CN103439896B - 一种用于光伏链式系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光伏链式系统的控制方法，其步骤有：1.通过计算机设置各工位的工作参数；2.启动药液配备任务为药液处理装置及水清洗装置添加处理液；3.依次启动各执行部件的运行；4.各工位检测器采集运行参数并反馈至中央控制器；5.将检测器反馈的运行参数与设定参数进行比对，如在正常范围之内，则继续运行；如不在正常范围之内，则对运行参数进行修正，并将修正指令发送至各执行部件。本发明还公开了一种控制系统。本发明主要是用于太阳能光伏行业，实现对链式设备的全自动化操作及控制，并提升设备的操作简便性、实用性、安全性以及功能全面性。

Description

一种用于光伏链式系统的控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能光伏行业清洗设备，尤其涉及链式清洗设备及链式湿法处理设备的控制系统及控制方法。

背景技术

太阳能光伏行业晶体硅电池制造工艺大致分为：硅片--制绒--扩散--去边结刻蚀--去磷硅玻璃（PSG）清洗--沉积减反射膜（PECVD）--丝网印刷--烧结--测试分选--电池片。其中“制绒”、“去边结刻蚀”、“去PSG清洗”等工艺多年来一直采用槽式清洗设备（槽式制绒、槽式去PSG）及干法刻蚀设备来实现。随着光伏产业的不断发展，太阳能这种清洁能源的普及就需要太阳能电池具有更高的光电转换效率，更低廉的生产成本以及更快的生产效率，这意味着必须要有更先进的制造工艺以及生产设备。基于此种原因，近几年来国内外先后出现了链式制绒清洗设备、链式湿法刻蚀设备、链式选择性发射极刻蚀（SE）设备、链式背面抛光设备等各种链式设备。

将原有的槽式清洗设备及干法刻蚀设备替换为链式设备，生产效率得到了大大的提升，目前槽式设备产能为1800片/小时，而链式设备产能为3000片/小时，并且链式设备不仅能提高生产效率，还具有安全性好、上下料方便、能提高光电转换效率等诸多优点。但是目前国内链式设备的生产制造还处于比较初级的阶段，设备的自动化控制程度不够高，操作过程还不够简化，安全性能及稳定性也有待提升。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种用于光伏链式设备的控制系统，使得光伏链式设备可以实现无人值守的全自动化生产，提高生产效率，减少人工成本。

本发明所提出的用于光伏链式设备的控制系统包括：计算机，用于提供人机交互、设置参数和监控设备运行情况；中央控制器，用于接收计算机输入的设置参数，向执行部件发送工作指令；接收检测器反馈的运行参数，与设置参数进行比对，并向执行部件发出修正命令；执行部件，用于接收中央控制器的指令，完成各工位的操作步骤；检测器，用于采集各工位的运行参数并将该运行参数发送至中央控制器。

在本技术方案中，参数设置模块设置的参数包括设备的药液的配备比例、流量、温度和速度。中央控制器包括：数据接收模块、参数设定模块、参数对比修正模块和与各工位执行部件通讯的执行模块、报警模块，当检测器反馈的数据超出极限值时报警。中央处理器还设置有管理模块，生成设备的工作报表。

执行部件包括：进出料装置、药液处理装置、水清洗装置和传送装置。检测器包括：安装在进出料装置的光电传感器、设于各储液槽内的液位计、检测传送速度的增量式编码器、温控装置和流量控制装置。执行部件和检测器与中央处理器的数字和模拟接口连接，所述计算机通过串口RS232或以太网口连接至中央处理器的通讯接口。

本发明还提出了一种用于光伏链式系统的控制方法，包括下列步骤：

步骤1.通过计算机设置各工位的工作参数；

步骤2.启动药液配备任务为药液处理装置及水清洗装置添加处理液；

步骤3.依次启动各执行部件的运行；

步骤4.各工位检测器采集运行参数并反馈至中央控制器；

步骤5.将检测器反馈的运行参数与设定参数进行比对，如在正常范围之内，则继续运行；如不在正常范围之内，则对运行参数进行修正，并将修正指令发送至各执行部件。

在本技术方案中，步骤5还包括：当反馈的运行参数大于设定极限值时启动报警的步骤。

本发明通过计算机输入参数，从而使得中央控制器可以根据设置的参数对执行部件进行控制，让链式系统可以实现自动化生产，进一步提高工作效率，并且还在各工位增加了检测器，对执行部件的工作状态进行实时检测，并反馈给中央控制器，中央控制器根据反馈的数据对执行部件的工作状态进行修正，提高了生产工艺的精度，使得链式设备的操作更加简化，安全性和全面性也进一步提高。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明控制方法的调试流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明一实施例所提出的用于光伏链式设备的控制系统包括：用于实现人机对话的工业计算机，通过该计算机可以设置参数、监控设备运行情况，可以设置的参数包括药液的配备比例、流量、温度和速度；用于实现系统控制的中央处理器，中央处理器接收计算机输入的设置参数，向执行部件发送工作指令，接收检测器反馈的运行参数，与设置参数进行比对，并向执行部件发出修正命令；用于接收中央控制器指令，并完成各工位操作步骤的执行部件；用于采集各工位的运行参数并将该运行参数发送至中央控制器的检测器。执行部件和检测器全部连接至中央处理器的数字和模拟输入输出接口，工业计算机通过串口RS232或以太网口连接至中央控制器的通讯接口。

中央控制器包括数据接收模块、参数设定模块、参数对比修正模块和与各工位执行部件通讯的执行模块、报警模块和管理模块。

太阳能光伏行业链式设备中的执行部件一般由进出料装置、药液处理装置、水清洗装置和传送装置组成，其中，进出料装置包括用于向设备内输送硅片的进料工位，以及用于输出处理后的硅片的出料工位；药液处理装置包括数个药液处理工位、储液槽，以及设于各储液槽内的循环水泵，并且，储液槽上设有加水阀门、加液阀门和排液阀门；水清洗装置包括数个去离子（DI）水清洗工位、储水槽；传送装置包括由主传动轴、传动辊道组成的传送系统，用于带动传送系统工作的传送电机以及用于控制电机的变频器或交流伺服器，变频器根据设置的参数控制输出的电压及频率，控制传送电机的开启、停止以及旋转速度，传送电机再经过变速齿轮带动传送系统旋转。

采用的检测器主要包括安装于进、出料工位的数个光电传感器，设于各储液槽内的液位计，增量式编码器，温控装置和流量控制装置。其中，当任一光电传感器感应到有硅片时，就发出信号至中央控制器，中央控制器对收集到的所有信号进行实时计算和实时更新，并将所得到的数值送至管理模块中，显示出设备已生产产品的总数量、当前批次数量，或者生成相应的报表。液位计检测储液槽及药液处理槽内当前液位，其作用是用于药液配备及液位监控，当启动了一个药液配备或添加的任务时，中央控制器根据液位计反馈的实时液位来完成对加液阀门的切换及停止，当控制器检测到液位计反馈的异常信号时，停止相应执行部件并输出报警。增量式编码器检测设备传送轴的实时转速，并传递给中央控制器，中央控制器将实时转速与设定的速度进行对比，计算出差值并反馈给变频器，变频器根据差值对输出的电压及频率进行调整。温控装置包括设于分别与所述控制中心相连接的制冷机组、热交换器、加热器、测温探头，测温探头设于所述药液处理工位，检测药液处理工位的实际温度，反馈给中央控制器，中央控制器将实际温度与设定温度进行对比计算，得出开启持续时间和关闭持续时间，并进行实时更新，根据开启持续时间和关闭持续时间控制制冷机组及加热器的开启和关闭。流量控制装置包括分别与所述控制中心相连接的变频器、水泵、风机、流量计，流量计主要是设置在风机出风口处以及循环水泵出水口处，对风机及循环水泵的流量进行检测，并反馈至中央控制器，中央控制器进行对比，计算出差值，传送至变频器，然后变频器根据差值对频率进行调整。

如图2、图3所示，本发明一实施例提出的用于光伏链式系统的控制方法，包括下列步骤：

步骤1、通过计算机设置各工位的工作参数，其中设置的工作参数包括药液的配备比例、风机的流量、水泵的流量、药液的温度、以及传送装置的速度等；

步骤2、启动药液配备任务，按照所设置的药液配备比例为各个药液处理模块配制所需要的化学药品，制成药液，并为各个水清洗模块添加去离子水（DI水）；

步骤3、依次启动各执行部件的运行，同时启动检测器，根据设定的工作参数调试执行部件；其中，调试执行部件的具体步骤主要包括：

步骤3.1、系统发出启动指令；

步骤3.2、中央控制器检测工作部件中的动力部件是否存在故障报警及是否准备好；

步骤3.3、检测器检测执行部件中的外围供应是否正常，例如药液、纯水供应是否足够，压缩空气是否供应正常等；

步骤3.4、液位计检测工作部件的储液副槽是否满足启动液位；

步骤3.5、系统进入自动运行准备就绪状态，发出运行开始指令；

步骤3.6、系统声光提示3秒后工作部件和控制部件开始启动，每隔1秒启动一个工作部件及相应的控制部件，当所有工作部件都启动完毕后，启动传送装置；

步骤3.7、根据设定的工作参数对工作部件的速度、温度及流量进行参数调整，调整完毕后提示启动及调试完成。

步骤4.调试正常后，各工位检测器采集运行参数并反馈至中央控制器；

步骤5.将检测器反馈的运行参数与设定参数进行比对，如在正常范围之内，则继续运行；如不在正常范围之内，则对运行参数进行修正，并将修正指令发送至各执行部件。当反馈的运行参数大于设定极限值时启动报警的步骤，报警的内容包括如紧急停止、液位异常、电机过载、温度异常等报警信息。

本发明的控制方法应用在传送速度的实施例中，主要过程是当传送系统启动时，变频器给定一个由设定的速度计算出的频率值到电机，此时电机开始运转并带动传送轴运转，当传送轴运转后，增量式编码器开始对传送轴实时转速进行监测并反馈至中央处理器，中央处理器将所测得的实时速度与设定速度进行对比，所得出的差值进行计算后反馈至变频器，变频器根据此数值对频率进行微调 ，从而使实际速度与设定速度吻合。

本发明的控制方法应用在进出料装置中，主要过程是当任一光电传感器感应到有硅片时，就发出信号至中央处理器，中央处理器对收集到的所有信号进行实时计算和实时更新，并将所得到的数值送至计算机，显示出设备已生产产品的总数量、当前批次数量。

本发明的控制方法应用在全程监控的实施例中，主要过程包括当进料工位的光电传感器感应到有硅片进入时，增量式编码器立刻开始记录脉冲，每个脉冲对应一毫米的距离，当硅片进入设备内部处理时，脉冲记录程序持续工作对硅片所传送的距离进行记录，当出料工位的光电传感器感应到硅片时，中央处理器对已记录的数据进行分析，如果硅片在处理过程中有碎裂或者重叠，记录的数据在与进、出料工位之间的实际距离数据对比时就会产生偏差，此偏差范围可提前通过计算机进行设置，当偏差范围超出所设置的范围时，设备就会发出警报并在计算机中显示。

本发明的控制方法应用在药液配备实施例中，主要过程为：通过计算机设置各种药液的比例或容积，然后开始配液，中央处理器根据所设置的参数，经过计算处理后，依次打开相应阀门对储液槽加液，同时高精度的液位计对储液槽内的液位进行监测并实时反馈至中央处理器，中央处理器根据反馈的实时数据与设定参数对比来完成对各种加液阀门的切换及停止。

本发明的控制方法应用在药液的微量添加实施例中，主要实现方式有两种：一种是手动进行微量添加，用户通过计算机设置要添加的药液种类和药液量，然后中央处理器控制储液罐相应阀门开启，往储液槽内补液，安装于储液罐上的高精度液位计对储液罐液位进行监测并实时反馈至中央处理器，中央处理器将反馈的实时数据、设定数据及启动前的数据进行对比计算，根据计算结果来控制阀门的停止，就可以很精确的完成添加动作。另一种是自动进行微量添加，自动添加的启动条件由所处理硅片的数量决定，当处理硅片的数量达到自动添加所设定的数量时，中央处理器控制储液罐相应阀门开启，往储液槽内补液，安装于储液罐上的高精度液位计对储液罐液位进行监测并实时反馈至中央处理器，中央处理器将反馈的实时数据、设定数据及启动前的数据进行对比计算，根据计算结果来控制阀门的停止。

本发明的控制方法应用在各工位的自动清洗实施例中，主要过程为：通过计算机设定好自动清洗的次数及时间，中央控制器控制储液槽排液阀门打开将槽内药液排空，然后控制储液槽加水阀门打开补充纯水至循环水泵启动液位，循环水泵启动开始对工位进行循环清洗，到达设定时间后循环水泵停止，排液阀门打开将储液槽内液体排空，即完成一个清洗周期，如此循环进行，直至清洗次数达到设定值后停止，即完成自动清洗。

本发明的控制方法应用在温度控制实施例中，具体包括如下过程，测温探头检测工位实际温度并反馈至中央处理器，中央处理器对实际温度与设定温度进行PID运算（把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值），分别得出开启持续时间及关闭持续时间，并对此时间实时更新，中央处理器根据此时间输出一数字开关点来控制制冷机组或加热器的启停，实现对温度的控制。

本发明的控制方法应用在流量控制实施例中，通过变频器控制水泵或风机的启停以及旋转速度，流量计实时测试当前液体或气体流量。当水泵或风机启动时，变频器给定一个由设定流量计算出的频率值到水泵或风机，此时水泵或风机开始运转，同时流量计开始对实时流量进行监测并反馈至中央处理器，中央处理器将所测得的实时流量与设定流量进行对比，所得出的差值进行计算后反馈至变频器，变频器根据此数值对频率进行微调，从而使实际流量与设定流量吻合。

本发明的控制系统和控制方法中，可以通过计算机输入各种参数，从而将参数存储为配方表，并可根据不同的工艺要求建立多张配方表，每张配方表内的参数变量的设定值可根据工艺要求设定，以后当要使用某种工艺时，只需调出此工艺对应的配方表，并将其载入中央控制器即可，此功能提供了简便切换设备生产工艺的方法。

本发明的控制系统和控制方法中，还可以生成设备的各种工作报表，包括：事件记录报表、报警记录报表、补液记录报表、产量记录报表、变量趋势曲线等，这些报表记录了设备的操作信息、报警信息、外围供应的化学品及DI水的消耗量信息、产量信息、设备各种过程变量的趋势曲线等详细工作信息， 这些报表可以在本地计算机查看，也可以发送至SQL Sever、Access、Oracle等数据库以便于远程计算机查看，通过此功能可以很方便的将设备并入工厂的MES(制造执行系统),实现工厂全自动化生产及管理。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于光伏链式系统的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤1.通过计算机设置各工位的工作参数；

步骤2.启动药液配备任务为药液处理装置及水清洗装置添加处理液；

步骤3.依次启动各执行部件的运行；

步骤4.各工位检测器采集运行参数并反馈至中央控制器；

步骤5.将检测器反馈的运行参数与设定参数进行比对，如在正常范围之内，则继续运行；如不在正常范围之内，则对运行参数进行修正，并将修正指令发送至各执行部件；

所述的控制方法是基于一种用于光伏链式设备的控制系统，其包括：

计算机，用于提供人机交互、设置参数和监控设备运行情况；

中央控制器，用于接收计算机输入的设置参数，向执行部件发送工作指令；接收检测器反馈的运行参数，与设置参数进行比对，并向执行部件发出修正命令；

执行部件，用于接收中央控制器的指令，完成各工位的操作步骤；

检测器，用于采集各工位的运行参数并将该运行参数发送至中央控制器。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的中央控制器包括：数据接收模块、参数设定模块、参数对比修正模块和与各工位执行部件通讯的执行模块。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述中央控制器还包括报警模块，当检测器反馈的数据超出极限值时报警。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述中央控制器还设置有管理模块，生成设备的工作报表。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的执行部件包括：进出料装置、药液处理装置、水清洗装置和传送装置。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述检测器包括：安装在进出料装置的光电传感器、设于各储液槽内的液位计、检测传送速度的增量式编码器、温控装置和流量控制装置。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述执行部件和检测器与中央处理器的数字和模拟接口连接，所述计算机通过串口RS232或以太网口连接至中央处理器的通讯接口。

8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤1所设置的工作参数包括设备的药液配备比例、流量、温度、速度和执行部件的运行方式。

9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤5还包括：当反馈的运行参数大于设定极限值时启动报警的步骤。