全自动光伏电池片汇流带焊接设备控制系统研究
在各种新能源中，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的新能源，光伏发电设备把太阳能转换成电能。单晶硅电池片是光伏发电系统的核心组件，汇流带是串联光伏电池片的桥梁，本文根据光伏电池片汇流带焊接生产的任务，研究设计一款全自动光伏电池片汇流带焊接设备的自动控制系统。本文控制系统由欧姆龙的NJ控制器和NS人机界面组成。运用梯形图、ST等语言实现该焊接控制系统的基础控制，利用NS人机界面完成控制界面的组态。在参考原有光伏电池片汇流带焊接工艺的基础上，结合市场上工业焊接机器人的控制算法，本文通过伺服电机驱动线性模组上的恒温电烙铁来完成汇流带的焊接工作，系统在换料时具有自动送料和自动搬运的功能。在控制系统设计完成时，对控制系统进行仿真调试，确保控制系统能实现预期功能。 M000188
关键词： 光伏电池 自动化设备 NJ控制器
In all kinds of new energy, solar energy is inexhaustible. Photovoltaic power generation equipment can convert solar energy into electricity. Monocrystalline silicon cells is the core component of photovoltaic power generation system, junction is the bridge of photovoltaic cell. According to the photovoltaic cell junction with the mission of the welding production. This paper studys and designs a control system of automatic welding equipment for photovoltaic cell junction. In this paper, the control system is composed of OMRON NJ controller and NS HMI. The realization of the basic welding control system is based on ladder diagram, ST language, and use NS interface to complete the control interface configuration. In reference to the original photovoltaic cell junction with the welding process, welding robot control algorithm combined with the industrial market, This paper completes the welding work by servo motor driven constant temperature electric iron on the linear module.System has the function of automatic feeding and automatic handling. At the end of the design of control system, the control system needs simulation and debugging to ensure that the control system can realize the expected function.
Key words: Photovoltaic cell; Automation equipment;NJ controller
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第1章 绪论 1
1.1光伏电池组件焊接技术的背景 1
1.2光伏电池组件焊接技术的发展趋势 1
1.3课题研究的主要内容 2
第2章 欧姆龙NJ控制器 3
2.1欧姆龙NJ控制器简介 3
2.2欧姆龙NJ标准编程的特点 3
2.3欧姆龙NJ的运动控制功能 3
2.4欧姆龙NJ的数据追踪功能 4
2.5欧姆龙NJ的仿真功能 5
第3章 全自动光伏电池片汇流带焊接设备系统设计 7
3.1焊接控制系统的设计分析 7
3.2焊接系统元器件选型 10
3.2.1机构零组件选择 10
3.2.2控制器选择 11
3.2.3人机界面选择 11
3.2.4伺服电机选择 11
3.2.5电烙铁选择 13
3.2.6位置检测传感器选择 14
3.2.7开关按钮选择 14
3.2.8电磁阀和气缸 14
3.3焊接系统程序设计 15
3.3.1程序I/O点的分配 15
3.3.2主程序部分程序 17
3.3.3主机焊接部分程序 18
3.3.4手动寸动部分程序 23
3.3.5汇流带送料部分程序 24
3.3.6电池片搬运部分程序 24
3.3.7欧姆龙NS人机界面 25
3.4本章小结 28
第4章 焊接系统的仿真调试 29
第5章 结语 32
参考文献 33
致谢 34
附录 35
欧姆龙机器自动化控制器NJ如图2-1是Sysmac自动化平台的核心，它是一个综合型机器控制器，兼具PLC的稳定性、高速性、对控制对象的高度适应性及软件资源的扩展性。欧姆龙NJ系列控制器具有控制高性能机械设备所需的运动性能、较高的控制精度及通信的安全与可靠性。欧姆龙NJ系列控制器产品集成了EtherCAT技术的开放式网络控制器和EtherNET/IP网络的开放式网络信息和通信技术并建立了统一的自动化软件平台Sysmac Studio。欧姆龙NJ系列控制器突破了传统，可以实现复杂的运动控制、高速控制、提升生产的高端性能、精度及通信、安全、可靠性。竭尽全力，为客户开发高性能的自动化产品贡献力量。
欧姆龙NJ系列机器自动化控制器的成功推出为将为机械加工，电子制造，产品包装，食品饮料，物流仓储暖通，交通等众多自动化设备行业的生产将带来新的科技体验。
图2-1 欧姆龙NJ控制器
2.2欧姆龙NJ标准编程的特点
欧姆龙NJ控制器是符合开放编程的国际标准IEC 61131-3，符合PLCopen标准的运动控制功能块的。它是Sysmac自动化平台的核心控制器。既可以用大家熟悉的梯形图，又可以使用ST语言以及其他标准化语言编程。
2.3欧姆龙NJ的运动控制功能
MC模块是指NJ系列中运动控制功能模块（The Motion Control Function Module)。NJ系列的MC通过EtherCAT连接最多能控制64根虚轴和物理轴。且每台NJ系列的MC有独立使用，同步和联动(轴组)三种不同的控制方式如图2-2。
图2-2 运动控制功能
MC的轴参数是通过IEC标准的轴变量（Axis_REF）数据类型来链接的，基本模型如图所示。MC通过符合IEC标准的运动程序来生成运动轨迹。所有的轴都由MC来进行监视和控制，将输出信号反馈给EtherCAT伺服，进而反馈给PLC，进行数据的交换和微调，如图2-3。
图2-3 模块内部通信
在MC控制中，NJ501通过在梯形图中使用功能和功能块来进行多轴的控制。常用的指令有：MC_Power，MC_Move，MC_Home，MC_Stop等。
2.4欧姆龙NJ的数据追踪功能
数据跟踪功能允许用户对相关的变量进行指定，指定后能够保存该变量的值而不需要任何额外的编程。在NJ系列中，用户可以选择两种跟踪方式：触发跟踪和连续跟踪。触发跟踪：指的是用户先在数据记录动作之前时刻以及结束时刻设置触发条件。连续跟踪：指的是在整个工程中不需要任何触发条件而进行连续采样，结果会保存在计算机的相关路径下如图2-4。查看完整请+Q:351916072获取
关键词： 光伏电池 自动化设备 NJ控制器
In all kinds of new energy, solar energy is inexhaustible. Photovoltaic power generation equipment can convert solar energy into electricity. Monocrystalline silicon cells is the core component of photovoltaic power generation system, junction is the bridge of photovoltaic cell. According to the photovoltaic cell junction with the mission of the welding production. This paper studys and designs a control system of automatic welding equipment for photovoltaic cell junction. In this paper, the control system is composed of OMRON NJ controller and NS HMI. The realization of the basic welding control system is based on ladder diagram, ST language, and use NS interface to complete the control interface configuration. In reference to the original photovoltaic cell junction with the welding process, welding robot control algorithm combined with the industrial market, This paper completes the welding work by servo motor driven constant temperature electric iron on the linear module.System has the function of automatic feeding and automatic handling. At the end of the design of control system, the control system needs simulation and debugging to ensure that the control system can realize the expected function.
Key words: Photovoltaic cell; Automation equipment;NJ controller
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第1章 绪论 1
1.1光伏电池组件焊接技术的背景 1
1.2光伏电池组件焊接技术的发展趋势 1
1.3课题研究的主要内容 2
第2章 欧姆龙NJ控制器 3
2.1欧姆龙NJ控制器简介 3
2.2欧姆龙NJ标准编程的特点 3
2.3欧姆龙NJ的运动控制功能 3
2.4欧姆龙NJ的数据追踪功能 4
2.5欧姆龙NJ的仿真功能 5
第3章 全自动光伏电池片汇流带焊接设备系统设计 7
3.1焊接控制系统的设计分析 7
3.2焊接系统元器件选型 10
3.2.1机构零组件选择 10
3.2.2控制器选择 11
3.2.3人机界面选择 11
3.2.4伺服电机选择 11
3.2.5电烙铁选择 13
3.2.6位置检测传感器选择 14
3.2.7开关按钮选择 14
3.2.8电磁阀和气缸 14
3.3焊接系统程序设计 15
3.3.1程序I/O点的分配 15
3.3.2主程序部分程序 17
3.3.3主机焊接部分程序 18
3.3.4手动寸动部分程序 23
3.3.5汇流带送料部分程序 24
3.3.6电池片搬运部分程序 24
3.3.7欧姆龙NS人机界面 25
3.4本章小结 28
第4章 焊接系统的仿真调试 29
第5章 结语 32
参考文献 33
致谢 34
附录 35
欧姆龙机器自动化控制器NJ如图2-1是Sysmac自动化平台的核心，它是一个综合型机器控制器，兼具PLC的稳定性、高速性、对控制对象的高度适应性及软件资源的扩展性。欧姆龙NJ系列控制器具有控制高性能机械设备所需的运动性能、较高的控制精度及通信的安全与可靠性。欧姆龙NJ系列控制器产品集成了EtherCAT技术的开放式网络控制器和EtherNET/IP网络的开放式网络信息和通信技术并建立了统一的自动化软件平台Sysmac Studio。欧姆龙NJ系列控制器突破了传统，可以实现复杂的运动控制、高速控制、提升生产的高端性能、精度及通信、安全、可靠性。竭尽全力，为客户开发高性能的自动化产品贡献力量。
欧姆龙NJ系列机器自动化控制器的成功推出为将为机械加工，电子制造，产品包装，食品饮料，物流仓储暖通，交通等众多自动化设备行业的生产将带来新的科技体验。
图2-1 欧姆龙NJ控制器
2.2欧姆龙NJ标准编程的特点
欧姆龙NJ控制器是符合开放编程的国际标准IEC 61131-3，符合PLCopen标准的运动控制功能块的。它是Sysmac自动化平台的核心控制器。既可以用大家熟悉的梯形图，又可以使用ST语言以及其他标准化语言编程。
2.3欧姆龙NJ的运动控制功能
MC模块是指NJ系列中运动控制功能模块（The Motion Control Function Module)。NJ系列的MC通过EtherCAT连接最多能控制64根虚轴和物理轴。且每台NJ系列的MC有独立使用，同步和联动(轴组)三种不同的控制方式如图2-2。
图2-2 运动控制功能
MC的轴参数是通过IEC标准的轴变量（Axis_REF）数据类型来链接的，基本模型如图所示。MC通过符合IEC标准的运动程序来生成运动轨迹。所有的轴都由MC来进行监视和控制，将输出信号反馈给EtherCAT伺服，进而反馈给PLC，进行数据的交换和微调，如图2-3。
图2-3 模块内部通信
在MC控制中，NJ501通过在梯形图中使用功能和功能块来进行多轴的控制。常用的指令有：MC_Power，MC_Move，MC_Home，MC_Stop等。
2.4欧姆龙NJ的数据追踪功能
数据跟踪功能允许用户对相关的变量进行指定，指定后能够保存该变量的值而不需要任何额外的编程。在NJ系列中，用户可以选择两种跟踪方式：触发跟踪和连续跟踪。触发跟踪：指的是用户先在数据记录动作之前时刻以及结束时刻设置触发条件。连续跟踪：指的是在整个工程中不需要任何触发条件而进行连续采样，结果会保存在计算机的相关路径下如图2-4。查看完整请+Q:351916072获取
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