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传感技术助力光伏行业的智能生产

时间:2022-04-26 14:28:54来源:ifm 易福门电子

导语:​智能运动控制是智能制造的核心构建模块,可实现高度灵活的高效制造。智能运动控制融合了精确反馈、先进感知、高性能控制和无缝连接技术,可提供确定性运动解决方案。利用 PLC 和制造执行系统 (MES) 运动洞察信息的无缝连接执行高级分析,以优化制造流程,及早识别潜在问题避免停产。使用智能运动控制的智能制造可以快速重新配置,以支持更敏捷和可扩展的制造,包括批量大小为 1 的生产。通过缩短完成制造步骤的时间,并优化制造流程实现更高产出,同时降低能耗,从而实现更可持续的智能制造。

  第一弹:单晶硅生产中冷却水流量和温度的可靠检测

  光伏产业链包括硅料、铸锭(拉棒)、切片、电池片、电池组件、应用系统等6个环节,主要分为上、中、下游:上游为硅料、硅片环节,中游为电池片和组件环节,下游为发电系统。在上游产业中,因单晶电池片转换效率高,市场上硅片主要是单晶硅片,在该产业链, 应用了众多ifm产品,包括:流量、压力、光电传感器和RFID、IO-Link、AS-i等产品,下面主要为大家分享单晶硅生产中冷却水的流量和温度如何可靠检测,如图1。

光伏制造产业链.png

图 1 光伏制造产业链

  光伏制造产业链

  1.可靠流量检测,确保生产设备冷却需求

  ifm流量传感器必威bet体育主要应用于硅片和电池片生产这一环节中,如单晶炉、切片机、扩散炉等设备,这些设备需要稳定的冷却水系统,以满足设备的降温冷却需求。

必威bet体育  例如生产单晶硅的单晶炉设备,内部结构复杂,而单晶硅的生产环境要求极为苛刻,如炉体温度,如果冷却水供应不及时就可能导致炉体变形,造成硅晶体产品的不合格以及设备的损伤,所以需要在冷却水的主管路和支管路上对水进行可靠实时的流量监测。

  ifm SV涡街流量传感器深受光伏行业用户青睐。当流量低于或高于设定的开关点时,LED可清晰显示开关指示状态,便于现场的工作人员观测。它拥有彩色显示屏,可直观显示检测到的数据,且显示方向可旋转,便于现场调整安装,如图2。

2SV 涡街流量传感器.png

图 2SV 涡街流量传感器

  这款流量传感器还可同时检测流量和介质温度,监测高达100 L/min的流量和高达90℃的流体温度,兼具多种功能,性价比超高。通过IO-Link,工程师还可以在软件上对该系列传感器进行远程参数配置,数字化信号无损传输。同时数据还能给到电脑进行采集,为通往工业4. 0搭载桥梁。

  当将ifm SV涡街流量传感器连接到IIoT平台moneo 后,可以在平台上对传感器的数据进行配置,比如开关点的设定、PNP或NPN输出方式的设定。在控制面板,大家也可以看到流量传感器的流量、温度以及开关状态,透明化生产过程。

  全新IIoT平台moneo演示(如图3)

  2. ifm SV涡街流量传感器的产品特性

  • 集流量和温度检测于一体,超高性价比;

  • 可旋转的彩色显示屏,便于现场调整安装;

  • 适用于具有或不具导电性(去离子)的水;

  • LED可清晰显示开关指示状态;

必威bet体育  • 通过IO-Link,可进行远程参数配置,数字化信号无损传输。

  

全新 IIoT 平台 moneo 演示.png

必威bet体育  图 3 全新 IIoT 平台 moneo 演示

 

  第二弹:太阳能电池片生产中的追踪与追溯

必威bet体育  随着经济的快速增长,能源的需求不断加大,新能源的开发和利用日益突出。光伏作为安全、洁净的绿色能源, 已经受到人们的密切关注和重视。由于光伏产业的整体生产工艺流程较为复杂,因此需要采取可靠智能的RFID解决方案, 实现高效运行,这里我们将为您揭秘太阳能电池片生产过程中的追踪与追溯方案。

必威bet体育  太阳能电池片的生产工艺流程包括:硅片检测、表面制绒及酸洗、扩散制结、去磷硅玻璃、蚀刻及酸洗、镀减反射膜、丝网印刷和快速烧结等。

  1. 分体式RFID产品

必威bet体育  其中,ifm的分体式RFID产品,主要用于腐蚀蚀刻及酸洗的工艺中。它们安装在蚀刻及酸洗设备的上料和下料两个工位。标签封装在特氟龙材质的花篮内,花篮内部堆放需要蚀刻及酸洗的硅片。当花篮上料与下料时, 需要对花篮内标签的加工工艺及现场加工数据进行读取与写入, 从而实现实时的追踪与追溯, 方便后序加工流程的可视化。

  由于蚀刻及酸洗的设备内部具有酸洗池,容易和金属材质的产品发生化学反应,我们建议用户使用全塑料外壳RFID产品,如下图中的ifm LF/HF DTE系列RFID估算单元。全塑料外壳RFID产品更耐腐蚀,并具有高防护等级,满足严苛工业环境要求,如图4。

LF HF RFID 估算单元 DTE 系列.png

图 4 LF/HF RFID 估算单元 DTE 系列

  在生产过程中的扩散制结环节中,自动化程度高,设备较精密,这种情况下,可采用ifm M18 接口的全金属系列产品,如HF RFID读写头ANT420。该读写头尺寸较小,方便客户安装在空间尺寸有限的设备内部。并且全金属的读写头材质抗干扰能力更强,即使周边有金属包裹也可以很好地抗干扰,保证读写标签数据的可靠性。

必威bet体育  当需要对太阳能单晶硅和多晶硅电池片进行筛选时, 就需要采用到分选机。它是利用空气悬浮原理将混合粉状物料分离为轻、重两部分的分选设备。

  在分选过程中,if m提供HF方形RFID 读写头,如ANT513或ANT600。它们可用于向 ID 标签存储生产数据或质量参数等内容,是长距离读写应用的理想之选,如图5。

HF RFID 读写头 ANF513 系列.png

  图 5 HF RFID 读写头 ANF513 系列

  2. IO-Link RFID读写头的应用优势

  随着时代的不断变迁,IO-Link逐步融入到工厂自动化中,大大简化了制造过程。它消除了控制柜中的杂乱, 采用即插即用式设计,并能确保信号的无损传输。IO- Link RFID读写头的应用优势包括:

必威bet体育  • 适用于不同应用的多种装置版本;

必威bet体育  •性价比高,无需额外控制器;

  • 通过IO-Link,进行灵活的参数设置、诊断和数据处理;

  • 非常适用于完成小数据量的快速识别任务;

  • 通过IODD,简单可视化,在IO-Link主站上可轻松读取天线参数。

必威bet体育  最后,无论是分体式RFID,还是IO-Link RFID,都会用到同一款RFID标签。由于光伏行业的数据量越来越大,因此ifm为了满足用户需求,提供大容量且小体积的RFID标签E80370,可以存储现场各个环节的参数,简便灵活,如图6。

   

小体积、大容量的 RFID 标签.png

图 6 小体积、大容量的 RFID 标签

第三弹:太阳能电池片的组装

  在太阳能电池片制造的后道工序——太阳能电池片的组装过程中,输送线是自动化流水线上最主要的设备。通过输送线,将整个太阳能电池板不同的组装工艺串联起来,大幅提高太阳能电池的组装效率,这样就可以生产出大量的太阳能电池板, 满足各行各业对于绿色电能的需求。在这些输送线上,就大量使用了ifm公司的AS-i总线技术:输送线上成百上千个I/O信号都是通过ifm公司的AS-i总线体统方便快捷地连接在一起,传输到控制柜。

  1. AS-i总线高效采集输送线分散信号

  AS-i总线最大的优势是布线简洁。一根总线,既是电源线,又是信号线,可以把输送线上分散的I/O信号有机的串联起来,同时这一技术也具有故障诊断功能,可实现故障的准确定位。

  ifm 提供全系列的AS- i产品,包括AS- i网关、AS- i电源、不同种类和规格的AS-i现场模块、电缆和报警指示灯,可满足不同现场信号采集的需求,帮助用户告别现场杂乱无章的电缆,化繁为简。每一个AS-i模块,都是一个分布的I/O从站,中间无需添加任何硬件,可分布在AS-i 网络上任何位置,就近采集信号。

  值得一提的是,ifm所有的AS-i主站都有拥有彩色显示屏,可直接通过按键可视化操作,通过显示屏,AS-i网络所有信号的状态信息一目了然。这样, 通过网关就可以直接对整个现场的AS-i网络信号状态进行监控。如此一来, 便可高效进行设备的日常维护, 并对故障进行准确定位。

必威bet体育  针对现场应用,ifm有不同种类产品。比如,集成电磁阀的气动单元模块, 直接通过输出的就是一个压缩空气,可直接控制执行单元。

必威bet体育  针对现场输送线,ifm还有小巧的柜内模块,在光伏行业备受宠爱。比如ifm的控制柜模块AC2267,不但节省空间,还可以通过笼式弹簧夹简单快速布线,把现场的信号采集后通过AS-i网络送到控制系统。

 

AS-Interface 控制柜模块AC2267.png

 

图 7 AS-Interface 控制柜模块AC2267

  

  2. AS-i总线应用优势

  • 用于控制柜中;

  • 通过笼式弹簧夹简单快速布线;

  • 特别节省空间的设计;

  • 用于电源循环的双终端;

  • 强大的 LED 显示运行、开关状态和功能,清晰可见。

  越来越多的用户在现场设备上都集成了AS- i产品, 它有力助推了光伏行业的自动化升级。除了AS-i总线外, ifm凭借多年来在自动化领域积累的丰富经验,还为光伏行业产业链提供了其他众多产品,包括:流量、温度、光电传感器和RFID、IO-Link等产品,以满足各个生产环节的需求。


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