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商務(wù)產(chǎn)品部電話(huà)：0311-85981531
手機(jī)：劉15931108710 楊13633115957
技術(shù)支持部 李：13722998292
系統(tǒng)集成部 施：13731153636
售后服務(wù)部 谷：0311-85981532
地址：河北省石家莊市橋西區(qū)槐安路100號(hào)（槐安路與紅旗大街交叉口西南角）紫金大廈2507室
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1 前言
隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)清潔能源的需求量也越來(lái)越大，太陽(yáng)能發(fā)電（光伏產(chǎn)業(yè)）正是清潔能源的代表。光伏產(chǎn)業(yè)因而得到迅猛發(fā)展，專(zhuān)家預(yù)測(cè)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過(guò)核電成為較重要的基礎(chǔ)能源之一。而光伏產(chǎn)業(yè)的主要原料便是多（單）晶硅。
市場(chǎng)對(duì)多晶硅的旺盛需求也帶動(dòng)了太陽(yáng)能設(shè)備制造行業(yè)，此行業(yè)用的設(shè)備如多晶爐，切斷機(jī)床，滾圓磨床，端面磨床，及開(kāi)槽，切片，倒角等設(shè)備也處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。太陽(yáng)能行業(yè)對(duì)設(shè)備的要求：設(shè)備生產(chǎn)效率高，穩(wěn)定可靠，使用方便。
面對(duì)日益復(fù)雜的要求和相應(yīng)產(chǎn)生的生產(chǎn)效率問(wèn)題，本文基于臺(tái)達(dá)的DVP系列 PLC和HMI及伺服等自動(dòng)化產(chǎn)品，成功開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了一套數(shù)控多晶硅切斷機(jī)床的控制系統(tǒng)。此控制系統(tǒng)控制核心部件全套用臺(tái)達(dá)產(chǎn)品，包括PLC，觸摸屏，變頻器，伺服，及臺(tái)達(dá)的開(kāi)關(guān)電源。機(jī)器完整外形圖如圖1所示。
圖1 機(jī)器完整外形圖
2 工藝分析
多晶硅切斷機(jī)床為多晶硅生產(chǎn)出來(lái)后，用于將兩端頭去掉或用于多晶硅坯料的鋸段成指定長(zhǎng)度產(chǎn)品的設(shè)備。
此設(shè)備的工藝過(guò)程分析如圖2所示：
圖2 多晶硅切斷機(jī)床工藝過(guò)程分析框圖
先在工作臺(tái)上用專(zhuān)用夾具裝夾多晶硅坯料工件，然后調(diào)整好鋸帶張力，之后，啟動(dòng)鋸帶（鋸帶的速度由變頻器控制），然后工作臺(tái)會(huì)根據(jù)設(shè)好的工藝參數(shù)進(jìn)行送料，先工作臺(tái)帶動(dòng)坯料快速靠近鋸帶，然后轉(zhuǎn)為慢速進(jìn)行邊緣切割，速度慢，是由于多晶硅坯料表皮較硬，速度過(guò)快容易損壞鋸帶；切完表皮后，接著轉(zhuǎn)為勻速正常切割，此過(guò)程要求送料速度穩(wěn)定，這樣，切出來(lái)的料表面平整度才好。切到較后，又轉(zhuǎn)為邊緣切割，直到把坯料切斷，切斷后，工作臺(tái)快速返回原來(lái)的工作原點(diǎn)，等待操作人員將成品拿下，換上新坯料。
對(duì)于客戶(hù)的工藝要求，我們?cè)谶x型中，有三點(diǎn)要特別考慮：
動(dòng)鋸帶的輪子直徑較大，設(shè)備負(fù)載屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，切割時(shí)線(xiàn)速度較高，還要較快的停車(chē)速度，因此需要變頻器有較大的容量和制動(dòng)能力；
作臺(tái)進(jìn)給是由伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠，切割時(shí)，為了保證光潔度，進(jìn)給速度很慢，這就要求伺服低速穩(wěn)定性能好。
客戶(hù)要求設(shè)備在參數(shù)設(shè)置后，能精確顯示此坯料的加工時(shí)間，并在工作中，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前狀態(tài)和切割進(jìn)度，還要求顯示鋸帶的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。
3 系統(tǒng)方案
3.1 電氣配置清單：
根據(jù)以上工藝要求，我們?yōu)榭蛻?hù)配置的系統(tǒng)硬件配置如下：
PLC: DVP40ES200T*1
人機(jī)界面： DOP-AE10THTD1
變頻器: VFD075B43A+制動(dòng)電阻
開(kāi)關(guān)電源：PMC-024V100W1AA
3.2 系統(tǒng)方案圖如下：
系統(tǒng)的控制框圖如圖3所示：
圖3 系統(tǒng)的控制框圖
主控部分采用臺(tái)達(dá)較新推出的ES2 PLC，該系列PLC是臺(tái)達(dá)較新型小型PLC，具有2路100K脈沖頻率輸出功能，利用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制指令控制臺(tái)達(dá)ASDA-AB伺服，配合伺服合適的電子齒輪比，可以達(dá)到很高的控制精度。另外， ES2 PLC具有3個(gè)獨(dú)立通訊口，COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界面，鋸帶變頻器的頻率就是ES2 PLC 利用其COM2口通訊給的，并且將鋸帶變頻器當(dāng)前的實(shí)時(shí)速度讀回來(lái)，顯示在屏上。
此外，此PLC還具有以下特點(diǎn)：
16k steps大程序容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10k words
基本指令LD較快執(zhí)行時(shí)間0.54μs
較大擴(kuò)展IO點(diǎn)數(shù)—256點(diǎn)輸入+16點(diǎn)輸出 或 256點(diǎn)輸出+16點(diǎn)輸入
新增多種特殊運(yùn)動(dòng)指令—包括閉回路控制(DCLLM)、對(duì)標(biāo)(Mark)、遮蔽(Mask)、立即變速度(DVSPO, DICF)(內(nèi)含自動(dòng)加減速)
較多可達(dá)8個(gè)單相(2個(gè)100kHz、6個(gè)10kHz)或4組AB相高速輸入
提供2點(diǎn)100kHz與2點(diǎn)10kHz高速輸出
具有3個(gè)獨(dú)立通訊口，COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界面。具有變頻器便利指令：包括正反轉(zhuǎn)運(yùn)行、停止等用于臺(tái)達(dá)變頻器。
顯示部分為10寸臺(tái)達(dá)觸摸屏AE10THTD1，此型號(hào)屏采用LED背光，畫(huà)面清晰亮麗，對(duì)比度高，并且能耗小，使用壽命長(zhǎng)。
3.3 上位機(jī)畫(huà)面說(shuō)明：
先在參數(shù)頁(yè)設(shè)置好相關(guān)行程參數(shù)，如行程次數(shù)，距離和速度，較低速度可達(dá)6um/sec。此處如圖4所示：
圖4 參數(shù)頁(yè)設(shè)置畫(huà)面
參數(shù)設(shè)置好手，將設(shè)備點(diǎn)動(dòng)到合適位置，進(jìn)入運(yùn)行畫(huà)面（如下圖），設(shè)備就可正常工作了。此處如圖5所示：
圖5 系統(tǒng)運(yùn)行畫(huà)面
鋸帶選用的是臺(tái)達(dá)通過(guò)型矢量變頻器VFD-B系列460V，7.5KW機(jī)種，此款變頻器啟動(dòng)力矩大，低速性能好，加配了制動(dòng)電阻后（要將06-00參數(shù)設(shè)定為0），可快速停車(chē)，并能減少外部電網(wǎng)或負(fù)載回灌的能量對(duì)變頻器的沖擊。
送料機(jī)構(gòu)均采用直線(xiàn)導(dǎo)軌加滾珠絲桿結(jié)構(gòu)，由臺(tái)達(dá)B2系列1.5KW伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，臺(tái)達(dá)伺服具有PDFF控制構(gòu)架，可在保證快速響應(yīng)的同時(shí)，防止過(guò)沖，并且低速時(shí)速度平穩(wěn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
我公司開(kāi)發(fā)的數(shù)控多晶硅切斷機(jī)床控制系統(tǒng)，整套方案提供了較為優(yōu)異的控制性能及安全性，系統(tǒng)在提高準(zhǔn)確控制的同時(shí)，也可提供校正及完善的報(bào)警自診斷功能。設(shè)備廠對(duì)我公司的開(kāi)發(fā)能力十分滿(mǎn)意，覺(jué)得開(kāi)發(fā)速度快，能貼近客戶(hù)需求，并且產(chǎn)品性?xún)r(jià)比優(yōu)異，性能也穩(wěn)定可靠，讓客戶(hù)放心。
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