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研华TPC触摸平板电脑在工业炉---单晶炉长晶监控解决方案

2016/10/19 17:08:59

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详细介绍

研华单晶炉长晶监控解决方案

导语:
   全球晶硅光伏电站约有7成使用多晶硅,3成使用单晶硅,且单晶使用主要集中在美国、日本等少数发达国家。国内历经前几年的光伏市场波动和抢装热潮,多晶以其低价和产能优势迅速抢占国内低端市场。从目前新的发展趋势看,未来竞争更加市场化,对电站的发电效率、运营能力要求增加,考虑电站全成本收益,单晶电站的优势将受到市场进一步认可。随着金刚线切割、 PERC技术等引入,单晶领域的不断快速进步,单晶生产成本快速下降并逐步接近多晶,使得单晶方棒成本以更快的速度下降,并且单晶方棒与多晶方锭的成本差距在逐年缩小接近。
      随着全球光伏市场的快速发展及我国光伏‘领跑者’计划的实施,对太阳能电池的效率和质量提出了更高的要求。相比多晶的高效率,单晶硅组件逐步在低端市场扩大应用,迎来快速增长。


 

  • 项目背景

      -受益单晶市场增长,龙头企业受益确定,在成本和规模上,加强与质量数据管理、生产控制与现场管理,加强对产品质量、生产现场管理,通过全产业链布局和深耕细作形成核心优势。 
      -单晶硅片属于高门槛制造业。单晶相比多晶而言,技术门槛要高很多,工艺沉淀与成本控制是核心。多次拉晶技术、金刚线切割、薄片化等技术应用,持续推进非硅成本下降,同时提升单晶硅片的品质管控,
      -单晶领域通过提升单晶炉自动化、智能化控制水平,减少单晶生长过程中的人为干预和用工数量,从而提高增加单晶单炉产量与成晶率并降低人工成本。通过导入单晶快速生长技术,有望实现单晶生产速率30-40%的提升。
      -在控制设备选型上符合设备智能化、先进化、高效化、低成本化的发展趋势。这样把握光伏高效化的市场机遇,通过精细化管控、产品品质提升、成本降低,持续打造市场核心竞争力成为光伏行业新时期的新龙头。
 

  • 系统描述    

      在单晶硅生产过程中,硅片的直径大小和晶体生长过程的自动化程度,对生产效率和产品质量有很大的影响。硅单晶生长技术的发展要求设备智能化具备稳定性好、质量可靠、操作使用方便等。最大限度免除认为因素对生长过程的干扰,必须提高和优化设备的稳定性、精确性和智能程度。单晶炉控制柜控制整个单晶炉安全正常运转和加热功率的变化,控制真空系统运行。


 

      控制系统的工控机采用研华嵌入式无风扇UNO,维护方便,可靠性高,抗干扰性好,功耗低。研华工业级平板显示器FPM-2120G,触摸功能使操作方便简洁直观,完整的工艺设定界面、多种曲线和数据分析显示直观。UNO+FPM构成工艺实时监控的平台。使计算机可以自动完成几乎所有的工艺过程。从抽真空-检漏-熔料-引晶-放肩-等径-收尾到关机全过程实现全自动化完成。而UNO-3073的良好扩展性可以把光学直径测量仪,以及机械传动部分整合到整个系统。
      同时UNO可作为生产控制信息化平台。根据两化融合智能制造生产趋势,加强生产过程控制,实现产品质量数据追溯,满足大规模生产的需要,各工厂车间要实现生产流程进行定制,实现现场管理、质量数据,基于物联网的嵌入式智能设备与人机界面构建成车间、班组的生产管理的平台。
      通过研华工业以太网交换机的联网,采集的生产过程的关键数据信息,上传到公司服务器,形成产品质量档案,为产品质量追溯提供完整数据。同时原辅材料的消耗统计、产量统计表、物料平衡表等实时查询获取,有效地保证车间生产与财务核算数据统一。实现生产信息透明化实时在线信息透明化,实时物料平衡信息透明化,领料、完工、回收料、产能信息透明化。
 

  • 项目实施

       控制器UNO-3073G是系统的关键设备,是性能卓越、性价比超高的计算平台类产品, 
       -可靠性: 具有全密闭、无风扇、整机无线缆连接.采用板载Intel® Celeron® 807处理器的嵌入式无风扇工业电脑。超低功耗CPU搭配主散热面竖置设计,具有极佳的散热性,可适应更高温度的工业现场。UNO-3073GL采用双电源、双硬盘相互备份、双显示的冗余设计,使运行更可靠。
       -通讯能力:UNO-3073GL通讯整合,网络化性能优秀.两个千兆以太网口具有错容能力、负载均衡、链路聚合的网络分组能力 
       -扩展能力:具有灵活的扩展功能,带3个标准PCI和PCI-E总线扩展槽等特点,可扩展视觉和运动控制功能,为用户提供最优自动化解决方案。 
       -设备状态诊断:UNO-3073GL内置智能BIOS,通过继电器功能或LED显示,可及时诊断系统状态。适用于运动控制、工厂自动化、工厂管理执行

       研华经济型工业等级平板显示器FPM-2120G.适用于空间有限的工业现场,支持悬臂安装,经济耐用,质量可靠。采用全金属外壳工艺设计和工业级坚固前面板设计并具备OSD功能。 FPM-2000系列的设计更为简洁,对前后框尺寸都进行了缩小处理。带有适配器锁固套件,可锁固I/O连接器设计,以确保电缆正常工作。触屏本身也采用工业等级设计,单点可实现每秒两次以250g的力度点击达3600万次。方便现场物料的监控,物料损失及成品率、损耗率一目了然。 
       工业以太网交换机设备EKI-2525具有EKI 系列的标准性能。它提供了12~48VDC 冗余电源输入设计及电源极性反接保护、过载可重设保险管双重安全保护机制。前者可保证当电源连线正、负端被接反时,设备也不会因此损坏,仍会正常工作。后者可保证电源连接恢复正常时,系统免于过载电流的损害并回到正常工作状态。EKI-2525的每个端口都有连接状态传输速度及冲突状态的指示灯。在电源发生故障时,设备将会使用继电器输出,LED 指示灯亮并报警通知管理员。工程师可方便地通过指示灯对硬件进行快速的检查及故障诊断。EKI-2525具备紧凑的IP30 等级的金属外壳,能够保证在恶劣的工业环境下正常工作。 
        研华TPC触控平板电脑在系统整体联网运作时,可实时物料平衡信息透明化,领料、完工、回收料、产能信息透明化;利用透视表可以实时准确的导出机台产量,产品类型加工量,做到过程监督。 
        TPC-1551T瘦客户端平板电脑采用低功耗嵌入式英特尔 Atom e3827 1.75 GHz双核处理器、以及最高达8G DDR3L内存,具有紧凑、无风扇的特点。TPC-1551T装配了具有IP66防水等级的15寸全平面5线电阻触摸屏,并支持- 20 ~ 60°C宽工作温度,耐久性更强。TPC-1551T可完美兼容全尺寸迷你PCIe卡,满足自动化应用的需求;并可通过与研华iDoor模块相互搭配实现对3G / GPS / GPRS / WiFi通信和电池备份MRAM等功能的丰富扩展。
 

  • 系统架构图


 
总结
      客户在单晶硅片领域产销规模持续扩张。对于技术的深入理解、前瞻的战略选择、引领成本下降的力度成为典范,扩大在成本、技术与客户方面的优势。 
      客户通过多次投料、增加单炉投料量、控制拉棒速度来提高月产量以降低拉棒成本,通过导入金刚线以降低切片成本。公司精益化管理的将研华智能设备的应用于生产与信息化。非硅成本未来每年将有10%以上的下降潜力,硅单耗亦有15%以上的下降空间,这将为客户创造更多的盈利弹性。随着新设备的应用,单晶硅产品转换效率不断提高,构筑了客户在成本方面的核心竞争优势。智能设备的应用与物联网技术,将使客户单纯单晶硅片制造企业,向单晶高效产业链平台企业发展。
 

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