Cấu tạo và vật liệu cấu thành nên tấm pin năng lượng mặt trời
Hình 1.1 Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời a Vật liệu cấu thành pin mặt trời
Pin năng lượng Mặt trời, hay còn gọi là pin quang điện, bao gồm nhiều tế bào quang điện làm từ silic tinh khiết, có khả năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng Các tế bào này được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt ở mặt trước và một lớp nhựa ở phía sau, đồng thời toàn bộ hệ thống được đóng gói chân không trong lớp nhựa polymer trong suốt.
Cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở của pin mặt trời thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu vào Các tế bào quang điện được kết hợp thành khối để tạo thành pin mặt trời, thường gồm 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên mỗi tấm pin.
Hiện nay, vật liệu chính cho pin mặt trời và các thiết bị bán dẫn là silic tinh thể Pin mặt trời từ silic tinh thể được phân chia thành ba loại khác nhau.
Một tinh thể module sản xuất từ quá trình Czochralski có hiệu suất lên đến 16% Tuy nhiên, giá thành của đơn tinh thể này thường rất cao do chúng được cắt từ các thỏi hình ống, và các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.
Đa tinh thể được sản xuất từ các thỏi silic nung chảy, sau đó được làm nguội và làm rắn Mặc dù pin đa tinh thể thường có giá thành rẻ hơn so với pin đơn tinh thể, nhưng hiệu suất của chúng lại thấp hơn Tuy nhiên, ưu điểm của pin đa tinh thể là khả năng tạo thành các tấm vuông lớn, giúp che phủ bề mặt hiệu quả hơn, bù đắp cho hiệu suất không cao của chúng.
Dải silic được tạo ra từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy với cấu trúc đa tinh thể, thường có hiệu suất thấp nhất nhưng cũng là loại rẻ nhất do không cần cắt từ thỏi silicon Cấu trúc các lớp bên trong pin năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất và khả năng chuyển đổi năng lượng.
Lớp tế bào quang điện Solar Cells bên trong:
Các tế bào tinh thể silic trong pin mặt trời có thể là đơn tinh thể (Pin Mono) hoặc đa tinh thể (Pin Poly), tùy thuộc vào quy trình sản xuất của từng hãng Những đặc tính kỹ thuật quan trọng bao gồm kích thước, màu sắc, số lượng tế bào và hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời.
Hiện nay, tế bào pin mặt trời phổ biến nhất là tế bào đa tinh thể với hiệu suất chuyển hóa khoảng 17,6% Một pin mặt trời 250W thường sử dụng 60 tế bào này, được kết nối bằng dây đồng mỏng phủ hợp kim thiếc.
Lớp kính trước của pin mặt trời:
Kính mặt trước của pin mặt trời là phần nặng nhất, có vai trò bảo vệ và đảm bảo độ bền cho toàn bộ tấm pin, đồng thời duy trì độ trong suốt cao Độ dày của lớp kính này thường là 3,3mm, nhưng có thể dao động từ 2mm đến 4mm tùy thuộc vào loại kính mà nhà sản xuất chọn Chất lượng kính ảnh hưởng đến độ cứng, độ truyền quang phổ và khả năng truyền ánh sáng; pin mặt trời chất lượng cao sẽ có lớp kính hấp thu ánh sáng tốt hơn và phản xạ ít ánh sáng hơn.
Tấm nền mặt sau của pin mặt trời được làm từ nhựa cách điện, giúp bảo vệ các tế bào quang điện khỏi thời tiết và độ ẩm Thường có màu trắng, tấm này được cung cấp dưới dạng cuộn hoặc tấm phẳng Các loại pin từ các hãng khác nhau có thể khác nhau về độ dày, màu sắc và các vật liệu bổ sung nhằm tăng cường khả năng che chắn và độ bền cơ học.
Vật liệu đóng gói hoàn thiện Pin mặt trời:
Chất liệu đóng gói là một trong những thành phần quan trọng nhất trong pin mặt trời, với EVA (Ethylene vinyl acetate) là vật liệu phổ biến nhất EVA là một polymer đục mờ, được cắt thành tấm và đặt trước và sau các tế bào quang điện Qua quá trình nấu chân không, polymer này trở thành keo trong suốt, giúp kết dính các tế bào quang điện lại với nhau Chất lượng của quá trình cán màng không chỉ đảm bảo tuổi thọ cao cho tấm pin mà còn ảnh hưởng đến khả năng truyền ánh sáng, tốc độ xử lý và độ bền với tác động của tia UV.
Khung tấm pin mặt trời:
Khung là một trong những thành phần quan trọng cuối cùng trong quá trình lắp ráp pin mặt trời, thường được chế tạo từ nhôm để đảm bảo độ bền và bảo vệ tấm pin.
Đối với các ứng dụng đặc biệt, có sẵn các tấm pin không khung và giải pháp nhựa đặc biệt, thường sử dụng dung dịch hỗ trợ dán ở phía sau kết hợp với công nghệ kính thủy tinh.
Hộp đựng mối nối mạch điện:
- Hộp nối có chức năng đưa các mối nối điện của mô đun pin mặt trời ra bên ngoài
Hộp Nối là thành phần quan trọng trong hệ thống, chứa các dây cáp để kết nối các tấm Khi lựa chọn hộp Nối, cần chú ý đến chất lượng nhựa và độ bền của khớp nối để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động tạo ra dòng điện của tấm pin năng lượng mặt trời
Pin năng lượng mặt trời, hay còn gọi là pin quang điện, là thiết bị bán dẫn chứa nhiều diod p-n, có khả năng tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thông qua hiệu ứng quang điện Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời dựa trên việc khi một photon chạm vào mảnh silic, sẽ xảy ra một trong hai hiện tượng sau.
Photon có khả năng truyền trực tiếp qua mảnh silic, đặc biệt khi năng lượng của chúng thấp hơn ngưỡng cần thiết để nâng các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.
Năng lượng của photon được silic hấp thụ khi năng lượng của photon vượt quá mức năng lượng cần thiết để nâng electron lên trạng thái cao hơn.
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền cho các electron trong màng tinh thể, thường là những electron ở lớp ngoài cùng Những electron này thường bị gắn kết với các nguyên tử lân cận, khiến chúng không thể di chuyển tự do Khi electron được kích thích và trở thành dẫn điện, chúng có khả năng di chuyển trong bán dẫn Sự di chuyển này tạo ra một “lỗ trống” do nguyên tử mất đi một electron, cho phép các electron từ nguyên tử bên cạnh di chuyển để lấp đầy khoảng trống đó.
"Lỗ trống" trong mạch bán dẫn tạo điều kiện cho các nguyên tử lân cận cũng xuất hiện "lỗ trống" Quá trình này tiếp diễn, khiến "lỗ trống" di chuyển liên tục trong toàn bộ mạch bán dẫn.
Một photon cần có năng lượng lớn hơn mức tối thiểu để kích thích electron ở lớp ngoài cùng dẫn điện Tần số của mặt trời thường tương đương với 6000°K, do đó, phần lớn năng lượng mặt trời bị silic hấp thụ Tuy nhiên, hầu hết năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt thay vì năng lượng điện có thể sử dụng.
Hệ tống quản lí của nhà máy
- Sơ đồ phân bố khu vực sản xuất của nhà máy
Hình 1.2 Sơ đồ phân bố khu vực sản xuất của nhà máy
Để nhà máy hoạt động hiệu quả và khoa học, cần chia nhỏ thành các bộ phận quản lý các khâu và mảng công việc khác nhau.
Giám đốc đóng vai trò quan trọng trong công ty, chịu trách nhiệm quản lý và điều phối công việc tại nhà máy, đồng thời là đại diện cho các hoạt động đối ngoại của công ty.
- Kế toán: Có nhiệm vụ kiểm kê sổ sách xuất nhập và thu chi
- Tổ kĩ thuật: Chịu trách nhiệm sửa chữa và bảo dưỡng toàn bộ máy móc trong nhà máy
- Tổ sản xuất: Phụ trách trực tiếp dây truyền sản xuất của nhà máy
- Tổ EL: Là tổ chịu trách nhiệm kiểm tra lỗi sản phẩm giữa các khâu khác nhau để phân loại sản phẩm.
Hệ thống sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời
a Sơ đồ hệ thống sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời
Hình 1.3 Tổng quát sơ đồ hệ thống sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời b Quy trình sản xuất tổng quát tấm pin năng lượng mặt trời
Bước 1: Kiểm tra hiệu quả của pin mặt trời: đảm bảo sử dụng cùng loại pin năng lượng trong một tấm pin mặt trời;
Bước 2: Cắt tấm pin mặt trời hoàn chỉnh thành các mảnh nhỏ;
Bước 3: Hàn pin mặt trời: hàn pin mặt trời vào chuỗi pin mặt trời;
Bước 4: Cắt EVA/TPT: theo kích thước tấm pin mặt trời để cắt EVA và TPT theo kích thước thiết kế;
Bước 5: Đặt lên: đạt được chuỗi năng lượng mặt trời tự động đặt trên kính EVA và vận chuyển mô-đun sang quy trình tiếp theo;
Bước 6: Kiểm tra trực quan: kiểm tra độ bẩn của Nguyên liệu;
Bước 7: Kiểm tra lỗi là quá trình sử dụng máy kiểm tra EL để phát hiện các vết nứt nhỏ, dây ngón tay bị đứt và các lỗi không nhìn thấy khác trong mô-đun năng lượng mặt trời.
Bước 8: Cán màng là quá trình quan trọng sau khi máy kiểm tra EL phát hiện các khuyết tật Tại bước này, tấm pin mặt trời sẽ được cán mỏng từ nguyên liệu thô, tạo thành những tấm pin hoàn chỉnh.
Bước 9: Cắt: khi tấm pin mặt trời được làm mát sau khi ra khỏi máy ép, nó cần cắt các cạnh, chúng tôi gọi là cắt;
Bước 10: Dán keo: dùng keo để dán lên khung nhôm;
Bước 11: Đóng khung: sử dụng máy đóng khung để lắp đặt khung nhôm;
Bước 12: Dán keo: đổ keo vào hợp kim nhôm sau khi đóng khung;
Bước 13: Lắp hộp nối: dán hộp nối và lắp vào tấm pin mặt trời;
Bước 14: Kiểm tra IV bằng cách sử dụng bộ mô phỏng năng lượng mặt trời để đánh giá hiệu suất điện của bảng điều khiển năng lượng mặt trời đã hoàn thiện, bao gồm các chỉ số như công suất và dòng điện, và ghi chép lại kết quả.
Bước 15: Thử khả năng chịu điện áp cách điện của tủ;
Bước 16: Kiểm tra lỗi bằng máy kiểm tra EL để phát hiện các vết nứt nhỏ, dây ngón tay bị đứt và các lỗi ẩn khác trên các mô-đun năng lượng mặt trời đã hoàn thành.
Bước 18: Vệ sinh bề mặt và đóng gói c Tổng quan nhiệm vụ và chức năng của các máy trong dây truyền sản xuất
- Máy Cắt Laser Pin Năng Lượng Mặt Trời (không nước không phá hủy)
Không có nước, máy cắt laser tế bào năng lượng mặt trời phá hoại (NDC) không thể cắt tế bào năng lượng mặt trời thành các mảnh nhỏ như một nửa hoặc 1/3, điều này có thể giúp tăng sản lượng điện của tấm pin mặt trời.
NDC có những ưu điểm vượt trội như công suất và nhiệt độ thấp hơn, khả năng cắt hạt lựu mà không cần nước, đồng thời sở hữu độ bền uốn cao và hiệu suất điện tốt Quan trọng hơn, NDC không gây ô nhiễm thứ cấp hay vi vỡ do nước sau khi cắt.
Hình 1.4 Máy cắt laser pin năng lượng mặt trời
Hình 1.5 Máy cắt laser pin năng lượng mặt trời
- Máy xâu chuỗi năng lượng mặt trời tự động ( Máy Hàn Chuỗi)
Máy xâu chuỗi tự động hàn từng pin mặt trời bằng dải băng đồng, kết nối các ô pin theo dạng nối tiếp để hình thành chuỗi hoàn chỉnh Toàn bộ quy trình hàn diễn ra hoàn toàn tự động.
Hình 1.6 Bên ngoài máy hàn chuỗi
Hình 1.7 Bên trong máy hàn chuỗi
- Máy bố trí chuỗi tế bào năng lượng mặt trời tự động( Máy xếp tấm)
Đạt được chuỗi năng lượng mặt trời tự động đặt trên kính EVA và vận chuyển mô-đun sang quy trình tiếp theo
Hình 1.8 Máy xếp tấm tự động
- Máy nối dây tế bào năng lượng mặt trời tự động ( Máy hàn hội tụ)
Phương pháp tách chuỗi tế bào ra khỏi kính và thu thập chuỗi tế bào trong không khí cho phép hàn liên kết giữa các phần đầu, giữa và đuôi của mô-đun phiên bản dây giữa ở một độ cao nhất định Kỹ thuật này có chức năng tạo ra thanh cái cấp cuộn, đồng thời uốn cong theo hình chữ U và L hướng lên trên.
Hình 1.9 Máy hàn hội tụ
- Máy kiểm tra khuyết tật EL của bảng điều khiển năng lượng mặt trời tự động với chức năng kiểm tratrực quan
Được sử dụng để kiểm tra vết nứt, vết nứt, vết đen, tấm hỗn hợp của pin mặt trời, lỗi quy trình, hiện tượng mối hàn lạnh
Hình 1.10 Máy kiểm tra khuyết tật EL
- Máy ép tấm năng lượng mặt trời tự động
Máy ép màng năng lượng mặt trời là một thiết bị cơ học ép nhiều lớp vật liệu lại với nhau
Hình 1.11 Máy ép tấm năng lượng mặt trời tự động
- Máy gọt via tấm pin năng lượng mặt trời
Máy gọt nhựa thừa ở các cạnh sau khi ép đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất, không chỉ giúp tạo tính thẩm mỹ cho sản phẩm mà còn dễ dàng cho việc định hình và đóng khung ở giai đoạn sau.
Hình 1.12 Máy gọt via tấm pin năng lượng mặt trời
- Máy tạo khung pin năng lượng mặt trời tự động ( Máy ép Khung)
Máy dán khung tự động dùng để lắp khung nhôm và tự động tràn keo
Hình 1.13.Máy ép khung tấm pin năng lượng mặt trời
- Máy kiểm tra bảng điều khiển năng lượng mặt trời IV tự động
Máy kiểm tra bảng IV năng lượng mặt trời tự động được thiết kế để kiểm tra hiệu suất điện của các mô-đun năng lượng mặt trời Mono-Si và Poly-Si, đồng thời ghi lại kết quả vào các tệp.
Hình 1.14 Máy kiểm tra hiệu suất điện của các mô-đun
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Các thiết bị cấu thành máy gọt via
2.1.1 Cấu tạo các bộ phận chính của máy gọt via
- Bộ nén khí và lọc khí
2.1.2 Thiết bị điều khiển a PLC XDH- 60T4- E
Bài viết mô tả một thiết bị đầu vào với 36 điểm DC24V và đầu ra 24 điểm bóng bán dẫn (R, T), sử dụng nguồn điện AC220V Thiết bị hỗ trợ chức năng bus trường X-NET, khả năng đếm tốc độ cao lên đến 80kHz và đầu ra xung 4 trục đạt tới 100kHz, cùng với nhiều chức năng đặc biệt khác Ngoài ra, thiết bị còn được trang bị hai cổng Ethernet, một cổng RS232 và một cổng RS485 theo tiêu chuẩn, hỗ trợ từ 1 đến 16 mô-đun mở rộng thuộc sê-ri XD.
Hình 2.1 PLC XDH- 60T4- E b PLC XD- E16X16YT- E
Hình 2.2 PLC XD- E16X16YT- E c Công tắc hành trình
Công tắc hành trình được sử dụng để giới hạn quãng đường của băng chuyền, cho phép người dùng xác định vị trí dừng cụ thể Bằng cách cài đặt giá trị đóng/mở của công tắc tại vị trí mong muốn trên băng chuyền, việc kiểm soát hoạt động của băng chuyền trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Hình 2.3 Công tắc hành trình d Biến tần EM303B-7R5G/9R0P-3B
- Biến tần có 5 tác dụng chính sau:
Biến tần giúp bảo vệ động cơ bằng cách điều chỉnh tốc độ một cách linh hoạt, giảm dòng khởi động xuống dưới 1,5 lần so với phương pháp sao-tam giác truyền thống, đồng thời hạn chế dòng khởi động lên đến 4~6 lần dòng định mức Ngoài ra, biến tần được trang bị hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng và bảo vệ cao áp, thấp áp, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Biến tần giúp giảm hao mòn cơ khí bằng cách khởi động động cơ từ tốc độ thấp, giúp động cơ mang tải lớn khởi động một cách êm ái, tránh tình trạng khởi động đột ngột Điều này không chỉ bảo vệ các bộ phận cơ khí và ổ trục mà còn kéo dài tuổi thọ của động cơ.
Biến tần giúp tiết kiệm điện năng hiệu quả nhờ khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt, cho phép các tải hoạt động mà không cần đạt công suất tối đa Điều này có thể giảm tiêu thụ điện từ 20-30% so với hệ thống khởi động truyền thống.
Biến tần giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm bằng cách cho phép động cơ hoạt động với tốc độ cao hơn, đạt 1800 vòng/phút ở tần số 60Hz so với 1500 vòng/phút ở 50Hz Điều này không chỉ tăng sản lượng đầu ra cho máy mà còn cải thiện tốc độ cho các quạt thông gió.
Cải tiến công nghệ với nguyên lý chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện giúp hệ số cosphi đạt tối thiểu 0.96, làm giảm đáng kể công suất phản kháng từ động cơ Điều này không chỉ giảm dòng điện trong quá trình hoạt động mà còn tiết kiệm chi phí lắp đặt tủ tụ bù và giảm thiểu hao hụt trên đường dây.
Bộ biến tần tự động điều chỉnh tải tác động của động cơ, giúp duy trì hoạt động liên tục mà không gặp hỏng hóc Nó hỗ trợ các chế độ tăng tốc và giảm tốc tuyến tính, đồng thời đảm bảo chuyển đổi mượt mà giữa các trạng thái ổn định quá điện áp và quá dòng Nhờ vào khả năng kiểm soát đầu ra dòng điện và điện áp hiệu quả, bộ biến tần mang lại sự ổn định cho hệ thống.
- Biến tần có nhiệm vụ điều khiển động cơ
Hình 2 4 Biến tần EM303B-7R5G/9R0P-3B e Bộ điều khiển động cơ servo DS5L-20P7-PTA
- Chứᴄ năng ᴄủa bộ điều khiển động ᴄơ ѕerᴠo
Bộ điều khiển động cơ servo cần cung cấp nguồn điện phù hợp với thiết kế của động cơ Nó thực hiện chức năng cung cấp nguồn cho động cơ servo đúng lượng và thời điểm, nhằm điều khiển vị trí, tốc độ và mô men tương ứng với các tín hiệu từ bộ điều khiển chuyển động, cũng như phản hồi từ bộ mã hóa và động cơ servo Ngoài ra, bộ điều khiển còn có nhiều chức năng khác.
Truуền thông ᴠới bộ điều khiển ᴄhuуển động
Đọc phản hồi từ bộ mã hóa xung vòng quay và điều chỉnh thời gian thực cho mạch vòng điều khiển kín là rất quan trọng Việc xử lý các tín hiệu vào/ra, bao gồm các thiết bị an toàn, chế độ đầu vào và các tín hiệu đầu ra liên quan đến trạng thái hoạt động, giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.
Điều khiển năng lượng ᴄho động ᴄơ ѕerᴠo
Bộ điều khiển điện động cơ servo sử dụng transistor có cực điều khiển cách ly (IGBT) để kiểm soát năng lượng cung cấp cho động cơ IGBT, với khả năng chuyển mạch nhanh và dòng lớn, là lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng này Thiết bị điện tử điều khiển IGBT nhằm tạo ra các dạng điện áp, dòng điện, tần số và pha đặc thù cho động cơ servo Mỗi bộ điều khiển thường được kết hợp với một dòng động cơ servo cụ thể Trong khi tín hiệu đầu vào cho bộ điều khiển là dòng một chiều (DC), đầu ra lại gần như là dạng sóng điện xoay chiều, giúp điều khiển tốc độ, gia tốc và mô men của động cơ servo.
- Thông số kỹ thuật: Điện áp định mức 220(V), công xuất định mức 100(W)
- Với sự giúp đỡ của ổ đĩa servo, các bộ điều khiển được vận hành và điều khiển các động cơ servo dễ dàng hơn
Hình 2.5 Bộ điều khiển động cơ servo DS5L-20P7-PTA f Màn hình điều khiển FPM-7061T
- Thông số kỹ thuật: Nguồn đầu vào 24𝑉 𝐷𝐶 , công video VGA & DP, kích thước màn hình 6,5”, loại màn hình LCD LED TFT VGA, hỗ trợ hệ điều hành Windows
XP Vista 7, 8, 10XP và Linux
- Nhiệm vụ: Hiển thị và thao tác điều khiển máy vận hành
Hình 2.6 Màn hình điều khiển FPM-7061T
2.1.3 Bộ phận chấp hành a Động cơ servo 5RK120GU-SMF-5GU5K
Hệ thống servo bao gồm ba thành phần chính: bộ điều khiển servo, động cơ servo và encoder, tạo thành một hệ thống điều khiển hồi tiếp vòng kín Nó nhận tín hiệu và thực hiện lệnh từ PLC một cách nhanh chóng và chính xác Hệ thống servo được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, từ các ứng dụng cơ bản, đa năng đến các ứng dụng chuyên dụng.
- Thông số kỹ thuật: Điện áp định mức 110/220(V), công suất 0.12(kW), tốc độ định mức 1350(vòng/phút)
- Nhiệm vụ: Điều khiển băng tải đi theo hướng đã được lập trình sẵn
Hình 2.7.Động cơ servo 5RK120GU-SMF-5GU5K b Xi lanh trục kép TN20X10S
- Thông số kỹ thuật: Tải tối đa 502(N), áp xuất áp dụng 0,5-0,8(MPa), phạm vi nhiệt độ -20°~60°, tốc độ có thể tùy chỉnh
- Nhiệm vụ: Xi lanh có tác dụng định hình tấm pin cho cân đối so với bàn hút, điều khiển dao gọt
Hình 2.8 Xi lanh trục kép TN20X10S c Xi lanh khí nén SC100X100-S
Xi lanh khí hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng khí nén thành động năng, truyền tải đến thiết bị Để pít tông di chuyển theo hướng mong muốn, lượng khí nén đưa vào xi lanh cần đạt áp suất tương đối lớn.
- Thông số kỹ thuật: Phạm vi áp xuất làm việc 0,1~1,0(Mpa), khả năng chịu áp lực 1,5 (MPa), nhiệt độ hoạt động -20°~70°, phạm vi tốc độ 30~800(mm/giây)
- Nhiệm vụ: Hút và giữ tấm pin trong quá trình gọt
Hình 2.9 Xi lanh khí nén SC100X100-S d Van điện từ khí nén 4V210-08
Van điện từ khí nén, còn được gọi là van đảo chiều, là một thiết bị sử dụng điện từ để điều khiển việc đóng mở các cổng bên trong, từ đó kiểm soát dòng khí.
- Thông số kỹ thuật: Phạm vi áp xuất làm việc 0,15-0,8(MPa), tần xuất hoạt động
5 lần/giây nhiệt độ hoạt động -20°~70°, điện áp tiêu chuẩn DC24V
Điều khiển dòng khí nén là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn cho hệ thống, đồng thời điều chỉnh hướng khí để cung cấp kịp thời cho các thiết bị như bộ lọc, điều áp và xi lanh.
Điều chỉnh và điều khiển lưu lượng, áp của dòng chảy để từ đó điều khiển dễ dàng tốc độ làm việc của xi lanh
Hình 2.10 Van điện từ khí nén 4V210-08
2.1.4 Bộ lọc và nén khí a Đồng hồ áp suất điện tử PSN-42
Bố trí đầu vào, đầu ra cho PLC XDH-60T4-E
Dựa vào nhiệm vụ điều khiển thiết bị gọt via, chúng ta sẽ tiến hành bố trí và phân phối tín hiệu cho các đầu vào của PLC trong hệ thống một cách hợp lý.
Bảng 2.1 Phân bố đầu vào tín hiệu cho PLC XDH-60T4-E
Tên thiết bị kết nối với đầu vào
PLC Mô tả chức năng
X0 Tín hiệu từ công tắc đặt chế độ hoạt động (chế độ bằng tay)
X0=1, thiết bị được điều khiển bằng tay thông qua hệ thống nút nhấn trên màn hình điều khiển LCD
X1 Tín hiệu từ công tắc đặt chế độ hoạt động (chế độ tự động)
X1=1, thiết bị được điều khiển tự động thông qua hệ thống nút nhấn trên màn hình điều khiển LCD
X2 Tín hiệu từ nút ấn Start X2=1, thì động cơ servo bật
X3 Tín hiệu từ nút ấn Stop X3=0, thì động cơ servo tắt
X4 Tín hiệu công tắc hành trình hai mặt bàn hút
X4=1, Xi lanh khí nén điều chỉnh giác hút hút giữ tấm pin
X5 Tín hiệu điều khiển tự động cho động cơ X5=1 tấm pin đi vào
X6 Tín hiệu điều khiển tự động cho động cơ X6=1 tấm pin đi ra
Tín hiệu điều khiển tự động cho băng truyền chuyển động theo phương thẳng đứng
X7=1, băng truyền chuyển động đi lên theo phương thẳng đứng
Tín hiệu điều khiển tự động cho băng truyền chuyển động theo phương thẳng đứng
X10=1, Băng truyền chuyển động đi xuống theo phương thẳng đứng
X11 Tín hiệu công tắc dừng khẩn cấp X11=0, Dừng khẩn cấp, tất cả các thiết bị dừng hoạt động, động cơ tắt X12 Tín hiệu từ timer hẹn giờ
X13 Tín hiệu công tắc hành trình của chày theo phương thẳng đứng
X13=0, chày chuyển động hết hành trình xuống, tấm pin được hút chặt
Dựa trên nhiệm vụ điều khiển thiết bị gọt via, chúng ta thực hiện việc bố trí và phân phối tín hiệu cho các đầu ra của PLC trong hệ thống, như thể hiện trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Phân bố đầu ra tín hiệu cho PLC XD-E16X16Y-TE Đầu ra Y Tên thiết bị kết nối với đầu vào PLC Mô tả chức năng
Tín hiệu cấp cho cuộn hút rơ le trung gian R1, từ đó đưa tín hiệu tới cuôn hút khởi động từ, bật động cơ
Tín hiệu được cung cấp cho cuộn hút rơ le trung gian R2, sau đó truyền đến cuộn hút van phân phối A2, nhằm điều khiển động cơ và cho phép tấm pin di chuyển vào vị trí.
Y1=1; tấm pin theo phương dọc tiến vào thực hiện quá trình gọt via
Tín hiệu được cung cấp cho cuộn hút rơ le trung gian R3, từ đó truyền đến cuộn hút van phân phối A2, điều khiển động cơ để tấm pin di chuyển ra ngoài.
Y2=1; tấm pin theo phương dọc đi ra
Tín hiệu được cấp cho cuộn hút rơ le trung gian R4, từ đó truyền đến cuộn hút van phân phối A1, nhằm điều khiển động cơ nâng băng chuyền theo phương thẳng đứng.
Y3=1; băng truyền theo phương thẳng đứng đi lên
Tín hiệu được cung cấp cho cuộn hút rơ le trung gian R5, từ đó truyền tín hiệu đến cuộn hút van phân phối A1 Quá trình này điều khiển động cơ, khiến băng truyền di chuyển theo phương thẳng đứng, kích hoạt giác hút và thực hiện quá trình gọt via.
Y4=1; băng truyền theo phương thẳng đứng đi xuống
Y5 Cấp tín hiệu cho đèn mầu xanh sáng, báo máy ở chế độ hoạt động (Start)
Y5=1; đèn màu xanh trên tủ điện sáng
Y6 Cấp tín hiệu cho đèn mầu đỏ sáng, báo máy ở chế độ hoạt động (Stop)
Y6=1; đèn màu đỏ trên tủ điện sáng
Y7 Cấp tín hiệu cho đèn mầu vàng sáng, báo máy ở chế độ hoạt sự cố
Y7=1; đèn màu vàng trên tủ điện sáng
Y10 Cấp tín hiệu nôi rơ le thời gian, để đặt thời gian một quá trình gọt
Thời gian giữ tấm pin có thể được điều chỉnh theo yêu cầu sử dụng, với các tùy chọn như 60 phút, 70 phút, v.v Tín hiệu cấp cho cuộn hút van một chiều là Y11.
Y12 Tín hiệu cấp cho xi lanh định hình tấm pin
Y12= 1 xi lanh hoạt động, qua trình định hình tấm pin được tiến hành
Y13 Tín hiệu cấp cho xi lanh gọt Y13= 1 quá trình gọt được tiến hành
Thiết kế sơ đồ điều khiển
Căn cứ vào các bố trí tín hiệu, căn cứ vào sơ đồ hệ thống , nghiên cứu tiến hành thiết kế sơ đồ điều như hình 2.14
Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển máy gọt via bằng PLC
Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển
a Phân tích yêu cầu điều khiển hệ thống
PLC điều khiển trực tiếp các thiết bị chấp hành như động cơ servo và van phân phối dầu vào xi lanh Tín hiệu điều khiển đầu ra được cách ly và khuyếch đại qua hệ thống rơle trung gian Các tín hiệu điều khiển đầu vào được nhận qua nút nhấn, công tắc và cảm biến hành trình.
* Chế độ điều khiển tự động:
Chế độ hoạt động tự động được kích hoạt khi cần chuyển đổi chế độ, với tín hiệu chế độ tự động được gửi vào đầu vào của PLC (X1=1) Khi đó, các bước thực hiện của thiết bị ép định hình ván bóc sẽ hoạt động theo một thứ tự logic nhất định.
Nhấn nút Start để bắt đầu quá trình, tấm pin sẽ được đưa vào qua băng truyền Công tắc hành trình nhận tín hiệu và truyền về PLC, khởi động quá trình định hình Khi công tắc hành trình tác động, tín hiệu được gửi đến PLC cho biết đã hết hành trình, xilanh định hình sẽ dừng lại và chuyển sang bước tiếp theo.
PLC điều khiển động cơ hạ băng truyền, trong khi giác hút giữ tấm pin cố định để tiến hành quá trình gọt Khi quá trình gọt hoàn tất, cảm biến sẽ gửi tín hiệu về PLC để kết thúc và chuyển sang bước tiếp theo.
Bước 3, PLC sẽ điều khiển xi lanh để giác hút nhả ra, sau đó động cơ sẽ nâng băng truyền lên, và quá trình sẽ tiếp tục thực hiện bước tiếp theo.
Hệ thống điều khiển khởi động động cơ servo, sau đó kích hoạt băng truyền để đẩy tấm pin ra, hoàn thành một chu trình tự động Lưu đồ điều khiển khởi động hệ thống được thiết lập để đảm bảo quy trình hoạt động hiệu quả.
Hình 2.2 minh họa lưu đồ thuật toán lựa chọn chế độ điều khiển, trong khi hình 2.29 thể hiện lưu đồ thuật toán cho chế độ điều khiển bằng tay, và hình 2.30 trình bày lưu đồ thuật toán cho chế độ tự động.
Hình 2.15 Lưu đồ lựa chọn chế độ điều khiển
Lưu đồ điều khiển bao gồm hai chế độ chính: chế độ điều khiển bằng tay và chế độ điều khiển tự động Người dùng có thể dễ dàng tùy chỉnh chế độ hoạt động thông qua màn hình điều khiển LCD.
Chế độ điều khiển bằng tay được lựa chọn khi X0= 1, thường chỉ được áp dụng trong trường hợp máy gặp lỗi trong quá trình vận hành.
Hình 2.16 Lưu đồ điều khiển chế độ bằng tay
X1= 0 chế độ điều khiển tự động tắt
X0= 1 chế độ điều khiển bằng tay được bật
Xi lanh khí nén nhận tín hiệu khiến giác hút nhả ra
X7= 1 băng truyền nâng lên lại để nâng tấm pin lên trên Y3= 1
Y13= 0 xi lanh có dao gọt sẽ nhận tín hiệu và được điều chỉnh thủ công về gốc ban đầu so với máy
Sau khi hiệu chỉnh xong thì máy sẽ được chuyển về chế độ tự động và chạy bình thường X1= 1
- Chế độ điều khiển tự động: Khi X1= 1 thì chế độ điều khiển tự động sẽ được tiến hành
Hình 2.17 Lưu đồ điều khiển chế độ tự động
Khi X2 = 1, động cơ sẽ được khởi động Trong quá trình vận hành, nếu xảy ra sự cố, tín hiệu dừng khẩn cấp X11 = 0 sẽ được kích hoạt, dẫn đến việc tất cả các thiết bị ngừng hoạt động và động cơ sẽ tắt với X3 = 0.
Quá trình trước không có sự cố thì những qua trình tiếp theo sẽ được chạy bình thường X5= 1 tấm pin sẽ được đưa vào thông qua băng truyền Y1= 1
Y12= 1 khi đó xi lanh định hình sẽ nhận được tín hiệu và quá trình định hình tấm pin được tiến hành
X10= 1 băng truyền được hạ xuống Y4= 1
X4= 1 Xi lanh khí nén điều chỉnh giác hút hút giữ tấm pin
Y13= 1 Qua trình gọt được tiến hành
Sau khi gọt xong giác hút sẽ nhả ra khi đó X4= 0
X7= 1 Băng truyền nâng lên và nâng tấm pin trên băng tải Y3= 1
Sau đó động cơ sẽ được bật trở lại Y0= 1
Y2 = 1 tấm pin sẽ được đẩy qua khâu sau theo phương dọc.
VẬN HÀNH HỆ THỐNG
Quá trình gọt via tấm pin năng lượng mặt trời
Trước khi tấm pin được đưa vào chu trình gọt, nó sẽ được chuyển từ máy ép đến kho tạm Sau đó, tấm pin mới được đưa đến máy gọt để thực hiện quy trình gọt.
Trong quá trình vận chuyển tấm pin từ kho tạm đến máy gọt via, sản phẩm sẽ trải qua một bước phân loại để loại bỏ những tấm pin lỗi không đạt tiêu chuẩn sau khi ép.
- Khi tấm pin được đưa đến máy gọt thì tấm pin sẽ được gọt theo chu trình sau:
Đầu tiên, tấm pin sẽ được đưa vào thông qua băng truyền, quá trình định hình được tiến hành
Vào thứ hai, băng truyền sẽ hạ tấm pin xuống, trong khi giác hút giữ chặt tấm pin để đảm bảo cố định trong quá trình gọt Quá trình gọt sẽ được tiến hành sau đó.
Sau khi hoàn thành quá trình gọt, hệ thống sẽ ngừng hút tấm pin và băng truyền sẽ được nâng lên Tiếp theo, băng truyền bắt đầu quay để đưa tấm pin qua bước tiếp theo, hoàn tất chu trình gọt.
Quy trình vận hành máy
Sau khi khởi động, nếu máy không gặp sự cố hay lỗi trước đó, nó sẽ hoạt động bình thường trong chế độ điều khiển tự động.
Nếu máy gặp sự cố trước đó, nó sẽ chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay qua màn hình LCD Người dùng có thể điều khiển máy một cách thủ công bằng các bước hướng dẫn cụ thể.
Trước tiên cần tắt chế độ điều khiển tự động và chuyển máy qua chế độ điều khiển thủ công
Thứ 2, điều khiển xi lanh khí nén khiến giác hút nhả tấm pin đang hút
Thứ 3, điều khiển động cơ nâng băng truyền để nâng tấm pin lên
Thứ 4, điều chỉnh xi lanh có gắn các lưỡi dao gọt quay về vị trí gốc ban đầu
Vào thứ 5, sau khi hoàn tất việc hiệu chỉnh máy, chế độ điều khiển thủ công sẽ được tắt và máy sẽ chuyển sang chế độ điều khiển tự động, tiếp tục hoạt động bình thường.
