本實用新型方案公開了一種光伏去PSG(Phospho Silicate Glass)上料機的方法，具體涉及到一種光伏去GSP上料機自動化生產(chǎn)設(shè)備。

　　文/浙江禾川科技股份有限公司

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　本實用新型解決方案公開了一種光伏去PSG(Phospho Silicate Glass)上料機的方法，上料機部分由進花籃軌道、旋轉(zhuǎn)工位、提升機、出花籃軌道、橫線運輸及縱線出料、矯正及緩存部分所組成。本實用新型方案基于人工操作硅片進出“去PSG主設(shè)備”的生產(chǎn)現(xiàn)狀，具有人機互動界面，使用HCQ1-1300控制多個伺服，可以降低碎片率，使生產(chǎn)效率與質(zhì)量得到大幅度提高。

　　1 背景技術(shù)

　　近年來，在產(chǎn)業(yè)政策引導和市場需求的雙輪驅(qū)動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了飛躍式發(fā)展，但是目前仍然存在一些技術(shù)問題，制約光伏產(chǎn)業(yè)前進。

　　在太陽能光伏行業(yè)晶體硅電池的制作過程中，POCl3分解產(chǎn)生P2O5淀積在硅片表面，P2O5與Si反應(yīng)生成Si02和磷原子，硅片表面會產(chǎn)生含有較高濃度的硅氧化層。這層磷硅玻璃簡稱為PSG，磷硅玻璃不導電，為了具有良好的歐姆接觸，降低光的反射，需要將GSP實行去除操作。

　　將具有PSG的硅片放置在花籃內(nèi)，上料機將花籃運輸至刻蝕工藝主機，硅片放置于氫氟酸溶液中浸泡可去除表面形成的磷硅玻璃。然而現(xiàn)有的工藝技術(shù)自動化水平較低，在人工操控去PSG上料機設(shè)備運行時，出現(xiàn)運輸硅片位置不準確，耗費時間長，工作效率低，碎片率高等問題。

　　2 技術(shù)實現(xiàn)要素

　　為此，本實用新型解決方案提供了一種光伏去PSG上料機，以解決現(xiàn)有背景技術(shù)中存在的不足之處。

　　為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型上料機技術(shù)方案由進花籃軌道、旋轉(zhuǎn)工位、提升機、出花籃軌道、橫線運輸、縱線出料、矯正及緩存八個部分所組成。每條花籃軌道最多可以存儲五個花籃，通過人工或者AGV小車將裝有硅片的花籃運輸至進花籃軌道當中。當進花籃軌道運輸花籃到達旋轉(zhuǎn)工位時，設(shè)備將花籃夾緊，向上提升，旋轉(zhuǎn)后運輸至旋轉(zhuǎn)工位后方的提升機中。在提升機中，花籃經(jīng)過防反和對射到位檢查，確保硅片的位置在可控范圍內(nèi)，逐步進行硅片放料。完成放置硅

　　片的操作后，空花籃運輸至下層軌道，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)之后運輸進入出花籃軌道。提升機逐片下降，出料運送至橫線運輸軌道，通過步進電機和伺服電機運輸?shù)较鄬?yīng)的縱線軌道的位置上。如果硅片經(jīng)過矯正之后運輸?shù)綄?yīng)的縱線軌道上，縱線出料的時候，運輸而來的硅片將會被緩存。

圖2 產(chǎn)線現(xiàn)場圖

　　整體流程為裝硅片的花籃經(jīng)過軌道運輸?shù)缴蠈拥男D(zhuǎn)工位，旋轉(zhuǎn)完成運輸?shù)教嵘龣C的位置，在防反檢查無誤后對花籃進行固定。每當提升機下一張硅片，就進行一次橫線運輸，運輸?shù)娇v線出料的位置，該機器分為四個動作流程相同的流水線，每條流水線都可以分為：(1)花籃運輸;(2)花籃旋轉(zhuǎn);(3)提升機;(4)出花籃旋轉(zhuǎn);(5)出花籃運輸;(6)橫線運輸;(7)縱線出料;以及(8)緩存，一共八個工作位置。各個工位在工作時不對彼此進行干擾，完成各自的任務(wù)后發(fā)出完成信號，相鄰的功能部分接收到上一個工位的完成信號也會返回一個信號，進行信息交互，這樣可以確保機器工作的穩(wěn)定性與高效性。

　　在花籃運輸部分，具有上層花籃旋轉(zhuǎn)氣缸，上層傳送帶調(diào)速電機與下層傳送帶調(diào)試電機把控花籃的運動。提升機部分具有傳輸軸、提升機上下軸與緩存伺服上下軸協(xié)調(diào)控制。除此之外具有矯正軸，緩存上下軸與運輸軸等。在本次設(shè)備方案中，使用禾川HCQ1-1300-D控制器進行控制管理，使用禾川TP2510-E觸摸屏作為設(shè)備的觸控面板，具有20個輸入模塊的禾川HCQX_ID16與10個輸出模塊的禾川HCQX_OD16，以及12個伺服禾川SV-X3EB040A-A2，4個提升機中的86步進電機，8個平帶皮軌道57步進電機，4個電機矯正57步進電機，4個出片軌道86步進電機協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。設(shè)備要求運輸精度范圍偏差在0.5厘米之內(nèi)，運輸?shù)墓杵叽绱笮?82毫米，傳輸時的速度不小于8000片/小時，碎片率符合規(guī)范，能夠達標。

圖3 工藝流程圖

　　3 方案應(yīng)用價值

　　采用該新型光伏去PSG上料機解決方案，具有如下應(yīng)用優(yōu)勢：

　　(1)能夠保證工作效率，生產(chǎn)穩(wěn)定

　　在運輸硅片的過程當中走步距運輸，可以設(shè)置最終的補償位置，使最終的位置更加準確，減少錯誤偏差。程序當中將每個工位分為具體的功能塊，可以使程序流程更改更加方便，調(diào)用功能塊更加清晰，可實現(xiàn)模塊化編程，使多個部分協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，保證上料機的速度能夠保持在8000片/小時以上。

　　(2)方案的可復(fù)制性高，市場廣闊

　　市場中現(xiàn)存使用的去PSG上料機的工藝技術(shù)基本上大同小異，所以本方案在實際運用中的可復(fù)性高，具有廣闊的市場需要。

　　(3)基于CODESYS平臺做主要控制，功能強大

　　CODESYS是開放式、可重構(gòu)的、組件化的平臺架構(gòu)，具有良好的可移植性和強大的通信功能，用戶根據(jù)實際工藝流程可進行拓展，程序的增減操作更加靈活方便。

　　(4)程序編寫采用功能塊的方式

　　設(shè)備運行的過程中出現(xiàn)問題，可以通過功能塊退出相應(yīng)的動作流程轉(zhuǎn)而處理問題，這樣不會對其他工位的動作造成影響，四條流水線相似，可以使后續(xù)更改程序更加簡單、方便。

　　(5)豐富的通訊協(xié)議

　　伺服采用EtherCAT總線，觸摸屏通過以太網(wǎng)連接。本設(shè)備中使用豐富的通訊協(xié)議，能夠滿足MES系統(tǒng)對接，以及與AGV之間的通訊，實現(xiàn)工廠智能化生產(chǎn)，減少人工成本。

　　4 小結(jié)

　　本方案在實際的運用場合中，需要特別注意生產(chǎn)速度和運輸精度匹配合適;內(nèi)外側(cè)的縱線出料需要及時更換，嚴格控制縱線出料的速度;與主機臺下以及下料機關(guān)聯(lián)起來，要求下料機一旦收到停止信號，就立即停止向主機臺運輸。這三點是方案控制的難點，使用禾川的機械設(shè)備可以很好地解決好這三點注意事項，掌握關(guān)鍵技術(shù)。