行业与应用

【应用案例】一种光伏去 PSG 上料机解决方案--禾川HCQ1-1300-D控制器

本实用新型解决方案公开了一种光伏去PSG (PhosphoSilicate Glass)上料机的方法，上料机部分由进花篮轨道旋转工位、提升机、出花篮轨道、横线运输及纵线出料、矫正及缓存部分所组成。

背景技术

近年来，在产业政策引导和市场需求的双轮驱动下，我国光伏产业实现了飞跃式发展，但是目前仍然存在一些技术问题，制约光伏产业前进。

在太阳能光伏行业晶体硅电池的制作过程中，POCI3分解产生P205淀积在硅片表面，P205与Si反应生成Si02和磷原子，硅片表面会产生含有较高浓度的硅氧化层。这层磷硅玻璃简称为PSG，磷硅玻璃不导电，为了具有良好的欧姆接触，降低光的反射，需要将GSP实行去除操作。将具有PSG的硅片放置在花篮内，上料机将花篮运输至刻蚀工艺主机，硅片放置于氢氟酸溶液中浸泡可去除表面形成的磷硅玻璃。然而现有的工艺技术自动化水平较低，在人工操控去PSG上料机设备运行时，出现运输硅片位置不准确，耗费时间长，工作效率低，碎片率高等问题。

技术实现要素

 为此，本实用新型解决方案提供了一种光伏去PSG上料机，以解决现有背景技术中存在的不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型上料机技术方案由进花篮轨道、旋转工位、提升机、出花篮轨道、横线运输、纵线出料、矫正及缓存八个部分所组成。每条花篮轨道最多可以存储五个花篮，通过人工或者AGV小车将装有硅片的花篮运输至进花篮轨道当中。当进花篮轨道运输花篮到达旋转工位时，设备将花篮夹紧，向上提升，旋转后运输至旋转工位后方的提升机中。在提升机中，花篮经过防反和对射到位检查，确保硅片的位置在可控范围内，逐步进行硅片放料。完成放置硅片的操作后，空花篮运输至下层轨道，经过旋转之后运输进入出花篮轨道。提升机逐片下降，出料运送至横线运输轨道，通过步进电机和伺服电机运输到相对应的纵线轨道的位置上。如果硅片经过矫正之后运输到对应的纵线轨道上，纵线出料的时候，运输而来的硅片将会被缓存。

整个流程为

装硅片的花篮经过轨道运输到上层的旋转工位，旋转完成运输到提升机的位置，在防反检查无误后对花篮进行固定。每当提升机下一张硅片，就进行一次横线运输，运输到纵线出料的位置，该机器分为四个动作流程相同的流水线，每条流水线都可以分为: (1)花篮运输; (2)花篮旋转; (3)提升机; (4)出花篮旋转; (5)出花篮运输; (6) 横线运输; (7) 纵线出料;以及 (8)缓存，一共八个工作位置。各个工位在工作时不对彼此进行干扰完成各自的任务后发出完成信号，相邻的功能部分接收到上一个工位的完成信号也会返回一个信号，进行信息交互，这样可以确保机器工作的稳定性与高效性。

在花篮运输部分，具有上层花篮旋转气缸，上层传送带调速电机与下层传送带调试电机把控花篮的运动。提升机部分具有传输轴、提升机上下轴与缓存伺服上下轴协调控制。除此之外具有矫正轴，缓存上下轴与运输轴等。在本次设备方案中，使用禾川HCQ1-1300-D控制器进行控制管理，使用禾川川TP2510-E触摸屏作为设备的触控面板，具有20个输入模块的禾川HCQXID16与10个输出模块的禾川HCQXOD16，以及12个同服禾川SV-X3EB040A-A2，4个提升机中的86步进电机，8个平带皮轨道57步进电机，4个电机矫正57步进电机，4个出片轨道86步进电机协调运转。设备要求运输精度范围偏差在0.5厘米之内，运输的硅片尺寸大小为182毫米，传输时的速度不小于8000片/小时，碎片率符合规范，能够达标。

方案应用价值

采用该新型光伏去PSG上料机解决方案，具有如下应用优势。

1.在运输硅片的过程当中走步距运输，可以设置最终的补偿位置，使最终的位置更加准确，减少错误偏差。在运输硅片程序当中将每个工位的功能封装成功能块，使程序结构更简洁，逻辑更清晰，增加程序可读性，减小后期维护的成本。最终该上料机速度可达到8000片/小时。

2.方案的可复制性高，市场广阔。市场中现存使用的去PSG上料机的工艺技术基本上大同小异，所以本方案在实际运用中的可重复性高，具有广阔的市场需要。

3.基于CODESYS，CODESYS平台功能强大，平台程序可移植性高，对硬件依赖度低，通讯协议丰富。程序以模块化编程完成，后续客户可根据实际工艺流程进行扩展程序的增减操作更加灵活方便。

4.模块化编程。该项目方案整个程序采用模块化编程，设备运行过程中的动作流程各自封装，方便动作流程处理和后续问题定位。

5.支持多种通讯协议。该设备支持多种通讯协议与伺服间通讯为EtherCAT，触摸屏则通过modbus TCP通讯，可以与MES系统及AGV通过以太网通讯，实现工厂智能化。

小结

本方案在实际的运用场合中，工艺难点主要集中在:需要特别注意生产速度和运输精度;内外侧的纵线出料需要及时更换，严格控制纵线出料的速度;与主机台以及下料机运行状态关联，要求下料机一旦收到停止信号，就立即停止向主机台运输。使用禾川的成套解决方案可以比较完美的处理以上工艺难点。