提升鍍膜產(chǎn)能的電氣策略與技術(shù)研究

王海東 樊建華 趙德源

（河南安彩高科股份有限公司，河南安陽(yáng)455000）

0 引言

光伏原片玻璃經(jīng)過(guò)磨邊、清洗、鍍膜、鋼化、檢驗(yàn)、包裝等多道工序才能產(chǎn)出成品，工序復(fù)雜性及質(zhì)檢苛刻性對(duì)電氣設(shè)備提出了更高的要求。目前主流企業(yè)鋼化鍍膜生產(chǎn)線均使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，且設(shè)備分屬不同生產(chǎn)廠家，電氣系統(tǒng)相互隔離。安彩高科光伏鋼化鍍膜生產(chǎn)線投產(chǎn)初期，各設(shè)備運(yùn)行節(jié)拍不同步，單一設(shè)備故障其他設(shè)備無(wú)警示，且設(shè)備本身電氣系統(tǒng)也有諸多不完善之處，嚴(yán)重制約了鋼化鍍膜產(chǎn)能，對(duì)設(shè)備電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造勢(shì)在必行。

1 自動(dòng)上片機(jī)

自動(dòng)上片機(jī)采用CP1H PLC與WEINVIEW觸摸屏以RS232C串口通信，通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)各軸定位控制。優(yōu)化PLC程序、重新組態(tài)觸摸屏畫(huà)面后，在觸摸屏及程序中設(shè)置大小片時(shí)間寄存器，根據(jù)產(chǎn)品大小在觸摸屏上直接修改間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)上片時(shí)序最佳；通過(guò)減小吸盤(pán)真空壓縮時(shí)間、縮短節(jié)拍周期、提高各軸及上片段動(dòng)作速度，實(shí)現(xiàn)上片產(chǎn)能最大化。

2 磨邊機(jī)

磨邊機(jī)采用兩臺(tái)施耐德M340 PLC與MCGS人機(jī)界面通過(guò)以太網(wǎng)接口通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳動(dòng)及磨頭變頻器的控制。影響磨邊機(jī)產(chǎn)能的因素主要有前后工序設(shè)備銜接動(dòng)作同步性、磨頭電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、倒角機(jī)電氣穩(wěn)定性等。

2.1 磨邊機(jī)和上片機(jī)、清洗機(jī)電氣系統(tǒng)協(xié)同動(dòng)作

通過(guò)將磨邊機(jī)和清洗機(jī)的急停按鈕觸點(diǎn)分別引入對(duì)方急?；芈?，實(shí)現(xiàn)電氣緊急控制協(xié)同動(dòng)作；將磨邊A機(jī)正常運(yùn)行中繼信號(hào)串入上片機(jī)傳動(dòng)信號(hào)中，實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備動(dòng)作同步；增加磨邊機(jī)中轉(zhuǎn)臺(tái)堵片報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)堵片及時(shí)報(bào)警，有效降低原片損耗，提高設(shè)備產(chǎn)能。

2.2 磨頭電機(jī)擴(kuò)容簡(jiǎn)配改造

試運(yùn)時(shí)，磨邊A、B機(jī)原裝16臺(tái)1.5 kW磨頭電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，過(guò)載過(guò)流、發(fā)熱接地短路故障頻發(fā)，嚴(yán)重制約磨邊產(chǎn)能，通過(guò)擴(kuò)容升級(jí)將1.5 kW電機(jī)擴(kuò)容到3 kW，8臺(tái)電機(jī)即可滿足磨邊要求。磨輪損耗率和電機(jī)故障率大大降低，電機(jī)軸承穩(wěn)定性顯著提升。

2.3 倒角機(jī)電氣改造

倒角機(jī)伺服電機(jī)及編碼器電纜采用懸吊聯(lián)接方式，倒角檢測(cè)及原點(diǎn)限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻繁，將伺服電纜升級(jí)為防水耐彎曲進(jìn)口多芯屏蔽電纜。倒角機(jī)械開(kāi)關(guān)改為接近開(kāi)關(guān)，改用大直徑耐磨橡膠輥輪，開(kāi)關(guān)支架改用不銹鋼支架，保證了倒角機(jī)的電氣穩(wěn)定性。

3 鍍膜機(jī)

鍍膜機(jī)采用CP1H PLC與觸摸屏以RS232C接口通信，通過(guò)臺(tái)達(dá)變頻器對(duì)各段傳動(dòng)進(jìn)行控制。

3.1 預(yù)熱段和鍍膜機(jī)電氣聯(lián)動(dòng)

鍍膜機(jī)和預(yù)熱段電氣系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，將鍍膜機(jī)急停和報(bào)警信號(hào)串入預(yù)熱段變頻器傳動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)優(yōu)化程序，使鍍膜機(jī)故障，膠輥升降步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作自動(dòng)升起，保證鍍膜機(jī)及膠輥安全。

3.2 鍍膜機(jī)糾偏程序

鍍膜皮帶運(yùn)行中偏離位置，碰到限位開(kāi)關(guān)糾偏動(dòng)作，造成玻璃鍍膜缺陷。通過(guò)程序優(yōu)化，增加定時(shí)器，使皮帶持續(xù)接觸開(kāi)關(guān)5 s氣缸動(dòng)作，動(dòng)作10 s氣缸收回，減少皮帶糾偏幾率，實(shí)現(xiàn)皮帶糾偏自動(dòng)復(fù)原，提升鍍膜玻璃品位。

3.3 消除鍍膜尾印程序

玻璃尾印是鍍膜玻璃的主要缺陷，嚴(yán)重制約鍍膜玻璃品位。玻璃輥涂鍍膜過(guò)程中，正好處于鍍膜平鋪皮帶接縫位置時(shí)，膠輥下壓輥涂會(huì)造成該位置受力不均，從而產(chǎn)生玻璃尾印。要減輕這種缺陷，只能使玻璃鍍膜時(shí)盡量避開(kāi)皮帶上的接縫或在接縫位置時(shí)減小壓輥壓力。通過(guò)增加觸摸屏控制項(xiàng)、加裝光電開(kāi)關(guān)、修改程序?qū)崿F(xiàn)遇到接縫位置膠輥步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行上升微動(dòng)，減少鍍膜尾印的出現(xiàn)，最大程度提高玻璃產(chǎn)能和品質(zhì)。

4 自動(dòng)連線設(shè)備

自動(dòng)連線設(shè)備采用CP1H PLC與觸摸屏以RS232C接口通信，通過(guò)臺(tái)達(dá)變頻器對(duì)多條鍍膜生產(chǎn)線進(jìn)行傳動(dòng)匯合控制。

4.1 自動(dòng)連線直角轉(zhuǎn)片臺(tái)程序優(yōu)化

玻璃擦傷是影響鍍膜玻璃品質(zhì)的重要缺陷。直角轉(zhuǎn)片臺(tái)上的輥輪和皮帶是由同一變頻器驅(qū)動(dòng)，換向時(shí)，由于皮帶和輥輪不停，玻璃需要在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)皮帶到輥輪上的直角轉(zhuǎn)彎，極易造成擦傷。

通過(guò)修改程序，改變輥輪和皮帶的動(dòng)作時(shí)序，原先動(dòng)作為：玻璃行進(jìn)到直角轉(zhuǎn)片臺(tái)的輥輪上后，到達(dá)換向設(shè)定時(shí)間的位置上時(shí)，氣缸動(dòng)作，輥輪立即下降，玻璃接觸到皮帶后，由皮帶拖動(dòng)玻璃實(shí)現(xiàn)換向。氣缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)換向時(shí)，輥輪和皮帶均在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，極易擦傷輥和玻璃。改造動(dòng)作為：玻璃行進(jìn)到直角轉(zhuǎn)片臺(tái)的輥輪上后，到達(dá)換向設(shè)定時(shí)間的位置上時(shí)，皮帶和輥輪同時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，然后氣缸動(dòng)作，輥輪下降，玻璃接觸到皮帶后，再由皮帶拖動(dòng)玻璃實(shí)現(xiàn)換向。氣缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)換向時(shí)，輥輪和皮帶均在靜止?fàn)顟B(tài)，氣缸動(dòng)作和輥輪皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)分開(kāi)，避免玻璃擦傷。

4.2 自動(dòng)連線后段傳動(dòng)和鋼化爐上片臺(tái)的同步運(yùn)行

鋼化爐上片臺(tái)正常運(yùn)行時(shí)，為使入爐玻璃間隔一定，在入爐光電處檢測(cè)玻璃到來(lái)，需暫停一段時(shí)間才能再次運(yùn)行入爐。而自動(dòng)連線后段傳送帶上檢測(cè)玻璃到來(lái)后，會(huì)加速追行，極易造成玻璃碰撞歪斜入爐，可能引發(fā)玻璃炸爐事故。

通過(guò)分析控制回路，在鋼化爐上片臺(tái)變頻器啟動(dòng)信號(hào)上并聯(lián)一個(gè)24DC中間繼電器，當(dāng)鋼化爐PLC控制上片臺(tái)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此信號(hào)傳遞給中間繼電器，也使其得電導(dǎo)通。通過(guò)優(yōu)化自動(dòng)連線程序，將該繼電器上一對(duì)開(kāi)點(diǎn)引入自動(dòng)連線PLC輸入點(diǎn)2.02，在程序中將輸入點(diǎn)2.02開(kāi)點(diǎn)指令加入自動(dòng)連線最后段傳動(dòng)輸出線圈前，作為該線圈導(dǎo)通條件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連線和鋼化爐上片臺(tái)的同步聯(lián)動(dòng)。

5 鋼化爐

鋼化爐控制系統(tǒng)主要由上位工控機(jī)、S7-300 PLC、施耐德ATV61變頻傳動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)變頻器系統(tǒng)、加熱控制系統(tǒng)等組成。S7-300 PLC主要負(fù)責(zé)機(jī)組的邏輯控制和運(yùn)動(dòng)部件的控制，如輥道的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止、爐門(mén)的關(guān)閉和開(kāi)啟、風(fēng)柵的關(guān)閉和打開(kāi)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度控制等。

5.1 鋼化爐超溫報(bào)警

鋼化玻璃要求爐溫與設(shè)定誤差不得超過(guò)正負(fù)20℃，否則會(huì)引起鋼化玻璃應(yīng)力不均、顆粒度不夠、強(qiáng)度不足、表面彎曲等批量缺陷。

通過(guò)分析鋼化爐工控機(jī)操作盤(pán)上E5CZ-R2爐體溫控儀手冊(cè)和電路圖，分別設(shè)定爐體超溫報(bào)警上下限溫度到溫控儀參數(shù)中，然后在溫控儀6號(hào)端子上接入報(bào)警繼電器，并利用鋼化爐爐體加熱柜總電源空氣開(kāi)關(guān)側(cè)面故障狀態(tài)開(kāi)關(guān)斷路線圈端子引出線，將其分別接入兩個(gè)報(bào)警繼電器各組開(kāi)點(diǎn)兩端，一旦溫控儀4、5號(hào)端子所接各段爐體溫度熱電偶反饋高溫信號(hào)超限，報(bào)警繼電器得電ON，其開(kāi)點(diǎn)接通，使相應(yīng)空氣開(kāi)關(guān)斷路線圈得電，將空氣開(kāi)關(guān)主電路斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)加熱爐絲斷電降溫，將報(bào)警繼電器一對(duì)未使用開(kāi)點(diǎn)兩端，分別接入報(bào)警電源及報(bào)警燈，實(shí)現(xiàn)報(bào)警繼電器得電，加熱空氣開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗤瑫r(shí)，現(xiàn)場(chǎng)電笛報(bào)警。

5.2 鋼化爐急冷段碎片程序

光伏玻璃鋼化出爐后，為保證顆粒度要求，在急冷段溫度急劇下降，運(yùn)行速度較快，如出現(xiàn)碎片極易造成粘爐。以鋼化爐2、3段加速離合器信號(hào)發(fā)出為起始點(diǎn)，通過(guò)采集同一塊玻璃行進(jìn)到冷卻段固定位置耐高溫光纖開(kāi)關(guān)下方的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，與光纖開(kāi)關(guān)實(shí)際檢測(cè)到玻璃信號(hào)時(shí)間比較，在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間范圍內(nèi)則證明玻璃正產(chǎn)運(yùn)行無(wú)碎片，超出時(shí)間仍未檢測(cè)到玻璃，說(shuō)明在急冷段已碎片。碎片程序采用一套單獨(dú)的CP1H PLC及控制回路，并配置聲光報(bào)警器，保證鋼化爐碎片及時(shí)報(bào)警，提升鋼化爐生產(chǎn)穩(wěn)定性。

6 下片機(jī)

下片機(jī)采用施耐德PLC與WEINVIEW觸摸屏以RS232C串口通信，通過(guò)施耐德LXM23伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)各軸進(jìn)行定位控制。主要通過(guò)在伺服驅(qū)動(dòng)器上接制動(dòng)電阻有效吸收制動(dòng)能量，提升下片機(jī)運(yùn)行速度。

7 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)鋼化鍍膜生產(chǎn)線上各設(shè)備電氣系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，加強(qiáng)相互通信，完善動(dòng)作狀態(tài)，優(yōu)化應(yīng)用程序，為光伏玻璃提升產(chǎn)品產(chǎn)能提供了技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]殷新建.采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備提高鍍膜玻璃生產(chǎn)能力與產(chǎn)品質(zhì)量[C]//首屆硅酸鹽青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文專輯，1998：260-264.

[2]王曉松.棒材工藝優(yōu)化提升產(chǎn)能改造[J].昆鋼科技，2013（4）：22-25.

[3]暢太波.光伏玻璃產(chǎn)業(yè)回顧與前景展望[J].建筑玻璃與工業(yè)玻璃，2013（10）：31-32.