提升鍍膜產能的電氣策略與技術研究

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455000）

0 引言

光伏原片玻璃經過磨邊、清洗、鍍膜、鋼化、檢驗、包裝等多道工序才能產出成品，工序復雜性及質檢苛刻性對電氣設備提出了更高的要求。目前主流企業鋼化鍍膜生產線均使用國產設備，且設備分屬不同生產廠家，電氣系統相互隔離。安彩高科光伏鋼化鍍膜生產線投產初期，各設備運行節拍不同步，單一設備故障其他設備無警示，且設備本身電氣系統也有諸多不完善之處，嚴重制約了鋼化鍍膜產能，對設備電氣系統進行優化改造勢在必行。

1 自動上片機

自動上片機采用CP1H PLC與WEINVIEW觸摸屏以RS232C串口通信，通過伺服驅動器實現各軸定位控制。優化PLC程序、重新組態觸摸屏畫面后，在觸摸屏及程序中設置大小片時間寄存器，根據產品大小在觸摸屏上直接修改間隔時間，實現上片時序最佳；通過減小吸盤真空壓縮時間、縮短節拍周期、提高各軸及上片段動作速度，實現上片產能最大化。

2 磨邊機

磨邊機采用兩臺施耐德M340 PLC與MCGS人機界面通過以太網接口通信，實現對各傳動及磨頭變頻器的控制。影響磨邊機產能的因素主要有前后工序設備銜接動作同步性、磨頭電機運轉穩定性、倒角機電氣穩定性等。

2.1 磨邊機和上片機、清洗機電氣系統協同動作

通過將磨邊機和清洗機的急停按鈕觸點分別引入對方急停回路，實現電氣緊急控制協同動作；將磨邊A機正常運行中繼信號串入上片機傳動信號中，實現兩設備動作同步；增加磨邊機中轉臺堵片報警功能，實現堵片及時報警，有效降低原片損耗，提高設備產能。

2.2 磨頭電機擴容簡配改造

試運時，磨邊A、B機原裝16臺1.5 kW磨頭電機長時間運轉，過載過流、發熱接地短路故障頻發，嚴重制約磨邊產能，通過擴容升級將1.5 kW電機擴容到3 kW，8臺電機即可滿足磨邊要求。磨輪損耗率和電機故障率大大降低，電機軸承穩定性顯著提升。

2.3 倒角機電氣改造

倒角機伺服電機及編碼器電纜采用懸吊聯接方式，倒角檢測及原點限位開關動作頻繁，將伺服電纜升級為防水耐彎曲進口多芯屏蔽電纜。倒角機械開關改為接近開關，改用大直徑耐磨橡膠輥輪，開關支架改用不銹鋼支架，保證了倒角機的電氣穩定性。

3 鍍膜機

鍍膜機采用CP1H PLC與觸摸屏以RS232C接口通信，通過臺達變頻器對各段傳動進行控制。

3.1 預熱段和鍍膜機電氣聯動

鍍膜機和預熱段電氣系統相對獨立，將鍍膜機急停和報警信號串入預熱段變頻器傳動信號，并通過優化程序，使鍍膜機故障，膠輥升降步進電機動作自動升起，保證鍍膜機及膠輥安全。

3.2 鍍膜機糾偏程序

鍍膜皮帶運行中偏離位置，碰到限位開關糾偏動作，造成玻璃鍍膜缺陷。通過程序優化，增加定時器，使皮帶持續接觸開關5 s氣缸動作，動作10 s氣缸收回，減少皮帶糾偏幾率，實現皮帶糾偏自動復原，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，嚴重制約鍍膜玻璃品位。玻璃輥涂鍍膜過程中，正好處于鍍膜平鋪皮帶接縫位置時，膠輥下壓輥涂會造成該位置受力不均，從而產生玻璃尾印。要減輕這種缺陷，只能使玻璃鍍膜時盡量避開皮帶上的接縫或在接縫位置時減小壓輥壓力。通過增加觸摸屏控制項、加裝光電開關、修改程序實現遇到接縫位置膠輥步進電機執行上升微動，減少鍍膜尾印的出現，最大程度提高玻璃產能和品質。

4 自動連線設備

自動連線設備采用CP1H PLC與觸摸屏以RS232C接口通信，通過臺達變頻器對多條鍍膜生產線進行傳動匯合控制。

4.1 自動連線直角轉片臺程序優化

玻璃擦傷是影響鍍膜玻璃品質的重要缺陷。直角轉片臺上的輥輪和皮帶是由同一變頻器驅動，換向時，由于皮帶和輥輪不停，玻璃需要在很短的時間內實現皮帶到輥輪上的直角轉彎，極易造成擦傷。

通過修改程序，改變輥輪和皮帶的動作時序，原先動作為：玻璃行進到直角轉片臺的輥輪上后，到達換向設定時間的位置上時，氣缸動作，輥輪立即下降，玻璃接觸到皮帶后，由皮帶拖動玻璃實現換向。氣缸動作實現換向時，輥輪和皮帶均在運轉狀態，極易擦傷輥和玻璃。改造動作為：玻璃行進到直角轉片臺的輥輪上后，到達換向設定時間的位置上時，皮帶和輥輪同時停止運轉，然后氣缸動作，輥輪下降，玻璃接觸到皮帶后，再由皮帶拖動玻璃實現換向。氣缸動作實現換向時，輥輪和皮帶均在靜止狀態，氣缸動作和輥輪皮帶轉動分開，避免玻璃擦傷。

4.2 自動連線后段傳動和鋼化爐上片臺的同步運行

鋼化爐上片臺正常運行時，為使入爐玻璃間隔一定，在入爐光電處檢測玻璃到來，需暫停一段時間才能再次運行入爐。而自動連線后段傳送帶上檢測玻璃到來后，會加速追行，極易造成玻璃碰撞歪斜入爐，可能引發玻璃炸爐事故。

通過分析控制回路，在鋼化爐上片臺變頻器啟動信號上并聯一個24DC中間繼電器，當鋼化爐PLC控制上片臺變頻器運轉時，此信號傳遞給中間繼電器，也使其得電導通。通過優化自動連線程序，將該繼電器上一對開點引入自動連線PLC輸入點2.02，在程序中將輸入點2.02開點指令加入自動連線最后段傳動輸出線圈前，作為該線圈導通條件，實現自動連線和鋼化爐上片臺的同步聯動。

5 鋼化爐

鋼化爐控制系統主要由上位工控機、S7-300 PLC、施耐德ATV61變頻傳動系統、風機變頻器系統、加熱控制系統等組成。S7-300 PLC主要負責機組的邏輯控制和運動部件的控制，如輥道的運轉和停止、爐門的關閉和開啟、風柵的關閉和打開、風機的運轉速度控制等。

5.1 鋼化爐超溫報警

鋼化玻璃要求爐溫與設定誤差不得超過正負20℃，否則會引起鋼化玻璃應力不均、顆粒度不夠、強度不足、表面彎曲等批量缺陷。

通過分析鋼化爐工控機操作盤上E5CZ-R2爐體溫控儀手冊和電路圖，分別設定爐體超溫報警上下限溫度到溫控儀參數中，然后在溫控儀6號端子上接入報警繼電器，并利用鋼化爐爐體加熱柜總電源空氣開關側面故障狀態開關斷路線圈端子引出線，將其分別接入兩個報警繼電器各組開點兩端，一旦溫控儀4、5號端子所接各段爐體溫度熱電偶反饋高溫信號超限，報警繼電器得電ON，其開點接通，使相應空氣開關斷路線圈得電，將空氣開關主電路斷開，從而實現加熱爐絲斷電降溫，將報警繼電器一對未使用開點兩端，分別接入報警電源及報警燈，實現報警繼電器得電，加熱空氣開關分斷同時，現場電笛報警。

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，運行速度較快，如出現碎片極易造成粘爐。以鋼化爐2、3段加速離合器信號發出為起始點，通過采集同一塊玻璃行進到冷卻段固定位置耐高溫光纖開關下方的時間為標準，與光纖開關實際檢測到玻璃信號時間比較，在標準時間范圍內則證明玻璃正產運行無碎片，超出時間仍未檢測到玻璃，說明在急冷段已碎片。碎片程序采用一套單獨的CP1H PLC及控制回路，并配置聲光報警器，保證鋼化爐碎片及時報警，提升鋼化爐生產穩定性。

6 下片機

下片機采用施耐德PLC與WEINVIEW觸摸屏以RS232C串口通信，通過施耐德LXM23伺服驅動器對各軸進行定位控制。主要通過在伺服驅動器上接制動電阻有效吸收制動能量，提升下片機運行速度。

7 結語

本文通過對鋼化鍍膜生產線上各設備電氣系統進行創新改進，加強相互通信，完善動作狀態，優化應用程序，為光伏玻璃提升產品產能提供了技術支持和經驗借鑒。

[1]殷新建.采用國產設備提高鍍膜玻璃生產能力與產品質量[C]//首屆硅酸鹽青年學術會議論文專輯，1998：260-264.

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

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