精確與集成太陽能生產(chǎn)的控制需求

1、精確與集成太陽能生產(chǎn)的控制需求    摘要：在過去3年里，光伏產(chǎn)業(yè)作為電力行業(yè)的領頭羊，發(fā)展勢頭一直呈上升趨勢。也正是光伏產(chǎn)業(yè)這種迅猛的發(fā)展勢頭，誘使了自動化企業(yè)爭相加入開發(fā)太陽能電池生產(chǎn)控制解決方案的行列中。光伏發(fā)電在國際市場中一直處于增長趨勢。2008年全球太陽能發(fā)電廠裝機容量已經(jīng)超過4500MW（兆瓦，MWp），是兩年前的3倍。去年，僅德國太陽能發(fā)電廠的裝機容量就達1500MW而這個容量相當于2006年全球聯(lián)網(wǎng)的光伏發(fā)電總量。太陽是永不落摘要：在過去3年里，光伏產(chǎn)業(yè)作為電力行業(yè)的領頭羊，發(fā)展勢頭一直呈上升趨勢。也正是光伏產(chǎn)業(yè)這種迅猛的發(fā)展勢頭，誘使

2、了自動化企業(yè)爭相加入開發(fā)太陽能電池生產(chǎn)控制解決方案的行列中。光伏發(fā)電在國際市場中一直處于增長趨勢。2008年全球太陽能發(fā)電廠裝機容量已經(jīng)超過4500 MW（兆瓦，MWp），是兩年前的3倍。去年，僅德國太陽能發(fā)電廠的裝機容量就達1500MW而這個容量相當于2006年全球聯(lián)網(wǎng)的光伏發(fā)電總量。       太陽是永不落的象征，但是對于依附于太陽的光伏產(chǎn)業(yè)卻沒有永不落的神話。歐洲雖然一直是光伏產(chǎn)業(yè)的領導者，但其它國家大有后來者居上的意味。目前，光伏市場中，德國市場規(guī)模居世界第一，西班牙緊隨其后，美國屈居第三。   

3、;    今年全球光伏發(fā)電的投資都將有迅猛的增長。未來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點將是歐洲南部和美國。美國太陽能產(chǎn)業(yè)協(xié)會SEIA預計在經(jīng)濟刺激計劃的大力推動下，今年太陽能產(chǎn)業(yè)將有強勁的增長。而且，經(jīng)濟刺激計劃已為太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展預留了70億美元的資金。不久前，中國還剛剛宣布要在中國西北地區(qū)建立世界最大的太陽能發(fā)電廠。在阿布達比（Abu Dhabi），半島的第一光伏電站正在興建，它的建成將確保全球首座零碳城市Masdar市的電力供應。       技術(shù)方面，新興的薄膜電池（使用特殊工藝在玻璃上形成多晶硅薄膜）技術(shù)使得

4、太陽能電池板的生產(chǎn)效率得到了大幅的提高。估計到2012年，薄膜電池的市場占有率將從現(xiàn)在的12增長到23。雖然，晶圓技術(shù)在制造過程中會耗費大量的原材料，但是，迄今為止，晶圓技術(shù)仍然是太陽能電池制造技術(shù)的主導。讓太陽能電池板組裝更容易      2008年美國的光伏發(fā)電量突破了300兆瓦（MW）。但是，在2007年時，僅有160MW，而2006年還不到100MW。隨著光伏發(fā)電在公共事業(yè)和商業(yè)儲電中的普及，光伏產(chǎn)業(yè)正迎來更快的發(fā)展步伐。根據(jù)美國太陽能電力協(xié)會Taylor對公共事業(yè)的統(tǒng)計，預計在未來5年里將有2500MW電力來自光伏發(fā)電。隨著光伏發(fā)電向

5、公共事業(yè)以及像沃爾瑪這類大型商業(yè)用電的普及，越來越多的企業(yè)爭相恐后的加入到太陽能電池的制造行列中。      太陽能電池板表面看起來很簡單，但是，實際制造過程卻相當復雜，只有對多層原材料的尺寸、切割、層壓、密封等多道工藝都做到嚴格精確，才能保證太陽能電池板的優(yōu)良性能。多層材料中的任意一層在加工中沾染了污垢、灰塵或者受到污染，都將有可能影響整個太陽能電池板的性能。太陽能電池板組裝加工過程的嚴格、精確，是最終產(chǎn)品擁有較強環(huán)境適應力的根本保證。復雜制造      太陽能電池板的制作過程，主要包括：精確

6、測量、切割、輸送、定位、層壓、絕緣、貼膜等眾多復雜工藝，而且為了防止污染對于像硅酮這類脆弱、昂貴的特殊層，需要額外添加保護膜等防護手段。如果硅層脫落、凸起、或受到嚴重碰撞，則都可能造成電池板組件的裂縫或者破碎。最后，為了增加電池板組件的強度，延長電池的使用壽命，則需要對電池板組件進行裝框、固定。通過整套復雜的工藝，才能制造出將太陽能轉(zhuǎn)換為可供使用電能的密封電池板。      位于芝加哥的一家專業(yè)制造企業(yè)，生產(chǎn)制造從建筑機械到太陽能電池板的各類設備。在最近的一次設備改造中，DMC公司將西門子的太陽能自動化解決方案成功應用于該公司的太陽能電池板生產(chǎn)

7、中。該改造方案選用了西門子317T可編程控制器（PLC）。317T PLC采用了西門子集成運動控制CPU317T-2 DP技術(shù)，此技術(shù)在現(xiàn)有標準中央處理器（CPU）的基礎上，增加了強大的運動控制功能。而且，317T PLC還專門配有一個高速閉環(huán)控制的協(xié)處理器。這不僅保證了317T PLC在執(zhí)行普通任務時的優(yōu)異性能，也保證了處理運動控制任務時更快的響應速度。像制作三明治    “制作電池板就像制作三明治。不同的是，需要用玻璃面板替代面包做表層；用EVA和絕緣材料替代肉和乳酪做夾心層，最后，將做好的“三明治”太陽能電池板，放入層壓機中密封就可以了，”DMC公司（一家位

8、于芝加哥的自動化工程和軟件服務企業(yè)）技術(shù)總監(jiān)KenBrey解釋說。     “芝加哥的這家電池板制造企業(yè)，在電池板組件的機械切割和組件輸送兩道工序中選用的是一家企業(yè)的設備，而在電池板組件的層壓工序中選用了另外一家企業(yè)的設備。整個電池板制造過程中使用著并非同一廠家生產(chǎn)的設備。隨著科技的發(fā)展，同一條生產(chǎn)線中，同時使用多家廠商生產(chǎn)的設備已經(jīng)成為一個越來越普遍的現(xiàn)象。西門子標準化的通信模式，確保了不同廠商的設備間快速、無障礙的通信，從而保障企業(yè)利益的最大化?！?#160;     像太陽能電池板組裝這樣典型的運動控制系統(tǒng)，

9、一般需要控制2至8個軸。西門子317T PLC最多能控制16個軸。而且，317T PLC除了可實現(xiàn)精確的單軸定位外，還特別適合于復雜的、同步運動序列，如虛擬/實際主設備的耦合、減速器同步、電子凸輪盤、印刷點修正等。      印刷點套準（registration）在太陽能電池板層壓工藝中尤為重要，是光伏電池薄膜層校準的關(guān)鍵。使用西門子STEP 7軟件，只需要一個程序就可以保證印刷點套準，大大方便和簡化了配置和程序編制。       使用西門子317T PLC的太陽能電池板組裝機，CPU

10、就可以實現(xiàn)對系統(tǒng)運動控制的全面管理。例如，通過4伺服軸就可實現(xiàn)層的精確定位，不需要外加運動控制器，就可以保證設備的高速運轉(zhuǎn)。而且，通過317T PLC內(nèi)置的減速器同步和參考點探測，就可實現(xiàn)精確的層套準。從芯片廠到太陽能電站的成功轉(zhuǎn)變      德國不僅僅在光伏發(fā)電裝機容量上是世界的領跑者，而且在太陽能制造業(yè)中也處于世界的領先地位：全球30的太陽能電池組件是由德國制造的。德國的太陽能總部設立在Saxony-Anhalt，即所謂的太陽谷中。而在老工業(yè)區(qū)Bitterfeld-Wolfen，還有幾千人也在從事著太陽能產(chǎn)業(yè)。整個德國共有超過4.2萬人正在從事著與太陽能有關(guān)的工作。在德國，太陽能研究和開發(fā)市場競爭都異常激烈：僅2008年投資額就超過2億歐元，并有超過50家的科研院所參與了太陽能的開發(fā)和利用。在節(jié)能減排、石油資源日益枯竭、環(huán)保先行等巨大社會壓力下，太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展日益蓬勃。太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)數(shù)據(jù)都是由德國“Bundesverband der Solarwirtschaft”（太陽能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）和瑞士Sarasin資產(chǎn)管理銀行統(tǒng)計分析得到的。并且，他們估計太陽能產(chǎn)業(yè)在2012年