台达运动控制卡系统在太阳能串焊机上的应用

1  前言

       太阳能分布普遍，没有地域限制，无须开采和运输，清洁环保，永不枯竭。

       利用太阳能的最佳方式是光伏转换，就是利用光伏效应发电。太阳能发电系统（如图1）主要包括：太阳能电池光伏组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。

 图1 太阳能发电系统示意图

       在整个系统中，太阳能电池（如图2）光伏组件是最基本也是最重要的部分。太阳光照射到电池半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴由n区流向p区，光生电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能发电的工作原理。 

图2 太阳能电池示意图

       为提高发电效率，需要将多个太阳能电池进行串联，形成最终使用的太阳能电池光伏组件，如图3。 

图3 太阳能电池光伏组件（阵列）

       全自动串焊机与手工串焊相比较具有很多优势。全自动串焊机焊接速度快、质量一致性好，表面美观，没有手工焊接的焊锡不均匀现象，可以减少操作人员及检验人员的数量，降低管理难度及制造成本，焊接效果图如图4。

图4 焊接效果图

       DMCNET（Delta Motion Control Network），简称DMC Net，是台达自主研发的工业自动化运动控制协议。最远通信距离可达30米，完全可以满足串焊机设备体积大的需求。采用总线方式，降低了串焊机的配线难度；采用双路不同CRC校验码进行通信，可以保证串焊机运行的可靠度和稳定性。

       台达运动控制卡系统，基于DMCNET，以A01运动控制卡为核心，整合A2-F伺服驱动器马达，GA01网关模组，GE04集合式模拟量输入输出模组，GE16集合式数字量输入输出模组，GE01PI脉冲输出模组，GE01PG手摇轮输入模组，RM32远程数字量输入输出模组，RM64远程数字量输入输出模组，RM04PI远程脉冲输入输出模组等一系列运动控制产品，可以构成完整的串焊机运动控制解决方案，如图5。

图5 采用台达运动控制卡系统的串焊机

2  运动控制系统架构

       太阳能串焊机的运动控制系统架构，如图6，采用A01軸卡*2，750WA2*1，400WA2*3，200WA2*4，64點輸入模組*5，64點輸出模組*3，脉衝輸出模組*1。

图6 运动控制架构示意图

 图7 配线图

3  软件系统架构

       软件系统分系统初始化、自动模式、单步模式、参数配置、运动配置、状态监视、报警输出等模块。软件界面如图8和图9。

图8 软件截图
 
图9 程序源码示意图

4  系统工艺

       通过系统软件与硬件的协同工作，控制取电池片料，电池片外观及栅线检测，喷涂助焊剂，升温，焊带拉取及铺设，放电池片，高频电磁感应焊接，降温，电池串翻面收集等动作。

       取电池片料：为保证轻柔地将料盒内的电池片取出，采用压缩空气分层，配合橡胶吸盘，在精准的机械手动作下，可靠地将电池片送入工作区。

       电池片外观及栅线检测：在检测环节中，可将外观缺陷及主栅线印刷异常的电池片移出。
喷涂助焊剂：采用无接触的助焊剂喷涂方式，可使助焊剂准确喷涂到预定的位置，为可靠焊接提供保障。

       升温：通过逐渐升温，准备接下的焊接。

       焊带拉取及铺设：：由机械臂拉取裁切预定长度的焊带，并由机械臂精确的放置到加工位置。

       放电池片：由机械臂抓取下一片电池，并精准的轻放到焊带上。

       高频电磁感应焊接：降低焊机平台到达指定高度，控制焊接温度，进行无接触式的电池片焊接。

       降温：将焊接完新电池片的电池串向前移动，进行降温。

       电池串翻面：在一个电池串焊接完成后，有机械臂抓取，反面，并精准轻放到玻璃板上，准备进入下一道工序。

5  结束语

       台达高速通信运动控制系统，具有架构完善，高速通信，控制精准，配线简单，维护方便等诸多优点。应用于太阳能串焊机设备，可以方便系统的整体规划配置，极大提高设备的整理运行效能。

作者简介：

       商福进，男，出生于1982年11月，毕业于西安科技大学，电子科学与技术专业。现担任台达电子机电事业部应用技术中心专案工程师。从事运动控制产品的企划，新产品测试，客户端整体应用方案的开发，有着丰富的业界经验。