太陽能電池生產(chǎn)中的高速度

德國惠朋（VIPA GmbH）公司 Udo Richter

1 前言

太陽能發(fā)電——現(xiàn)代太陽能電池對于可再生能源的利用做出了巨大且極為重要的貢獻(xiàn)。現(xiàn)代技術(shù)使得生產(chǎn)高質(zhì)量的光電池成為可能, 從而滿足不斷增長的全球市場需求。這些電池的生產(chǎn)需要資深專家和先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)。事實(shí)上，這樣的條件，只有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的綜合供應(yīng)商，才能很好的滿足。他們遍布世界各地的各個(gè)工廠生產(chǎn)著能夠?qū)⑻柟饽苻D(zhuǎn)化為電能的鍍膜玻璃板，而在全球領(lǐng)先的鍍膜式太陽能電池的生產(chǎn)線上，其自動(dòng)化和可視化的設(shè)備中大量采用了VIPA公司的SPEED7 CPU和觸摸屏。

2 太陽能發(fā)電——光電轉(zhuǎn)換

盡管光電技術(shù)最初被發(fā)現(xiàn)于1839年，但它成為發(fā)電的一部分仍經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。自20世紀(jì)50年代末以來，光電太陽能電池一直用于太空旅行，但多年之后，仍沒有被廣泛應(yīng)用到工業(yè)和民用領(lǐng)域。

然而近些年由于太陽能電池的不斷發(fā)展和其日漸凸顯的高效性，使光伏太陽能玻璃的產(chǎn)量也在穩(wěn)步攀升。目前全新工業(yè)領(lǐng)域已大量涌入太陽輻射市場，而由于需求量的增長，光伏電池的生產(chǎn)也需要不斷擴(kuò)展才能滿足全球的需求。

3 鍍膜光伏電池系統(tǒng)(TPV)

太陽能領(lǐng)域的快速發(fā)展就像當(dāng)初IT行業(yè)，以兩位數(shù)的速度增長。然而由于載體材料硅的短缺，生產(chǎn)受到了阻礙。而基于玻璃的鍍膜組件則是一個(gè)更為環(huán)保的選擇。

與硅相比較，玻璃（從原材料采購角度看）相對于環(huán)境來講是一個(gè)重要選擇，因?yàn)樗喈?dāng)?shù)谋阋艘哺菀撰@取。在新的工廠中，以納米厚度涂層的浮法玻璃作為載體材料使用只需要3個(gè)單一處理過程。層壓鍍層玻璃使其更為耐用。層壓法本身在這個(gè)過程中已經(jīng)很普遍，但由于玻璃是黑色而不是透明的，層壓光伏玻璃還是具有挑戰(zhàn)性。

因此，開發(fā)和驗(yàn)證一個(gè)新的層壓工藝過程是必需的。這種開發(fā)背后的動(dòng)力是為了設(shè)計(jì)出更為經(jīng)濟(jì)的光伏板，從而在2010年大大降低每瓦峰（W p）的生產(chǎn)成本。這將會(huì)使再生能源的生產(chǎn)，將來可以與核能源競爭。

這些復(fù)雜的處理過程需要具有高性能、高速度的自動(dòng)控制技術(shù)，并結(jié)合了用戶友好的現(xiàn)代可視化界面。而所有這些都要求基于經(jīng)濟(jì)成本的前提下。來自VIPA的 Speed7 CPU和觸摸屏恰恰可以很理想的滿足這些需求。

4 SPEED7 在工廠自動(dòng)化中

很明顯，即使在光伏系統(tǒng)的建立期間，為了確保無故障的生產(chǎn)過程，一個(gè)高性能的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是很重要的。15個(gè)分散的處理過程需要被控制和集中監(jiān)測，并顯示在全部的操作和控制臺(tái)上。為了能滿足這些高要求，設(shè)計(jì)工程師們選擇了VIPA的SPEED7 CPUs。

通過進(jìn)行大量的測試，工程設(shè)計(jì)師們確信高性能的SPEED7 PLC系統(tǒng)擁有世界上最快的STEP7（硬件PLC）編程處理器，是一個(gè)完美的解決方案。在一共15個(gè)分散程序區(qū)中，整個(gè)TPV系統(tǒng)都由VIPA的CPU 315SN/NET控制。集成有以太網(wǎng)CP343處理器的CPU既要相互之間通訊，也要與冗余的CPU 317SN/NET主控制器連接通訊。他們集成的CP343處理器可以建立高達(dá)64個(gè)獨(dú)立的連接，并且它的SPEED7處理器技術(shù)擁有令人印象深刻且無可匹敵的性能。

圖1 工廠的生產(chǎn)設(shè)備由VIPA 的CPU 315 SN/NET控制

集成的、大容量的程序存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器，為編程和數(shù)據(jù)處理提供了充足的存儲(chǔ)空間。如果需要，在無需更換CPU的情況下，就可以通過存儲(chǔ)器組態(tài)卡（MCC）將它的存儲(chǔ)器空間擴(kuò)大到8 MB。

SPEED7 CPU極高的性價(jià)比也是將多個(gè)PLC系統(tǒng)整合到每臺(tái)機(jī)器上的關(guān)鍵因素。整個(gè)PLC系統(tǒng)由VIPA 300S來組成。300S系列的數(shù)字和模擬I/O模塊可以很好的與各種傳感器和執(zhí)行器連接。此外，西門子S7-300的許多特殊模塊（例如功能模塊和通訊處理器）也能夠與VIPA的CPU相結(jié)合，使SPEED7系統(tǒng)成為一個(gè)通用控制系統(tǒng)。

對于可視化產(chǎn)品的選擇，也來自于可靠的V IPA產(chǎn)品系列。每個(gè)TPV系統(tǒng)設(shè)有20多個(gè)控制和監(jiān)視面板。每個(gè)面板配有10.4" 觸摸屏，確保足夠的觀察和控制。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)使得在任何工作站，監(jiān)測和控制整個(gè)生產(chǎn)過程成為可能。SCADA可視化軟件使用的正是廣泛應(yīng)用的Movicon軟件包，它已用于世界范圍內(nèi)數(shù)千家公司，該軟件也是VIPA觸摸屏的標(biāo)準(zhǔn)。

它們確保觀察和控制：每個(gè)TPV要求有20余個(gè)控制面板和監(jiān)測設(shè)備。每一個(gè)面板配備了10.4" 觸摸屏來確保充足的觀測和控制。

用于SCADA和HM I應(yīng)用程序的用戶友好和人性化的開發(fā)界面，對于創(chuàng)建工程簡單快速，且沒有變量的限制。在開發(fā)和試運(yùn)行的過程中，VIPA支持小組提供了全面的建議和支持。高品質(zhì)、靈活的PLC與可視化組件的結(jié)合，再加上緊密的技術(shù)支持的優(yōu)勢，使得VIPA成為一個(gè)理想的合作商。