。碎片程序采用一套单独的CP1H PLC及控制回路，并配置声光报警器，保证钢化炉碎片及时报警，提升钢化炉生产稳定性。