太陽能電池生產中的高速度

德國惠朋（VIPA GmbH）公司 Udo Richter

1 前言

太陽能發電——現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。現代技術使得生產高質量的光電池成為可能, 從而滿足不斷增長的全球市場需求。這些電池的生產需要資深專家和先進的專業技術。事實上，這樣的條件，只有業內領先的綜合供應商，才能很好的滿足。他們遍布世界各地的各個工廠生產著能夠將太陽光能轉化為電能的鍍膜玻璃板，而在全球領先的鍍膜式太陽能電池的生產線上，其自動化和可視化的設備中大量采用了VIPA公司的SPEED7 CPU和觸摸屏。

2 太陽能發電——光電轉換

盡管光電技術最初被發現于1839年，但它成為發電的一部分仍經歷了一個世紀的發展歷程。自20世紀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，仍沒有被廣泛應用到工業和民用領域。

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

3 鍍膜光伏電池系統(TPV)

太陽能領域的快速發展就像當初IT行業，以兩位數的速度增長。然而由于載體材料硅的短缺，生產受到了阻礙。而基于玻璃的鍍膜組件則是一個更為環保的選擇。

與硅相比較，玻璃（從原材料采購角度看）相對于環境來講是一個重要選擇，因為它相當的便宜也更容易獲取。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。層壓法本身在這個過程中已經很普遍，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性。

因此，開發和驗證一個新的層壓工藝過程是必需的。這種開發背后的動力是為了設計出更為經濟的光伏板，從而在2010年大大降低每瓦峰（W p）的生產成本。這將會使再生能源的生產，將來可以與核能源競爭。

這些復雜的處理過程需要具有高性能、高速度的自動控制技術，并結合了用戶友好的現代可視化界面。而所有這些都要求基于經濟成本的前提下。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 在工廠自動化中

很明顯，即使在光伏系統的建立期間，為了確保無故障的生產過程，一個高性能的控制系統網絡是很重要的。15個分散的處理過程需要被控制和集中監測，并顯示在全部的操作和控制臺上。為了能滿足這些高要求，設計工程師們選擇了VIPA的SPEED7 CPUs。

通過進行大量的測試，工程設計師們確信高性能的SPEED7 PLC系統擁有世界上最快的STEP7（硬件PLC）編程處理器，是一個完美的解決方案。在一共15個分散程序區中，整個TPV系統都由VIPA的CPU 315SN/NET控制。集成有以太網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64個獨立的連接，并且它的SPEED7處理器技術擁有令人印象深刻且無可匹敵的性能。

圖1 工廠的生產設備由VIPA 的CPU 315 SN/NET控制

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

SPEED7 CPU極高的性價比也是將多個PLC系統整合到每臺機器上的關鍵因素。整個PLC系統由VIPA 300S來組成。300S系列的數字和模擬I/O模塊可以很好的與各種傳感器和執行器連接。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相結合，使SPEED7系統成為一個通用控制系統。

對于可視化產品的選擇，也來自于可靠的V IPA產品系列。每個TPV系統設有20多個控制和監視面板。每個面板配有10.4" 觸摸屏，確保足夠的觀察和控制。以太網網絡使得在任何工作站，監測和控制整個生產過程成為可能。SCADA可視化軟件使用的正是廣泛應用的Movicon軟件包，它已用于世界范圍內數千家公司，該軟件也是VIPA觸摸屏的標準。

它們確保觀察和控制：每個TPV要求有20余個控制面板和監測設備。每一個面板配備了10.4" 觸摸屏來確保充足的觀測和控制。

用于SCADA和HM I應用程序的用戶友好和人性化的開發界面，對于創建工程簡單快速，且沒有變量的限制。在開發和試運行的過程中，VIPA支持小組提供了全面的建議和支持。高品質、靈活的PLC與可視化組件的結合，再加上緊密的技術支持的優勢，使得VIPA成為一個理想的合作商。