自动控制系统设计基于PLC的全自动排版控制系统设计_开题报告

国内研究现状

能源是人类社会存在和发展的物质基础，以煤炭、石油等化石燃料为代表的能源极大地促进了世界各国的经济发展。然而，化石燃料的大量使用也带来了一系列的问题，如能源危机和环境污染，促使人类探寻新的、清洁、安全、可再生的能源——太阳能。其中太阳能以清洁无污染和蕴含丰富的特点而得到了越来越多的应用，太阳能电池板是太阳能转换成电能的媒介。由此极大地促进了太阳能组件全自动生产技术的飞速发展。

太阳能电池板由一块块太阳能电池片组装而成，太阳能电池板的生产有着严格的工艺要求。这些要求包括：1、电池片检测；2、电池片正面焊接，检验；3、背面串接，检验；4、敷设；5、层压；6、修边；7、边框组装；8、焊接接线盒；9、高压测试；10、组件测试，外观检验，包装入库；

目前国内对太阳能电池片排版机的研究越来越多，产品样式越来越丰富，主要有湖州骄阳自动化科技有限公司、宁夏小牛自动化设备有限公司、苏州宏瑞达新能源有限公司、苏州晟成光伏设备有限公司、营口金辰机械股份有限公司等等。  全自动排版控制系统是利用软件程序驱动硬件工作，通过触摸屏设置工作精度，使得机器工作时无论在时间和精度上都提高了一个层次，极大地提高了工作效率和时间效率。普工手工焊12小时连续不停手工排版大约2400片；半自动排版机12小时连续不停排版大约7200片；太阳能电池片用自动排版机12小时连续不停排版大约28800片。由上可见：太阳能电池片用自动排版机效率比半自动排版机效率提升大约4倍；比普工手工排版效率提升大约12倍。

其主要优势有：

1、设备由伺服电机驱动，皮带和丝杆传送，直导轨导向，具有到位精准，运行平稳，速度快等优点。

2.电池串吸盘采用聚氨酯材质，在吸取过程中不会对电池串产生印痕。

3.整机设有断电、断气保护。

4.设备全自动的控制，运行过程不需要人员干预。

5.电池串定位精度±0.3mm。

6.电池串数量6串，电池串间距1~10mm。

7.电池串尺寸125/156 ，6~12pcs/串。

8.主栅线情况2栅/3栅/4栅/5栅（可切换）。

9.不同板型切换时间≤30min。

10.铺设时碎片率≤0.03%。

目前，在太阳能电池制造领域中，在生产线上夹持、转移电池片通常由操作人员采用夹具、配合手动完成，自动化程度低，对准精度差。 

全自动排版控制系统的目的是针对在太阳能电池制造领域中，在生产线上夹持、转移电池片通常由操作人员采用夹具、配合手动完成，自动化程度低，对准精度差的问题，提出一种用于吸持、摆放电池片的排版控制系统。  

太阳能电池片用自动排版机，可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。 

国外研究现状

国外组件自动化装配技术及装备发展迅猛，已经能实现整个组件生产的全线自动化。像自动化程度较高的自动串焊机、自动排版机和自动装框机等，均采用了机器人视觉技术，利用机器人技术与图像识别技术，完成组件及其零件的精确定位、抓取和装配工作。以自动排版机为例，自动排版机设备是一套将电池片正负交替的排版在玻璃上，最终达到自动铺设电池串的自动化设备。该类设备的技术重点在于电池串的精确定位、串与串之间的间隙，其重点指标是生产效率和破片率，国外这类设备集成了多种先进技术，各项指标都远远超过国内的水平。

研究成果

全自动排版系统主要为光伏太阳能生产服务，其主要功能是在玻璃片上放置太阳能电池串并进行排版，解决了人工放置时所带来的排列不整齐，摆放不规则，摆放间隔不齐整以及摆放速度慢的问题。全自动排版系统主要采用Siemens S7-1500PLC、Siemens触摸屏和Siemens V90驱动器控制，硬件和软件相结合的方式，用软件程序驱动硬件工作，通过Siemens触摸屏软件设置工作精度，使得机器工作时无论在时间和精度上都提高了一个层次，极大地提高了工作效率和时间效率。并且全自动排版系统操作方便简单， 自动化程度高， 对操作者的要求低，保证生产工艺的同时提高生产效率，具有向市场推广的价值。

二、^范文提纲

引言：谈及光伏产业的现状及发展趋势

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要研究内容

2 太阳能电池简介

2.1 太阳能电池的工作原理

3 全自动排版控制系统简介

3.1 简介

3.2 目的及意思

3.3 主要内容

4技术领域分析

4.1 Siemens S7-1500PLC简介

4.2 Siemens触摸屏简介

4.3 Siemens V90驱动器简介

5 全自动排版控制系统控制分析

5.1 电路原理分析

5.2 程序控制分析

5.3 触摸屏调试分析

6 全自动排版控制系统的基础、优势和风险

6.1 基础

6.2 优势

6.3 风险

7 全自动排版控制系统的经济、社会效益分析

7.1 项目的市场前景分析

7.2项目的社会效益分析

8 结论与展望

9 参考文献

三、参考文献

[1]李金城. PLC模拟量与通讯控制应用实践[C]. 电子工业出版社, 2013. 

[2]李金城.变频器PLC通讯控制应用基础. 深圳技成培训内部教材，2009.

[3]廖常初.S7-1200 PLC编程及应用 [M] . 2版 . 北京：机械工业出版社，2010.

[4]廖常初，陈晓东 . 西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术 [M] . 2版 . 北京：机械工业出版社，2008.

[5] 崔坚. SIMATIC S7-1500与TIA博途软件使用指南[C]. 机械工业出版社，2016. 

[6] 徐清书. SINAMICS S120变频控制系统应用指南/工业技术/自动化技术[C]. 机械工业出版社, 2014.

[7]黄素逸.能源科学导论[M].北京：中国电力出版社，1999： 202-204. [8]朱兆瑞，祝昌汉等编.中国太阳能[M].北京：气象出版社，1988：1-5. [9]叶大均，能源概论[M].北京：清华大学出版社，1990：2-3. [10]黄惠良，林坚杨等.太阳能电池――制备・发展・应用[M].科学出版社，2012：6-9.

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