光伏焊带机收排线系统设计

光伏焊带机收排线系统设计

摘要：随着科技的发展，太阳能发电已经成为21世纪重要的能量来源。光伏组件是太阳能发电系统中重要的部分，而焊带是光伏组件焊接过程中的重要材料，焊带质量的好坏将直接影响到光伏组件的功率。研究表明，同规格截面呈扁平的线材在散热性、导电性等方面都优于目前圆截面的线材。对于截面扁平的线材，在中间运输环节或产品存储时需绕制成卷。在收卷过程中要保持张力恒定，且收卷过程和排布过程要保持同步关系，不然得到的产品外形不美观，影响其使用功能。目前已有的用于圆线材的收线排线装置，很难满足以上要求。本次项目的研究是针对上述不足之处提供一种光伏焊带机收排线系统，是一种扁线材收卷自动化设备。研究扁线材本身的意义很重要，扁线材具有空间占有率低、散热性能好、导电能力强等优点，在光伏组件电池片的连接线、电力变压器、交流的特高压变压器，直流的换流变压器、高音质传输线、微细电机等方面已被业内广泛采用，本论文设计的光伏焊带机收排线系统是一套用于扁线材收卷自动化设备的电气系统，本套方案包括引言，系统控制方式的确定、系统主要硬件的选型及介绍，光伏焊带机收排线硬件系统搭建与编程设计、系统安装与调试、总结。

关键词：扁平线材；收排线；恒张力；PLC

第一章、引言 - 1 -

1.1国内外扁线材收排线系统的研究现状 - 2 -

1.2课题的研究意义 - 1 -

1.3光伏焊带机收排线系统介绍 - 2 -

第二章、系统控制方式的确定 - 4 -

2.1控制要求 - 4 -

2.2恒张力的控制方式 - 5 -

2.3系统控制方式分析

第三章、系统的总体方案设计 - 10 -

3.1系统的总体构成

3.2系统主要硬件的选型 - 11 -

3.3速度给定控制 - 15 -

3.4控制设备PLC的选型

3.5实现收排线方式

3.6系统的运行过程 - 17 -

第四章、光伏焊带机收排线系统 - 18 -

4.1设计实施步骤介绍 - 20 -

4.2光伏焊带机收排线方案设计 - 20 -

4.3元器件清单表 - 20 -

第五章、光伏焊带机收排线系统的安装与调试 - 31 -

5.1PLC梯形图的编译调试 - 33 -

5.2现场调试 - 34 -

5.3硬件安装注意事项 - 37 -

第六章、结论 - 38 -

第七章、致谢 - 38 -

参考文献 - 38 -

第一章、引言

伴随着人类的发展，能源正逐渐的枯竭，充分利用可再生能源显得尤为重要。21世纪，太阳能发电已经逐渐成为日常生活的重要的能量来源，人们逐渐认识到发展太阳能的重要性与迫切性，并加大对相关产业的科研和投资，光伏组件作为是太阳能发电系统中重要的部分，而光伏组件焊接过程中的重要材料是焊带，焊带质量的好坏对光伏组件的功率有直接影响，所以如何生产高质量光伏焊带，可谓迫在眉睫。

研究表明，同规格截面呈扁平的线材在散热性、导电性、耐温性等方面都优于目前圆截面的线材，由于其为扁平的形状，所以也利于PCB板的生产和维修。对于截面扁平的线材，在中间运输环节或产品存储时需绕制成卷。在生产收卷过程中要保持张力恒定，且收卷过程和排布过程要保持同步关系，不然得到的产品外形不美观，同时很可能破坏扁线材内部物理特性，影响其使用功能。目前已有的用于圆线材的收线排线装置，很难满足以上要求。开发设计一套具有自动化水平较高的光伏焊带机收排线系统据具有重要的意义。

1.1国内外扁线材收排线系统的研究现状

现阶段，一般常规收排线系统屡见不鲜。

扁线材收排线系统同圆线材收卷装置基本类似，主要结构为绕线装置和排线装置，只是控制的要求更高，即收卷和排线要满足一定的数学关系，控制精度要求较高。

绕线装置：用来完成轧制出料速度与绕线速度的同步，以期实现扁线材收排过程中线内张力恒定。线内张力恒定主要通过张力传感器和张力控制器协调分工完成，为跟随可调输入量的随动控制系统，常用于纺织、造纸、染色、线材等相关生产线。一般根据控制系统的结构的不同常划分为开环、闭环及自由环等张力恒定系统。按照是否有人参与又可分为手动控制、半自动控制、全自动控制。其中，手动控制由于对操作工要求高、人力成本代价大、精度不太高、效率低、产品质量不稳定等原因已逐渐退出历史舞台，但在某些投资较小的低速生产线与张力精度要求不高的场合仍有一定占有率。而半自动控制特点则介于全自动与手动控制之间，成本相对较低，张力等级有所改善，适合于中档生产线。全自动控制可以说是未来的发展趋势，其采用闭环控制，参数整定后几乎傻瓜式操作，实时性与数据精度上优势较为突出，但成本相对较高，结合线材收排线系统需要，本系统主要以闭环半自动的自动控制方式为主。

排线装置：顾名思义，用以实现工字绕线轴转动一圈，排线装置同步移动等比例宽度来保证绕线的紧密度与不重合，同时完成工字绕线轴两个端点处的换向，在完成排线任务的同时我们希望排线后的扁线材在工字轮的整体结构尽可能美观，这需要我们多次的排线实验。

在保证线内张力相对恒定及排线与收卷的速度同步下，可以结合成本、安装环境等综合情款具体决定。下文将结合光伏焊带机收排线控制要求具体选择排线结构。

1.2课题的研究意义

扁线材具有空间占有率低、散热性能好、导电能力强等优点，在光伏组件电池片的连接线、电力变压器、交流的特高压变压器，直流的换流变压器、高音质传输线、微细电机等方面已被业内广泛采用，但其轧制、收卷过程和排布过程要保持一定的同步关系，不然得到的产品件很难符合生产要求，微观层次很可能破坏扁线材内部物理特性，影响其使用功能；宏观来说，也将造成外形的不美观与触点连接的不充分，造成局部发热严重，线路损耗大等局限，使其应用范围大幅缩减。所以研究扁线材的恒张力收卷，及自动排线系统即光伏焊带机的收排线系统有很强的战略和时代的意义，也是我国科研水平的一大体现。本毕业设计的是针对现阶段国内设备自动化水平较低，生产残品率过高，人力资源浪费的等相关问题，为改进其不足之处而设计的光伏焊带机扁线材的收排线系统，用于扁线材收卷自动化设备。本毕业设计主要完成收排线过程中的恒张力控制，与自动排线的任务要求。

1.3光伏焊带机收排线系统介绍

光伏焊带机即生产光伏焊带的主要机器。光伏焊带在生产生活中也常称镀锡或凃锡焊带，在光伏组件的生产装配中有着去足轻重的地位，主要用于光伏组件电池片之间的导电聚电，生产高质量的光伏焊带有利于提高光伏组件的输出功率，实现对太阳能资源的的更充分利用，为节能减排，绿色协调，可持续发展做贡献。下图图1-2为某光伏焊带机生产车间局部设备实物图。

光伏焊带机收排线系统类似于圆线材的收线排线系统，系统主要包括控制中心、动力放线机构、轧轮机构、主速度轮机构和收卷排线机构。控制中心包括台式机（上位机）、PLC控制器（下位机）、异步电机、变频器、伺服电机和伺服驱动器。其中动力放线机构、轧轮机构、主速度轮机构主要为变频器和异步电机组合控制，并结合张力摆杆，以维持系统恒张力控制。收卷排线机构主要为伺服驱动器与伺服电机的组合控制。这样的控制方式既能完成控制要求且性价比高，为主流的执行装置搭配，扩展能力强。

参考文献

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