太阳能电池生产中的高速度

德国惠朋（VIPA GmbH）公司 Udo Richter

1 前言

太阳能发电——现代太阳能电池对于可再生能源的利用做出了巨大且极为重要的贡献。现代技术使得生产高质量的光电池成为可能, 从而满足不断增长的全球市场需求。这些电池的生产需要资深专家和先进的专业技术。事实上，这样的条件，只有业内领先的综合供应商，才能很好的满足。他们遍布世界各地的各个工厂生产着能够将太阳光能转化为电能的镀膜玻璃板，而在全球领先的镀膜式太阳能电池的生产线上，其自动化和可视化的设备中大量采用了VIPA公司的SPEED7 CPU和触摸屏。

2 太阳能发电——光电转换

尽管光电技术最初被发现于1839年，但它成为发电的一部分仍经历了一个世纪的发展历程。自20世纪50年代末以来，光电太阳能电池一直用于太空旅行，但多年之后，仍没有被广泛应用到工业和民用领域。

然而近些年由于太阳能电池的不断发展和其日渐凸显的高效性，使光伏太阳能玻璃的产量也在稳步攀升。目前全新工业领域已大量涌入太阳辐射市场，而由于需求量的增长，光伏电池的生产也需要不断扩展才能满足全球的需求。

3 镀膜光伏电池系统(TPV)

太阳能领域的快速发展就像当初IT行业，以两位数的速度增长。然而由于载体材料硅的短缺，生产受到了阻碍。而基于玻璃的镀膜组件则是一个更为环保的选择。

与硅相比较，玻璃（从原材料采购角度看）相对于环境来讲是一个重要选择，因为它相当的便宜也更容易获取。在新的工厂中，以纳米厚度涂层的浮法玻璃作为载体材料使用只需要3个单一处理过程。层压镀层玻璃使其更为耐用。层压法本身在这个过程中已经很普遍，但由于玻璃是黑色而不是透明的，层压光伏玻璃还是具有挑战性。

因此，开发和验证一个新的层压工艺过程是必需的。这种开发背后的动力是为了设计出更为经济的光伏板，从而在2010年大大降低每瓦峰（W p）的生产成本。这将会使再生能源的生产，将来可以与核能源竞争。

这些复杂的处理过程需要具有高性能、高速度的自动控制技术，并结合了用户友好的现代可视化界面。而所有这些都要求基于经济成本的前提下。来自VIPA的 Speed7 CPU和触摸屏恰恰可以很理想的满足这些需求。

4 SPEED7 在工厂自动化中

很明显，即使在光伏系统的建立期间，为了确保无故障的生产过程，一个高性能的控制系统网络是很重要的。15个分散的处理过程需要被控制和集中监测，并显示在全部的操作和控制台上。为了能满足这些高要求，设计工程师们选择了VIPA的SPEED7 CPUs。

通过进行大量的测试，工程设计师们确信高性能的SPEED7 PLC系统拥有世界上最快的STEP7（硬件PLC）编程处理器，是一个完美的解决方案。在一共15个分散程序区中，整个TPV系统都由VIPA的CPU 315SN/NET控制。集成有以太网CP343处理器的CPU既要相互之间通讯，也要与冗余的CPU 317SN/NET主控制器连接通讯。他们集成的CP343处理器可以建立高达64个独立的连接，并且它的SPEED7处理器技术拥有令人印象深刻且无可匹敌的性能。

图1 工厂的生产设备由VIPA 的CPU 315 SN/NET控制

集成的、大容量的程序存储器和装载存储器，为编程和数据处理提供了充足的存储空间。如果需要，在无需更换CPU的情况下，就可以通过存储器组态卡（MCC）将它的存储器空间扩大到8 MB。

SPEED7 CPU极高的性价比也是将多个PLC系统整合到每台机器上的关键因素。整个PLC系统由VIPA 300S来组成。300S系列的数字和模拟I/O模块可以很好的与各种传感器和执行器连接。此外，西门子S7-300的许多特殊模块（例如功能模块和通讯处理器）也能够与VIPA的CPU相结合，使SPEED7系统成为一个通用控制系统。

对于可视化产品的选择，也来自于可靠的V IPA产品系列。每个TPV系统设有20多个控制和监视面板。每个面板配有10.4" 触摸屏，确保足够的观察和控制。以太网网络使得在任何工作站，监测和控制整个生产过程成为可能。SCADA可视化软件使用的正是广泛应用的Movicon软件包，它已用于世界范围内数千家公司，该软件也是VIPA触摸屏的标准。

它们确保观察和控制：每个TPV要求有20余个控制面板和监测设备。每一个面板配备了10.4" 触摸屏来确保充足的观测和控制。

用于SCADA和HM I应用程序的用户友好和人性化的开发界面，对于创建工程简单快速，且没有变量的限制。在开发和试运行的过程中，VIPA支持小组提供了全面的建议和支持。高品质、灵活的PLC与可视化组件的结合，再加上紧密的技术支持的优势，使得VIPA成为一个理想的合作商。