CN108858846A - 光伏硅片切割机断线监控结构及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏硅片切割机断线监控结构及监控方法，包括检测导线和监控模块。检测导线包括一段裸露导线；裸露导线位于光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮的正下方以适于当金刚线断线而张紧轮下落时与裸露导线接触而使检测导线接地；以及监控模块包括通过检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子，以及与第一检测端子和第二检测端子相连的微处理单元，即由微处理单元获知第一检测端子与第二检测端子的连接状态。
Description
技术领域
本发明涉及光伏硅片加工技术领域，尤其涉及一种光伏硅片切割机断线监控结构及监控方法。
背景技术
太阳能是一种大自然广泛存在的绿色能源，太阳能发电、太阳能制热为太阳能利用的两个主要方向，太阳能硅片的生产是太阳能转化的核心技术，而我国是世界太阳能硅片的最大生产国，但硅片的生产线基本为进口产品，成本较高。硅片的生产离不开金刚线切割或激光切割这两种形式，其中金刚线切割应用较多，其切割过程中不可避免有一定的断线机率，必需对断线进行准确及时的检测，达到及时停机的目的，防止产生废品。
切割机断线监控模块现在多为进口生产线配套设备，均为进口设备，其中瑞士Meyer Burger公司产品占据市场较大份额。目前，主要采用激光探测或机电一体探测两种方法，两种方法各有其优缺点。其缺点主要表现在，结构复杂，价格昂贵，需要加装传感器，有一定的误报率和漏报率，导致硅片原料的一定程度的浪费。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种光伏硅片切割机断线监控结构，以解决结构简单且低成本的光伏硅片切割机断线监控的技术问题。
本发明的第二目的是提供一种光伏硅片切割机断线监控方法，以解决结构简单且低成本的光伏硅片切割机断线监控的技术问题。
本发明的光伏硅片切割机断线监控结构是这样实现的：
一种光伏硅片切割机断线监控结构，包括：
检测导线，所述检测导线包括一段裸露导线；所述裸露导线位于光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮的正下方以适于当切割金刚线断线而张紧轮下落时与裸露导线接触而使检测导线接地；以及
监控模块，所述监控模块包括通过所述检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子，以及与所述第一检测端子和第二检测端子相连的微处理单元，即由所述微处理单元获知第一检测端子与第二检测端子的连接状态。
在本发明较佳的实施例中，所述检测导线为常通电状态。
在本发明较佳的实施例中，所述裸露导线的长度为100～120mm；以及
所述裸露导线适于距张紧轮的纵向间距为5～8mm。
在本发明较佳的实施例中，所述微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；
所述控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。
在本发明较佳的实施例中，所述控制信号输出单元包括四光耦初级电路和隔离光耦次级电路；以及
所述四光耦初级电路与一电子开关相连，该电子开关适于受所述微处理单元控制进而控制四光耦初级电路的通断。
在本发明较佳的实施例中，所述光伏硅片切割机断线监控结构还包括适于为微处理单元和检测导线供电的供电单元。
在本发明较佳的实施例中，所述微处理单元还与一复位开关相连。
本发明的光伏硅片切割机断线监控方法是这样实现的：
一种光伏硅片切割机断线监控方法，包括：
步骤S1:检测导线适于与光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮接触而使检测导线接地；
步骤S2:微处理单元获知与检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子之间的连接状态。
在本发明较佳的实施例中，所述检测导线为常通电状态。
在本发明较佳的实施例中，所述微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；
所述控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的光伏硅片切割机断线监控结构及监控方法，不需复杂的机械机构，不需加装断线传感器，当光伏硅片切割机的切割金刚线断线而张紧轮下落时与检测导线的裸露导线部分接触而使检测导线接地，通过微处理单元获知与检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子之间的连接状态，从而可以精确判断光伏硅片切割机的切割金刚线是否断裂，从而便于及时对于光伏硅片切割机的驱动轮的运行状态进行干预，待更换切割金刚线后重启光伏硅片切割机。
附图说明
图1为本发明的光伏硅片切割机与断线监控结构的检测导线的结构示意图；
图2为本发明的光伏硅片切割机断线监控结构的外形图；
图3为本发明的光伏硅片切割机断线监控结构的监控模块内部的电路框图；
图4为本发明的光伏硅片切割机断线监控结构的24V转5V电源电路简图；
图5为本发明的光伏硅片切割机断线监控结构的监控模块内部ECU与四光耦输出简图。
图中：硅片100、切割金刚线200、驱动轮300、导轮400、张紧轮500、检测导线600、裸露导线602。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
请参阅图1和图2所示，本实施例提供了一种光伏硅片切割机断线监控结构，适用于光伏硅片切割机采用金刚线切割模式下的断线状态的监控，包括：检测导线600和监控模块。光伏硅片切割机由变频器驱动三相交流异步电动机，经联轴节带动驱动轮300，切割金刚线200经导轮400并由自动张紧轮500在预定可调的张紧力作用下，高速切割待加工硅片100，当切割金刚线200断线时，张紧轮500受力失去平衡面会下落。
检测导线600包括一段裸露导线602；裸露导线602位于光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮500的正下方以适于当切割金刚线200 断线而张紧轮500下落时与裸露导线602接触而使检测导线600接地。本实施例中，检测导线600为常通电状态，其带有+5V电压。此处需要说明的是，裸露导线602为去掉导线外层的外皮部分后的裸漆包线，当裸露导线 602为裸漆包线时，其表面的漆具体为1053W30-1或/和1350W32-3。当切割金刚线200断线时，张紧轮500受力失去平衡面下落与检测导线600的裸露导线602部分接触而使得检测导线600接地，此时带有+5V电压的检测导线600与GND接通，即表征了断线信号。
在本实施例中，裸露导线602的长度为100～120mm；以及裸露导线602 适于距张紧轮500的纵向间距为5～8mm。
监控模块，监控模块包括通过检测导线600相连的第一检测端子与第二检测端子，以及与第一检测端子和第二检测端子相连的微处理单元，即由微处理单元获知第一检测端子与第二检测端子的连接状态。
微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。即，当切割金刚线200断线时，张紧轮500受力失去平衡面下落与检测导线600的裸露导线602部分接触而使得检测导线600接地，此时带有+5V电压的检测导线600与GND接通，表征断线信号，微处理单元在获知断线信号后对应的状态指示灯会出现相应的提示，以及控制信号输出单元相应会控制金刚线切割传动机构的驱动轮300变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。
控制信号输出单元包括四光耦初级电路和隔离光耦次级电路；以及四光耦初级电路与一电子开关相连，该电子开关适于受微处理单元控制进而控制四光耦初级电路的通断。电子开关，是受微处理单元控制的电子开关，其作用是在微处理单元让其起作用时，才接通四光耦初级电路，以减少电路板的耗电量与发热量，同时也增加电子元件使用寿命。具体的，切割金刚线200断线时，张紧轮500下落与检测导线600的裸露导线602部分接触而接地，ECU相应两个输入脚位为低电平，ECU输出高电平信号驱动四光耦初级，隔离光耦次级接通开关电源+24V输出控制驱动轮变频器立即停机，同时驱动生产线警告灯，停止冷却液供给，硅片工作台下降至原点暂停运行。
光伏硅片切割机断线监控结构还包括适于为微处理单元和检测导线600供电的供电单元。
为了在断线切割金刚线200更换成完整的新切割金刚线200后重启监控模块的工作状态，微处理单元还与一复位开关相连，在断线切割金刚线 200更换成完好的新切割金刚线200后，按动复位开关，检测模块即可重新工作。
具体，请参阅图2所示的监控模块的外形图，其中X3为供电端子，电源来自于+24V供电单元，X1和X2分别为第一检测端子和第二检测端子， X4为控制信号输出单元的输出端子。供电单元供电后，如供电单元的DC/DC 电源电路正常工作即+5V正常后，电源指示灯呈现绿色常亮，表示供电单元的供电电路正常。状态指示灯的状态灯红灯闪亮表示监控模块正在检测状态中，红灯常亮表示断线故障即检测导线600接地，红灯常亮会在以下四种情况下出现：1)X1拔出；2)X2拔出；3)短接X1或X2的两个端子；4) 检测导线600接地。因此，在排除X1和X2拔出的情况以及X1或X2正常与检测导线600相连，则在红灯常亮下的情况下则显示断线故障。X4为隔离光耦次级电路的输出端子，其输出用于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。在断线切割金刚线200更换成完好的新切割金刚线200后，按动复位开关，检测模块即可重新工作。
请参阅图3所示的监控模块内部的电路框图，来自外部开关电源+24V 经X4接线端子，再经开关电源电路形成+5V隔离电源用于ECU供电、电源指示灯、状态指示灯及ECU输入输出电路，在X1与X2通过检测导线600 连接后，ECU的相应两个输入脚电位为高电平，红灯闪亮表现监控模块正处于检测状态中，如X1或X2没有可靠连接，检测导线600没有正确安装，则ECU相应两脚位一高一低电平或两低电平，红灯常亮，检测导线600接地，表示断线。
可选的，请参阅图4所示的24V转5V电源电路简图。采用TOP247专用电源管理芯片与变压器组成。其具体电路分为供电电路、吸收电路、电压反馈电路、电流采样电路和次级电压输出电路几部分组成。为整个电路板后续电路提供稳定的5V电压源，并与外置24V开关电源形成隔离，以提高电路的工作可靠性。
请参阅图5所示的监控模块内部ECU与四光耦输出简图。X1与X2作为 ECU的输入信号，RESET按钮为复位键也是一种输入信号，在断线切割金刚线200更换成完好的新切割金刚线200后，按动复位开关，检测模块即可重新工作。Q1三极管作为一个受CPU程序控制的电子开关，其作用是在CPU 程序让其起作用时，才接通四光耦输出的初级电路，以减少电路板的耗电量与发热量，同时也增加电子元件使用寿命。
实施例2：
本实施例提供了一种光伏硅片切割机断线监控方法，包括：
步骤S1:检测导线600适于与光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮500接触而使检测导线600接地；其中，检测导线600为常通电状态。
步骤S2:微处理单元获知与检测导线600相连的第一检测端子与第二检测端子之间的连接状态。
微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。具体的，切割金刚线200断线时，张紧轮500 下落与检测导线600的裸露导线602部分接触而接地，ECU相应两个输入脚位为低电平，ECU输出高电平信号驱动四光耦初级，隔离光耦次级接通开关电源+24V输出控制驱动轮变频器立即停机，同时驱动生产线警告灯，停止冷却液供给，硅片工作台下降至原点暂停运行。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
Claims (10)
1.一种光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，包括：
检测导线，所述检测导线包括一段裸露导线；所述裸露导线位于光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮的正下方以适于当切割金刚线断线而张紧轮下落时与裸露导线接触而使检测导线接地；以及
监控模块，所述监控模块包括通过所述检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子，以及与所述第一检测端子和第二检测端子相连的微处理单元，即由所述微处理单元获知第一检测端子与第二检测端子的连接状态。
2.根据权利要求1所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述检测导线为常通电状态。
3.根据权利要求2所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述裸露导线的长度为100～120mm；以及
所述裸露导线适于距张紧轮的纵向间距为5～8mm。
4.根据权利要求2所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；
所述控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。
5.根据权利要求4所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述控制信号输出单元包括四光耦初级电路和隔离光耦次级电路；以及
所述四光耦初级电路与一电子开关相连，该电子开关适于受所述微处理单元控制进而控制四光耦初级电路的通断。
6.根据权利要求2所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述光伏硅片切割机断线监控结构还包括适于为微处理单元和检测导线供电的供电单元。
7.根据权利要求2所述的光伏硅片切割机断线监控结构，其特征在于，所述微处理单元还与一复位开关相连。
8.一种光伏硅片切割机断线监控方法，其特征在于，包括：
步骤S1:检测导线适于与光伏硅片切割机的金刚线切割传动机构的张紧轮接触而使检测导线接地；
步骤S2:微处理单元获知与检测导线相连的第一检测端子与第二检测端子之间的连接状态。
9.根据权利要求8所述的光伏硅片切割机断线监控方法，其特征在于，所述检测导线为常通电状态。
10.根据权利要求9所述的光伏硅片切割机断线监控方法，其特征在于，所述微处理单元与一控制信号输出单元和状态指示灯相连；
所述控制信号输出单元适于控制金刚线切割传动机构的驱动轮变频器快速停机和/或光伏硅片切割机的报警信号灯亮。
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