透明导电玻璃镀膜控制系统改造
时间：2020-12-28 12:02:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要透明导电氧化物镀膜玻璃采用TFC2000离线系统镀膜设备。设计本身很先进，但由于安装测试时才发现的设计错误，而在安装结束后就进行了较大改造。文章介绍了镀膜设备的原理和改造的过程，论述了如何从硬件到软件的修改去完善一个系统。
关键词TCO镀膜；控制系统；设备改造
中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1671-7597（2014）11-0023-01
TCO（Transparent Conducting Oxide）玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，TCO镀膜采用芬兰倍耐克公司的用于连续型TCO镀膜玻璃生产的TFC2000™离线系统镀膜设备。TFC 2000是被设计用来进行用于太阳能行业的TCO镀膜玻璃连续性生产的设备。它将格拉斯通世界领先的玻璃制造和退火技术和倍耐克公司的nAERO®薄膜TCO涂层技术无缝的结合起来，从而为TCO镀膜玻璃的生产提供了一种全新的解决方案。
TCO镀膜设备在安装完成后测试时发现了意想不到的事情，产品在镀膜过程中产生大量表面划伤。经现场检测及分析，发现是气浮台变形造成了这些划伤。镀膜设备的玻璃传输系统全都采用气浮台，这种设计在常温下是一种非常好的选择，能避免玻璃和传输系统的直接接触，有效防止相关缺陷的产生。但在高温下，由于玻璃和气浮台均发生变形，而且在不同的条件下变形不一样，预先设计的补偿无法抵消玻璃和气浮台的各种变形，从而造成大量的表面划伤。为了消除划伤，设备厂家决定更换整个传输系统。由于时间仓促，设备厂家只有一个整体计划，改造的实施细节全部在现场根据实际情况来决定。
1TCO镀膜设备原理及组成
TCO部的镀膜设备由下列部件组成；镀膜原材料供应控制系统，玻璃传输系统，温度控制系统，镀膜腔，反应尾气处理系统，镀膜腔清洗系统。而承载镀膜腔和各种管道，为镀膜腔提供一个镀膜产品平台的设备总称镀膜机。镀膜过程：在镀膜腔内，对被加热炉加热到600度左右的玻璃原片上进行镀膜，镀膜机在传送带下有一个加热装置，可以对刚开机或清洗冷却后的镀膜机进行加热至一定的温度，其主要作用是：防止温度较高的玻璃进入镀膜机后遇冷会碎裂；保证镀膜原片有一个稳定的温度。
1）镀膜原材料供应控制系统。对于使用量比较大的硅烷和乙烯，我们专门建有一个特气站，内有4个450升的‘Y’型气瓶，用一备一，其余的气体由集装格集中供应。特气经过特气控制室，经过特气管道送到现场气体控制柜，由PLC通过电磁隔膜阀、单向阀，减压阀，质量流量控制器等精确控制反应气体的质量流量和压力。被精确控制反应气体经过配气盘，和移动桥架上的气体管道进入镀膜腔。镀膜机有两个工位：镀膜工位和清洗工位。为了避免管道在镀膜机移动时发生弯折漏气，专门设计一套移动桥架，防止气体管道弯折漏气。
2）玻璃传输系统。对于底膜，一个电机带动传送带运动，同时使用安装在传动轴上的编码器来检测运动。两个部件在硬 件组态上都是一个ProfiBUS DP站。而对于TCO镀膜，则使用气浮台传输玻璃。
3）温度控制系统（包括加热和冷却，温度检测控制）。对于底膜镀膜，除传送带下有一套加热装置外，没有特别的温度控制系统，主要是是依靠加热炉将玻璃原片加热到工艺规定的温度。
4）镀膜腔。反应气体进行化学反应，生成固体沉积物的腔室。镀膜腔主要有三个氮气风刀：前端风刀，左右风刀，形成一个相对密闭的腔室，通过20根喷管喷到被加热到600度左右的玻璃原片上，在镀膜腔室完成镀膜过程。镀膜腔室后端有尾气抽取保持腔室清洁。
5）反应尾气处理系统。尾气处理系统由尾气抽取管道，共有前端尾气抽取2根，右端尾气抽取2根，左端尾气抽取2根，后端尾气抽取2根，底部传送带清洁吸取1根，由毛刷，电机，风机，真空发生器，管道组成，共有9根管道，汇聚到一根主管道上，被尾气处理系统处风机抽取到焚烧炉，进行焚烧处理。
6）镀膜腔清洗系统。镀膜腔在镀膜过程中，不仅产生镀膜所需要的固体沉积物，同时还产生一些与镀膜无关的杂质产物，为了保证镀膜质量，我们工艺设定，每镀膜生产进行5.5小时，就要对镀膜腔清洗一次。
7）镀膜机移动平台。镀膜机移动平台，是保证镀膜腔在镀膜工位和清洗工位之间变换的平台，由移动平台，导轨，减速限位器，停止限位器，限位开关组成，移动平台上带有驱动小车前进和后退的电机。当移动平台从清洗工位向镀膜工位移动时，当小车底部的限位开关靠近减速限位器时，小车移动速度由高速转到低速，当小车的限位开关靠近停止限位器时，小车停止，到达镀膜工位，开始镀膜生产，同样当小车停止镀膜，向清洗工位行进时，也是同样的步骤。
2硬件方面的改造
1）底膜改造。因为这次的改造针对玻璃传输系统，温度控制系统，所以其他系统改动较小。改造将三套镀膜传输系统统一改为辊道传输系统。拆除原传输系统后，三道镀膜安装辊道及其支架。但接下来的安装遇到问题，原计划传动电机安装到移动平台内，但平台内空间过小，无法施工。经现场测量设计，在外侧重新制作了一个电机支架，并调整了电机和减速机之间的位置，这才将传动电机安装好。同时将原编码器拆除，在传动轴上新增一编码器。测试时发现电机速度调整到最大时仍无法与加热炉辊道保持同一速度，经现场测量计算后增大主动轮以增加传动比。
2）TCO镀膜改造。和底膜不同的是，TCO镀膜设备外侧也没有空间，所以也无法安装传动电机。经现场计划，将传输辊道和相邻加热炉的辊道连成一体，使用加热炉的电机驱动传输辊道，并加装编码器以检测辊道速度的变化。
3）温度调节系统。因传动方式更换，温度控制系统随着也有很大改变。特别是底膜，除了在原基础上做了较大改变外，又新增加了一个加热控制柜。在原基础上修改时，甚至没有图纸，只有比照相似系统来改造。其元件标号及线路排布均由安装人员自己设定。当修改完后，发现断路器的选用与加热元件不匹配，经测量计算后又替换了加热元件。测试时发现新增的加热控制柜内错误报警系统不能正常工作，重新调整。
3软件程序方面的修改
1）硬件组态。由于硬件方面改动较大，在PLC程序内修改了硬件组态。未改造前的硬件组态，底膜的编码器是“GEL235 DP，Lenord”，ProfiBUS DP站号97。没有加热控制器。改造后的硬件组态，删除了编码器的DP站，因为接线方式改变，新编码器将信号传入ET200S模块。新增加热控制器Omron Prt1-SCU11，ProfiBUS DP站号95。
2）功能修改。随着硬件的更改，在Step7程序中也做了大量改动，修改了编码器的处理模块，镀膜腔加热处理，新增了底膜加热控制功能块及传动控制。TCO镀膜方面，在原来基础上修改了加热功能块和编码器的处理。当然，传输模块和全局控制诊断模块也修改不少，这里就不一一赘述。
从这次改造可以得出结论，任何工业控制系统都不是从设计一开始就是完美的，设计源于市场的需要，它都需要实际应用中不断的改进，在理论与实践的结合中持续完善，才能最终成为成熟的工业自动化控制系统。
参考文献
[1]西门子.西门子PLC编程技术及工程应用.
