中達電通股份有限公司江蘇大區支援處   張根軍

 

摘　要: 本文主要介紹台達機電產品在數控多晶矽切斷機床上的整合應用。該控製係統結合台達HMI、PLC
、和(he)伺(si)服(fu)及(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)等(deng)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)
，操(cao)作(zuo)界(jie)麵(mian)友(you)好(hao)簡(jian)單(dan)，實(shi)現(xian)了(le)設(she)備(bei)的(de)技(ji)術(shu)升(sheng)級(ji)與(yu)高(gao)效(xiao)節(jie)能(neng)，體(ti)現(xian)出(chu)台(tai)達(da)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)較(jiao)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)，係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)證(zheng)明(ming)：台達產品穩定可靠
，控製效率高
，值得業界同行借鑒和推廣。

關鍵詞： PLC
；人機界麵
；伺服；控製

Abstract: This paper mainly introduces the integrated application of Delta electromechanical  products in numerical control polysilicon cutting machine.The control system realizes the equipement’s technology upgrade and high efficiency energy saving based on Delta HMI、PLC、servo and tranducer etc.. The operation interface looks friendly and easy. The application shows the high performance price ratio of Delta automation products.The operation practice proves that Delta products can work with good performance and stability and easy operation , so it’s worth being widely spread. 

Key words: PLC; HMI; Servo; Control

 

隨著國家對節能減排的要求越來越嚴格，對清潔能源的需求量也越來越大，太陽能發電（光伏產業）zhengshiqingjienengyuandedaibiao。guangfuchanyeyinerdedaoxunmengfazhan，zhuanjiayucetaiyangnengguangfuchanyezaiershiyishijiqianbanqijiangchaoguohedianchengweizuizhongyaodejichunengyuanzhiyi。erguangfuchanyedezhuyaoyuanliaobianshiduo（單）晶矽。

市shi場chang對dui多duo晶jing矽gui的de旺wang盛sheng需xu求qiu也ye帶dai動dong了le太tai陽yang能neng設she備bei製zhi造zao行xing業ye

，此ci行xing業ye用yong的de設she備bei如ru多duo晶jing爐lu
，切qie斷duan機ji床chuang
，滾gun圓yuan磨mo床chuang，端duan麵mian磨mo床chuang，及ji開kai槽cao
，切qie片pian，倒dao角jiao等deng設she備bei也ye處chu於yu供gong不bu應ying求qiu的de狀zhuang態tai。太tai陽yang能neng行xing業ye對dui設she備bei的de要yao求qiu：設備生產效率高，穩定可靠，使用方便。

麵對日益複雜的要求和相應產生的生產效率問題，本文基於台達的DVP係列 PLC和HMI及伺服等自動化產品
，成功開發實現了一套數控多晶矽切斷機床的控製係統。此控製係統控製核心部件全套用台達產品
，包括PLC
，觸摸屏，變頻器
，伺服，及台達的開關電源。機器完整外形圖如圖1所示。

 

多晶矽切斷機床為多晶矽生產出來後

，用於將兩端頭去掉或用於多晶矽坯料的鋸段成指定長度產品的設備。

此設備的工藝過程分析如圖2所示：

 

 

首先在工作台上用專用夾具裝夾多晶矽坯料工件

，然後調整好鋸帶張力，之後，啟動鋸帶（鋸帶的速度由變頻器控製）
，然ran後hou工gong作zuo台tai會hui根gen據ju設she好hao的de工gong藝yi參can數shu進jin行xing送song料liao
，首shou先xian工gong作zuo台tai帶dai動dong坯pi料liao快kuai速su靠kao近jin鋸ju帶dai

，然ran後hou轉zhuan為wei慢man速su進jin行xing邊bian緣yuan切qie割ge，速su度du慢man，是shi由you於yu多duo晶jing矽gui坯pi料liao表biao皮pi較jiao硬ying
，速su度du過guo快kuai容rong易yi損sun壞huai鋸ju帶dai；切qie完wan表biao皮pi後hou，接jie著zhe轉zhuan為wei勻yun速su正zheng常chang切qie割ge

，此ci過guo程cheng要yao求qiu送song料liao速su度du極ji其qi穩wen定ding，這zhe樣yang，切qie出chu來lai的de料liao表biao麵mian平ping整zheng度du才cai好hao。切qie到dao最zui後hou，又you轉zhuan為wei邊bian緣yuan切qie割ge，直zhi到dao把ba坯pi料liao切qie斷duan
，切qie斷duan後hou，工gong作zuo台tai快kuai速su返fan回hui原yuan來lai的de工gong作zuo原yuan點dian，等deng待dai操cao作zuo人ren員yuan將jiang成cheng品pin拿na下xia，換huan上shang新xin坯pi料liao。

對於客戶的工藝要求，我們在選型中，有三點要特別考慮：

（1）    動(dong)鋸(ju)帶(dai)的(de)輪(lun)子(zi)直(zhi)徑(jing)較(jiao)大(da)，設(she)備(bei)負(fu)載(zai)屬(shu)於(yu)恒(heng)轉(zhuan)矩(ju)負(fu)載(zai)，切(qie)割(ge)時(shi)線(xian)速(su)度(du)較(jiao)高(gao)，還(hai)要(yao)較(jiao)快(kuai)的(de)停(ting)車(che)速(su)度(du)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)變(bian)頻(pin)器(qi)有(you)較(jiao)大(da)的(de)容(rong)量(liang)和(he)製(zhi)動(dong)能(neng)力(li)；

（2）    作台進給是由伺服電機帶動滾珠絲杠，切割時，為了保證光潔度，進給速度很慢
，這就要求伺服低速穩定性能好。

（3）    客(ke)戶(hu)要(yao)求(qiu)設(she)備(bei)在(zai)參(can)數(shu)設(she)置(zhi)後(hou)，能(neng)精(jing)確(que)顯(xian)示(shi)此(ci)坯(pi)料(liao)的(de)加(jia)工(gong)時(shi)間(jian)

，並(bing)在(zai)工(gong)作(zuo)中(zhong)


，實(shi)時(shi)顯(xian)示(shi)當(dang)前(qian)狀(zhuang)態(tai)和(he)切(qie)割(ge)進(jin)度(du)，還(hai)要(yao)求(qiu)顯(xian)示(shi)鋸(ju)帶(dai)的(de)實(shi)時(shi)轉(zhuan)速(su)。

根據以上工藝要求
，我們為客戶配置的係統硬件配置如下：

(1)PLC: DVP40ES200T*1

(2)人機界麵： DOP-B07S201

(3)變頻器: VFD075B43A+製動電阻

(4)開關電源：PMC-024V100W1AA

  係統的控製框圖如圖3所示：

主控部分采用台達最新推出的ES2 PLC，該係列PLC是台達最新型小型PLC，具有2路100K脈衝頻率輸出功能，利用台達運動控製指令控製台達ASDA-AB伺服，配合伺服合適的電子齒輪比
，可以達到很高的控製精度。另外
， ES2 PLC具有3個獨立通訊口，COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界麵，鋸帶變頻器的頻率就是ES2 PLC 利用其COM2口通訊給的，並且將鋸帶變頻器當前的實時速度讀回來
，顯示在屏上。

此外
，此PLC還具有以下特點：

l          16k steps大程序容量
、數據存儲器10k words

l          基本指令LD最快執行時間0.54μs

l          最大擴展IO點數―256點輸入+16點輸出 或 256點輸出+16點輸入

l          新增多種特殊運動指令―包括閉回路控製(DCLLM)、對標(Mark)、遮蔽(Mask)、立即變速度(DVSPO, DICF)(內含自動加減速)

l          最多可達8個單相(2個100kHz、6個10kHz)或4組AB相高速輸入

l          提供2點100kHz與2點10kHz高速輸出

l          具有3個獨立通訊口，COM1為RS232, COM2,COM3為RS485界麵。具有變頻器便利指令：包括正反轉運行、停止等用於台達變頻器。

顯示部分為7寸台達觸摸屏B07S201，此型號屏采用LED背光，畫麵清晰亮麗
，對比度高，並且能耗小，使用壽命長。圖4為顯示屏在設備上實際應用的效果：

首先在參數頁設置好相關行程參數
，如行程次數
，距離和速度，最低速度可達6um/sec。此處如圖5所示：

 

 

參數設置好手，將設備點動到合適位置，進入運行畫麵（如下圖）
，設備就可正常工作了。此處如圖6所示：

 

鋸帶選用的是台達通過型矢量變頻器VFD-B係列460V，7.5KW機種
，此款變頻器啟動力矩大，低速性能好
，加配了製動電阻後（要將06-00參數設定為0）
，可快速停車，並能減少外部電網或負載回灌的能量對變頻器的衝擊。

送料機構均采用直線導軌加滾珠絲杆結構，由台達AB係列1.5KW伺服電機驅動

，台達伺服具有PDFF控製構架
，可在保證快速響應的同時
，防止過衝，並且低速時速度平穩。

 

 

benwenjieshaoletaidazidonghuachanpinzaishukongduojingguiqieduanjichuangshangdezhengheyingyong
，zhengtaofangantigonglejiaoweiyouyidekongzhixingnengjianquanxing，tongshixitongzaitigaozhunquekongzhidetongshi，yeketigongxiaozhengjiwanshandebaojingzizhenduangongneng。cishebeijinnian5月調試完畢
，設備廠對中達的快速OEMkaifanenglishifenmanyi，jiaodezhongdakaifasudukuai
，nengtiejinkehuxuqiu
，bingqiechanpinxingjiabiyouyi，xingnengyewendingkekao，rangkehufangxin。shebeijiaofuzuizhongkehushiyonghou，zuizhongkehuyeduicishebeishifenmanyi。

 

綜上，整個方案實現了設備的技術升級與高效節能，體現出台達自動化產品較高的性價比，值得業界同行借鑒和推廣。

 

[1] 台達全係列可編程序控製器，台達內部資料  2007

[2].台達DOP-B人機界麵應用技術手冊，台達內部資料  2007

[3].台達VFD-EL變頻器技術手冊
，台達內部資料  2007

[4] 變頻器在工業中的選擇與應用劉繼黨等 科技信息    2009年第23期

 

張根軍  男
，中達電通工程師，現從事台達自動化產品技術整合應用與研究。