I—V測(cè)試自動(dòng)產(chǎn)線設(shè)計(jì)與研究

年夫來(lái) 朱炬 周康

摘 要：光伏組件生產(chǎn)中，組件的I-V測(cè)試是性能檢驗(yàn)的重要一環(huán)。大多數(shù)現(xiàn)有組件產(chǎn)線是組件自動(dòng)傳輸，人工控制組件的I-V測(cè)試，節(jié)拍相對(duì)緩慢。針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)線的不足，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)產(chǎn)線，完成組件的自動(dòng)上下料、自動(dòng)掃碼、自動(dòng)“接線”、自動(dòng)I-V測(cè)試、自動(dòng)分檔信息傳遞。

關(guān)鍵詞：光伏組件；I-V測(cè)試；自動(dòng)產(chǎn)線

Design and Research on the automatic production line of I-V Testing

Nian Fulai1，2

（1. Key Laboratory of Electronic Measurement Technology， Anhui Province， 233010， Bengbu， Anhui， China；2. The 41st Research Institute of CETC， 233010， Bengbu， Anhui， China）

Abstract： In the production of PV module， the I-V Testing is a very important link of performance test. In most of the current PV module production line， the production beat is relatively slow， because the PV modules are transferred automatically， but the I-V Testing is manual. Because of the weakness， a kind of automatic production line is designed to achieve automatic transferring of the PV module， automatically scanning code， automatic connection， automatic transferring of the stepping information.

Keywords： PV Module； I-V Testing； automatic production line.

一、引言

近年來(lái)全球新增裝機(jī)容量逐年增長(zhǎng)，其中2017年全球新增裝機(jī)容量102GW ，同比增長(zhǎng)33.7%。其中，中國(guó)2017年裝機(jī)53GW。預(yù)計(jì)2018 -2020年全球裝機(jī)增速為5-10%，持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，裝機(jī)容量的增長(zhǎng)必然要求光伏組件產(chǎn)線生產(chǎn)能力的提升。產(chǎn)線能力提升一般有兩個(gè)方面考慮：增加產(chǎn)線數(shù)量和加快產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍。產(chǎn)線數(shù)量增加，必然伴隨著成本的增加，因此現(xiàn)在加快生產(chǎn)節(jié)拍是大多數(shù)組件生產(chǎn)廠家的重要關(guān)注點(diǎn)，也是今后努力的主要方向。

組件產(chǎn)線中，I-V測(cè)試是組件性能檢測(cè)的重要一環(huán)，也是速度相對(duì)緩慢的一環(huán)。傳統(tǒng)的產(chǎn)線的I-V測(cè)試都是I-V測(cè)試儀配備自動(dòng)傳輸線，組件自動(dòng)上料到I-V測(cè)試儀上方，人工操作I-V測(cè)試的相關(guān)接線、條形碼掃描、軟件操作等工作，測(cè)試完成后通過(guò)按鈕控制組件下料到下一個(gè)工序。這種測(cè)試方式不僅人工操作相對(duì)繁瑣，而且節(jié)拍相對(duì)緩慢。

針對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)線I-V測(cè)試的不足，結(jié)合現(xiàn)有的I-V測(cè)試儀設(shè)計(jì)了一條I-V測(cè)試自動(dòng)產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了組件的自動(dòng)上下料、自動(dòng)掃碼、自動(dòng)I-V測(cè)試、自動(dòng)分檔信息傳遞給下位工序等。

二、I-V測(cè)試自動(dòng)產(chǎn)線整體架構(gòu)

I-V測(cè)試自動(dòng)產(chǎn)線整體架構(gòu)如圖1所示，主要包括自動(dòng)線機(jī)構(gòu)和I-V測(cè)試系統(tǒng)兩大部分：自動(dòng)線機(jī)構(gòu)由上料機(jī)、測(cè)試支架、下料機(jī)和控制柜組成；I-V測(cè)試系統(tǒng)由I-V測(cè)試儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。自動(dòng)線控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)PCI板卡實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。

上料機(jī)為齒輪帶動(dòng)滾輪傳動(dòng)（上料機(jī)上還有氣缸控制的校正機(jī)），通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要實(shí)現(xiàn)與上游工序的自動(dòng)交互、自動(dòng)校正光伏組件、與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃碼；測(cè)試支架為雙同步帶傳動(dòng)（測(cè)試支架上還有氣缸控制的正負(fù)極金屬壓塊），通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳送組件到I-V測(cè)試儀上方、自動(dòng)壓接正負(fù)極金屬塊到組件的匯流條正負(fù)極（I-V測(cè)試后組件才安裝接線盒）、與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互實(shí)現(xiàn)自動(dòng)I-V測(cè)試；下料機(jī)也是齒輪帶動(dòng)滾輪傳動(dòng)，通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，主要實(shí)現(xiàn)與下游工序的自動(dòng)交互。

三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要包括PLC、變頻器、變頻電機(jī)、PCI板卡等。控制系統(tǒng)以PLC為核心，PLC通過(guò)控制變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的多段速驅(qū)動(dòng)，通過(guò)氣缸控制校正機(jī)、正負(fù)極金屬壓塊的動(dòng)作，通過(guò)PCI板卡實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)交互實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)掃碼、分檔信號(hào)傳輸?shù)取LC接收光電開關(guān)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的位置控制，通過(guò)報(bào)警器的顏色告訴用戶生產(chǎn)的狀態(tài)，便于用戶管理、操作。其具體硬件框圖如圖2所示。

PLC的輸入主要包括按鈕、光電開關(guān)、PCI板卡輸出、上下游交互等36個(gè)信號(hào)；輸出主要包括變頻器控制信號(hào)、PCI板卡輸入、檔位信息、報(bào)警、上下游交互等24個(gè)信號(hào)。

四、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示，初始化完成后，自動(dòng)與上游工序交互，檢測(cè)上游是否有組件來(lái)進(jìn)行I-V測(cè)試，有的話就啟動(dòng)上料機(jī)接收組件上料，上料達(dá)到校正位置后（也是掃碼位置）上料機(jī)停止，校正氣缸帶動(dòng)校正機(jī)動(dòng)作，完成校正后發(fā)信號(hào)給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)完成控制掃碼槍自動(dòng)掃碼后，校正機(jī)松開，同步帶帶動(dòng)組件到達(dá)I-V測(cè)試位置，正負(fù)極金屬壓塊下壓，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制I-V測(cè)試儀完成I-V測(cè)試，金屬塊上升，下料機(jī)與下游工序交互自動(dòng)完成下料，同時(shí)上料機(jī)開始啟動(dòng)新一輪的自動(dòng)檢測(cè)測(cè)試。

五、結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有大多數(shù)組件產(chǎn)線掃碼、接線、IV測(cè)試等人工操作環(huán)節(jié)影響IV測(cè)試速度，進(jìn)而影響整個(gè)產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍的問(wèn)題。在現(xiàn)有測(cè)試儀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，形成一條IV測(cè)試自動(dòng)產(chǎn)線，最終完成了組件傳輸、掃碼、“接線”、IV測(cè)試的全自動(dòng)化。該自動(dòng)線已經(jīng)投入使用一年多，效果反應(yīng)良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]2017年全球新增光伏裝機(jī)容量.索比光伏網(wǎng)，2018.4.

[2]吳焱明，年夫來(lái).油箱焊接平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2015（4）：163-164，167.

作者簡(jiǎn)介：

年夫來(lái)（1987-），男，安徽省蚌埠市，工學(xué)碩士，助理工程師，研究方向：光伏測(cè)試.