透明導(dǎo)電玻璃鍍膜控制系統(tǒng)改造

王亞銘+常志軍

摘要透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃采用TFC2000離線系統(tǒng)鍍膜設(shè)備。設(shè)計(jì)本身很先進(jìn)，但由于安裝測試時(shí)才發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，而在安裝結(jié)束后就進(jìn)行了較大改造。文章介紹了鍍膜設(shè)備的原理和改造的過程，論述了如何從硬件到軟件的修改去完善一個(gè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞TCO鍍膜；控制系統(tǒng)；設(shè)備改造

中圖分類號(hào)：TQ171 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0023-01

TCO（Transparent Conducting Oxide）玻璃，即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，TCO鍍膜采用芬蘭倍耐克公司的用于連續(xù)型TCO鍍膜玻璃生產(chǎn)的TFC2000?離線系統(tǒng)鍍膜設(shè)備。TFC 2000是被設(shè)計(jì)用來進(jìn)行用于太陽能行業(yè)的TCO鍍膜玻璃連續(xù)性生產(chǎn)的設(shè)備。它將格拉斯通世界領(lǐng)先的玻璃制造和退火技術(shù)和倍耐克公司的nAERO?薄膜TCO涂層技術(shù)無縫的結(jié)合起來，從而為TCO鍍膜玻璃的生產(chǎn)提供了一種全新的解決方案。

TCO鍍膜設(shè)備在安裝完成后測試時(shí)發(fā)現(xiàn)了意想不到的事情，產(chǎn)品在鍍膜過程中產(chǎn)生大量表面劃傷。經(jīng)現(xiàn)場檢測及分析，發(fā)現(xiàn)是氣浮臺(tái)變形造成了這些劃傷。鍍膜設(shè)備的玻璃傳輸系統(tǒng)全都采用氣浮臺(tái)，這種設(shè)計(jì)在常溫下是一種非常好的選擇，能避免玻璃和傳輸系統(tǒng)的直接接觸，有效防止相關(guān)缺陷的產(chǎn)生。但在高溫下，由于玻璃和氣浮臺(tái)均發(fā)生變形，而且在不同的條件下變形不一樣，預(yù)先設(shè)計(jì)的補(bǔ)償無法抵消玻璃和氣浮臺(tái)的各種變形，從而造成大量的表面劃傷。為了消除劃傷，設(shè)備廠家決定更換整個(gè)傳輸系統(tǒng)。由于時(shí)間倉促，設(shè)備廠家只有一個(gè)整體計(jì)劃，改造的實(shí)施細(xì)節(jié)全部在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況來決定。

1TCO鍍膜設(shè)備原理及組成

TCO部的鍍膜設(shè)備由下列部件組成；鍍膜原材料供應(yīng)控制系統(tǒng)，玻璃傳輸系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，鍍膜腔，反應(yīng)尾氣處理系統(tǒng)，鍍膜腔清洗系統(tǒng)。而承載鍍膜腔和各種管道，為鍍膜腔提供一個(gè)鍍膜產(chǎn)品平臺(tái)的設(shè)備總稱鍍膜機(jī)。鍍膜過程：在鍍膜腔內(nèi)，對(duì)被加熱爐加熱到600度左右的玻璃原片上進(jìn)行鍍膜，鍍膜機(jī)在傳送帶下有一個(gè)加熱裝置，可以對(duì)剛開機(jī)或清洗冷卻后的鍍膜機(jī)進(jìn)行加熱至一定的溫度，其主要作用是：防止溫度較高的玻璃進(jìn)入鍍膜機(jī)后遇冷會(huì)碎裂；保證鍍膜原片有一個(gè)穩(wěn)定的溫度。

1）鍍膜原材料供應(yīng)控制系統(tǒng)。對(duì)于使用量比較大的硅烷和乙烯，我們專門建有一個(gè)特氣站，內(nèi)有4個(gè)450升的‘Y型氣瓶，用一備一，其余的氣體由集裝格集中供應(yīng)。特氣經(jīng)過特氣控制室，經(jīng)過特氣管道送到現(xiàn)場氣體控制柜，由PLC通過電磁隔膜閥、單向閥，減壓閥，質(zhì)量流量控制器等精確控制反應(yīng)氣體的質(zhì)量流量和壓力。被精確控制反應(yīng)氣體經(jīng)過配氣盤，和移動(dòng)橋架上的氣體管道進(jìn)入鍍膜腔。鍍膜機(jī)有兩個(gè)工位：鍍膜工位和清洗工位。為了避免管道在鍍膜機(jī)移動(dòng)時(shí)發(fā)生彎折漏氣，專門設(shè)計(jì)一套移動(dòng)橋架，防止氣體管道彎折漏氣。

2）玻璃傳輸系統(tǒng)。對(duì)于底膜，一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使用安裝在傳動(dòng)軸上的編碼器來檢測運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)部件在硬 件組態(tài)上都是一個(gè)ProfiBUS DP站。而對(duì)于TCO鍍膜，則使用氣浮臺(tái)傳輸玻璃。

3）溫度控制系統(tǒng)（包括加熱和冷卻，溫度檢測控制）。對(duì)于底膜鍍膜，除傳送帶下有一套加熱裝置外，沒有特別的溫度控制系統(tǒng)，主要是是依靠加熱爐將玻璃原片加熱到工藝規(guī)定的溫度。

4）鍍膜腔。反應(yīng)氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成固體沉積物的腔室。鍍膜腔主要有三個(gè)氮?dú)怙L(fēng)刀：前端風(fēng)刀，左右風(fēng)刀，形成一個(gè)相對(duì)密閉的腔室，通過20根噴管噴到被加熱到600度左右的玻璃原片上，在鍍膜腔室完成鍍膜過程。鍍膜腔室后端有尾氣抽取保持腔室清潔。

5）反應(yīng)尾氣處理系統(tǒng)。尾氣處理系統(tǒng)由尾氣抽取管道，共有前端尾氣抽取2根，右端尾氣抽取2根，左端尾氣抽取2根，后端尾氣抽取2根，底部傳送帶清潔吸取1根，由毛刷，電機(jī)，風(fēng)機(jī)，真空發(fā)生器，管道組成，共有9根管道，匯聚到一根主管道上，被尾氣處理系統(tǒng)處風(fēng)機(jī)抽取到焚燒爐，進(jìn)行焚燒處理。

6）鍍膜腔清洗系統(tǒng)。鍍膜腔在鍍膜過程中，不僅產(chǎn)生鍍膜所需要的固體沉積物，同時(shí)還產(chǎn)生一些與鍍膜無關(guān)的雜質(zhì)產(chǎn)物，為了保證鍍膜質(zhì)量，我們工藝設(shè)定，每鍍膜生產(chǎn)進(jìn)行5.5小時(shí)，就要對(duì)鍍膜腔清洗一次。

7）鍍膜機(jī)移動(dòng)平臺(tái)。鍍膜機(jī)移動(dòng)平臺(tái)，是保證鍍膜腔在鍍膜工位和清洗工位之間變換的平臺(tái)，由移動(dòng)平臺(tái)，導(dǎo)軌，減速限位器，停止限位器，限位開關(guān)組成，移動(dòng)平臺(tái)上帶有驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)和后退的電機(jī)。當(dāng)移動(dòng)平臺(tái)從清洗工位向鍍膜工位移動(dòng)時(shí)，當(dāng)小車底部的限位開關(guān)靠近減速限位器時(shí)，小車移動(dòng)速度由高速轉(zhuǎn)到低速，當(dāng)小車的限位開關(guān)靠近停止限位器時(shí)，小車停止，到達(dá)鍍膜工位，開始鍍膜生產(chǎn)，同樣當(dāng)小車停止鍍膜，向清洗工位行進(jìn)時(shí)，也是同樣的步驟。

2硬件方面的改造

1）底膜改造。因?yàn)檫@次的改造針對(duì)玻璃傳輸系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，所以其他系統(tǒng)改動(dòng)較小。改造將三套鍍膜傳輸系統(tǒng)統(tǒng)一改為輥道傳輸系統(tǒng)。拆除原傳輸系統(tǒng)后，三道鍍膜安裝輥道及其支架。但接下來的安裝遇到問題，原計(jì)劃傳動(dòng)電機(jī)安裝到移動(dòng)平臺(tái)內(nèi)，但平臺(tái)內(nèi)空間過小，無法施工。經(jīng)現(xiàn)場測量設(shè)計(jì)，在外側(cè)重新制作了一個(gè)電機(jī)支架，并調(diào)整了電機(jī)和減速機(jī)之間的位置，這才將傳動(dòng)電機(jī)安裝好。同時(shí)將原編碼器拆除，在傳動(dòng)軸上新增一編碼器。測試時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)整到最大時(shí)仍無法與加熱爐輥道保持同一速度，經(jīng)現(xiàn)場測量計(jì)算后增大主動(dòng)輪以增加傳動(dòng)比。

2）TCO鍍膜改造。和底膜不同的是，TCO鍍膜設(shè)備外側(cè)也沒有空間，所以也無法安裝傳動(dòng)電機(jī)。經(jīng)現(xiàn)場計(jì)劃，將傳輸輥道和相鄰加熱爐的輥道連成一體，使用加熱爐的電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳輸輥道，并加裝編碼器以檢測輥道速度的變化。

3）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因傳動(dòng)方式更換，溫度控制系統(tǒng)隨著也有很大改變。特別是底膜，除了在原基礎(chǔ)上做了較大改變外，又新增加了一個(gè)加熱控制柜。在原基礎(chǔ)上修改時(shí)，甚至沒有圖紙，只有比照相似系統(tǒng)來改造。其元件標(biāo)號(hào)及線路排布均由安裝人員自己設(shè)定。當(dāng)修改完后，發(fā)現(xiàn)斷路器的選用與加熱元件不匹配，經(jīng)測量計(jì)算后又替換了加熱元件。測試時(shí)發(fā)現(xiàn)新增的加熱控制柜內(nèi)錯(cuò)誤報(bào)警系統(tǒng)不能正常工作，重新調(diào)整。

3軟件程序方面的修改

1）硬件組態(tài)。由于硬件方面改動(dòng)較大，在PLC程序內(nèi)修改了硬件組態(tài)。未改造前的硬件組態(tài)，底膜的編碼器是“GEL235 DP，Lenord”，ProfiBUS DP站號(hào)97。沒有加熱控制器。改造后的硬件組態(tài)，刪除了編碼器的DP站，因?yàn)榻泳€方式改變，新編碼器將信號(hào)傳入ET200S模塊。新增加熱控制器Omron Prt1-SCU11，ProfiBUS DP站號(hào)95。

2）功能修改。隨著硬件的更改，在Step7程序中也做了大量改動(dòng)，修改了編碼器的處理模塊，鍍膜腔加熱處理，新增了底膜加熱控制功能塊及傳動(dòng)控制。TCO鍍膜方面，在原來基礎(chǔ)上修改了加熱功能塊和編碼器的處理。當(dāng)然，傳輸模塊和全局控制診斷模塊也修改不少，這里就不一一贅述。

從這次改造可以得出結(jié)論，任何工業(yè)控制系統(tǒng)都不是從設(shè)計(jì)一開始就是完美的，設(shè)計(jì)源于市場的需要，它都需要實(shí)際應(yīng)用中不斷的改進(jìn)，在理論與實(shí)踐的結(jié)合中持續(xù)完善，才能最終成為成熟的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]西門子.西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用.

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