1、 第 1 页 共 22 页 中国环境管理干部学院 毕业设计 (论文 ) 作 者 : 杨楠 系（部 : 信息工程系 专业班级： 电子 G081 学号 2008185151 题 目： 太阳能层压机控制系统 指导者： 武智英 评阅者： 第 2 页 共 22 页 摘要 21 世纪世界能源将发生巨大变革 ,由以资源有限、污染严重的化石能源为主的能 源结构 ,逐步转变为以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的多样化、复合型的能源结构。太阳能光伏发电被誉为世界十种能源中发展最快的能源 ,国际光伏工业在 80 年代 -90年代中期 ,年平均年增长率为 15%左右。到 90 年代后期 ,世界市场出现了供不应求的局
2、面 ,所以太阳能组件设备成为关注焦点。 本设计把 PLC 及 HMI 技术应用到层压过程的全自动化控制程序，实现太阳能层压机的太阳能组件的封装的全自动、智能化控制。首先，本产品采用两组加热 ， 其次 ， 采用了多位一体的控制技术：集真空技术、气压传动技术、 PID温度控制技术、可编程控制、继 电器输出于一体可准确方便的实现各种复杂的工艺控制。最后 ， 本设备 设有紧急按钮和准确的报警系统 :超温报警、油位低报警、光幕报警等。 关键字 PLC 层压机 触摸屏 太阳能 目录 1. 引言 . 3 2. 太阳电池组件层压机整体结构设计 . 4 2.1 太阳电池组件层压机的结构 . 4 2.2 太阳电池
3、组件层压机的性能参数 . 4 3. 太阳能层压机的组成 . 4 3.1 硬件组成 . 4 3.2 RS232 的硬件接口 . 6 3.3 软件编程特点 . 7 3.3.1 PLC 的编程特点及指令 . 7 3.3.2 HMI 的宏指令 . 8 3.4 PLC 的停电保持设置 . 9 第 3 页 共 22 页 3.5 plc 对程序的处理流程 . 9 4. 太阳能层压机工程简介 .10 4.1. 系统特点 . 11 4.2. 太阳能层压机系统控制方案 .12 5. 工艺控制 .13 5.1 工艺与控制要求记录 .13 5.2 将工艺要求和控制要求形成框图 .13 6. 太阳能系统介绍 .13 6
4、.1 加热系统 .13 6.2 真空系统 .13 6.3 控制系统 .14 6.4 层压机温度设定 .14 6.5 加压时间 .14 7. 系统流程和选型 .14 8. HMI 和 PLC 通讯 .17 8.1 屏上自动程序 .17 8.2 PLC 的部分配线图 .18 8.3 通讯设置 .20 结论 .21 致谢 .21 参考文献 .22 1. 引 言 太阳能是资源最丰富的可再生能源，具有独特的优势和巨大的开发利用潜力，进入 21 世纪以来，世界太阳能光伏发电产业快速发展，我国光伏产业在国家大型工程项目、推广计划和国际合作项目的推动下，以前所未有的速度迅速发展。但目前我国光伏产业规模较小、基
5、础薄弱，太阳电池组件制造的关键设备主要依靠进口，企业 缺乏产品的技术核心，相关部件的产品质量和技术水平还有待进一步提高。为了满足我国太阳电池组件生产企业对封装设备的要求，在各种电气及机械设备法规的规定下，结合当今太阳电池组件层压机的发展状况，考虑到经济实用问题，对 全 自动太阳电池组件层压机进行设计。 所以太阳能层压机控制系统应用很广泛，太阳能层压机又叫做太阳能电池组件层压机。其原理就是在各层物质的表面施加一定压力，在加热状态下将这些物质严密地压合在一起，层压机在太阳能电池板生产线的工艺过程如下：焊接-叠层 -固化 -裁边 -在线检测 -组框 -清洗 -测试 -包装 第 4 页 共 22 页
6、2. 太阳 电池组件层压机整体结构设计 2.1 太阳电池组件层压机的结构 全 自动太阳电池组件层压机由 进料台、出料台、 机体、下真空室 、起升、 上真空室、加热板、起升气缸 、下降气缸九 个部分组成。 2.2 太阳电池组件层压机的性能参数 太阳电池组件层压机的生产能力为 5600W/d,工作面积 2200mm X 1750mm，层压机总功率 23kW，抽真空时间 5-7min，工作面温度不均匀性 11.5C 以内。 3. 太阳能层压机的组成 3.1 硬件组成 Plc（ plc 主机、电气类 :空气开关、交流接触器（线圈、主触点（ 主电路）、辅助触点）、热继电器（工作电压、频率、过载电流、辅助
7、触点）、熔断器（过流保护器件）、热继电器、（过载保护）、中间继电器（电流 5 到 10 安 中功率在 2 到 10 安 单片机在0.2-2A）、时间继电器、接近开关、电压、电流互感器、 pt100、 k 分度、热电偶、按钮类、二次仪表） MCU（ cpu 芯片、分立元器件：） HMI（ dop/top）（ DOP-A57BSTD） 低压器件要根据其类型从外形尺寸、工作额定电压（ DC/AC）、额定电流、额定工作频率、路数或极数（ P）、触点对数、定时范围（时继）、定时方式（时继） 、复位方式（热继）等的多种参数定规格。 接触器： 接触器一种磁电式控制电器，可实现远程自动控制，其通断能力大，瞬时
8、过载能力强（大电流），具有欠压（零压）自动保护作用，成本低。 交流接触器用来控制主回路拥有大容量的交流电机负载，常用的有国产： CJ120系列，德国 Siemens 公司的 3TB 系列和 BBC 公司的 B 系列，法国 TE 公司的 LC1 系列。 第 5 页 共 22 页 一般三相接触器一共有 8 个点，三路输入，三路输出，还有是控制点两个。输出和输入是对应的，很容易能看出来。如果要加自 锁的话，则还需要从输出点的一个端子将线接到控制点上面。一般标有 1 和 2 的触点为常闭触点（ NC），标有 3 和 4 的触点为常开触点（ NO）。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常
9、闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合 主电路使用。 中间继电器，即中功率通用继电器。触点无主辅之分，个触点电流容量相同，一般额定电流 5-10A。 中间继电器选型参数：额定电压、额定电流、频率、触点对数及类型 时间继电器的输出触点由于受产品体积的限制，往往负载能力不强，因此要对触点进行保护，可在触点两 端并接吸收装置（如： RC、二极管、齐纳二极管等）。 时间继电器选型参数：额定电压、触点开电流、触点闭电流、频率、定时范围 熔断器 短路或严重过流保护电器， ，电机短路保护。 保护功能单一，只有一段过电流反时限特性，过载、短路和接地故障都用此防护；发生一相熔断时，对三相电动机将导致
10、两相运转的不良后果，当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补，一相熔断可断开三相 。 熔断器选型参数：额定电压、短路保护电流、频率、极数（路数） 热继电器 本身就是直接串接的。接线端 子就是三个进线端子和三个出线端子，接图 2 时间继电器 1 接触器电气图形符号、文字符号 第 6 页 共 22 页 线时就把热继电器串联在三相电路上了。另外还有辅助触头的接线要串接 在主接触器的线圈上 （ 二次线路图 /控制电路） 。它保护的原理就是这三条线电流太大时就断开辅助触头，继而断开主接触器线圈电源，主触点断开，保护电机。（绿色纽可调整定电流，即所允许的最大电流。） 热继电器选型参数：额定电压、过载保护电流、
11、频率、辅助触点数 3.2 RS232 的硬件接口 DB9 针接 头 RS-232 针脚的功能 （ 1） 数据 TXD（ pin 3）：串口数据输出（ Transmit Data） RXD（ pin 2）：串口数据输入（ Received Data） （ 2） 握手 RTS（ pin 7）：发送数据请求（ Request To Send） CTS（ pin 8）：清除发送（ Clear To Send） DSR（ pin 6）：数据发送就绪（ Data Send Ready） DCD（ pin 1）：数据载波检测（ Data Carrier Detect 用于 Received Line Sig
12、nal Detector） DTR（ pin 4）：数据终端就绪（ Data Terminal Ready） （ 3） 地线 GND（ pin 5）：地线（ Signal Ground） 图 4 热继电器符号 图 3 热继实物图 第 7 页 共 22 页 （ 4） 其他 RI（ pin 9）：铃声指示（ Ring Indicator） 3.3 软件编程特点 3.3.1 PLC 的编程特点 及指令 PLC 的软件采用 wplsoft 2.12 梯形图为广泛应用在自动控制的一种图形语言，这是 沿用电气控制电路的符号所组合而成的一种图形，透过梯形图编辑器画好梯形图后， PLC 的程序设计也就完成，以
13、图形表示控制的流程较为直观，易为熟悉电气控制电路的技术人员所接受。在梯形图形很多基本符号及动作都在传统自动控制电盘中常见的机电装置如按钮、开关、继电器、定时器、及计数器等等。 基本指令说明 M1000：运行监视常开接点（ A 接点）， PLC 于 RUN 状态下， M1000 保持为 ON。 M1183：关闭特殊模块自动对应读写功能。 D9900， D9901， D9902， D9903：特殊模块专用。 TMR： 16 位定时器 T-K 或 T-D。 图 6 双计算机 RS-232 通信 图 5 RS-232-422-485 转接头 第 8 页 共 22 页 CNT： 16 位计数器 C-K
14、或 C-D（ C-K： C0C199， K0K32767； C-D： C0C199，D0D9999）。 DCNT： 32 位计数器 C-K 或 C-D， C235-C255 为高速加减计数。 DHSCS：高速比较指令。 MUL： BIN（二进制）乘法。 DADD： 32 位， BIN 加法。 DMOV： 32 位，数据传送。 FROM： 16 位扩展模块 CR 数据输入。 D FROM： 32 位扩展模块 CR 数据输入。 TO： 16 位扩展模块 CR 数据写入。 DTO： 32 位扩展模块 CR 数据写入。 GPWM：一般 用脉冲波宽调变。 CMP：数据比较比较。 3.3.2 HMI 的宏
15、指令 Hmi的软件采用 dop1.08 宏功能可以提供人机使用者相当方便，同时可以降低控制器上的 plc 程序书写。当使用者撰写宏后，可以现在计算机上做离线或是在线的模拟先行测试宏的正确性，在下载至人机端执行宏程序。每个宏最多只能编写 512 行，如果是在一行内写入批注或是字符串的话，每行最多 128 个字。而子宏最多允许 512 个。 宏的种类：画面开启宏、画面关闭宏、画面 Cycle 宏、 Initial 宏、 Background 宏、Clock 宏、 on 宏、 Off 宏、子宏 宏的指令： 第 9 页 共 22 页 图 7 宏指令 3.4 PLC 的停电保持设置 图 8 plc 停电
16、保持设置 3.5 plc 对程序的处理流程 第 10 页 共 22 页 图 9 内部处理程序流程 4. 太阳能层压机工程简介 用气囊隔开，下室关盖后气囊与发热板间密封成一个腔体形成下室。 加热系统、真空系统、气动系统、控制系统 现生产上使用的层压机为油加热层压机，主要在加热中导热油加热到设定 温度，在将其通过管道将加热后的油在发热板下循环，使发热板达到设定温度。工作时真空泵通过层压机发热板上的小气孔将层压机下室内的气体抽出，使其达到真空状态。 加热系统： 导热油型号： SD340 型导热油，加热温度 200；加热管在使用过程中使用分为两组，开启加热时两组加热同时工作，当温度达到使用温度以后，设备自动关闭其中一组加热管，仅使用其中的一组既可维持设备温度。导热油在加热箱内被电热管加热后，油热油泵通过管路传送到用热设备（层压机加热板），热交换后再次回到加热
