【摘要】晶體切斷機為晶體切斷專(zhuān)用設備，適用于半導體材料晶體坯料去頭尾、切段等工作。本文主要介紹臺達機電產(chǎn)品在該設備上的應用。 

  【關(guān)鍵詞】切斷;PLC;觸摸屏;慢入慢出

  1 前言

  隨著(zhù)中國光伏電池產(chǎn)量的高速增長(cháng)，晶體硅的的生產(chǎn)及其加工設備也得到了迅猛發(fā)展。晶體硅的生產(chǎn)和加工工藝主要：生長(cháng)，切斷，外徑滾磨，平邊，切片，倒角，研磨，等等。其中切斷的目的是切除單晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶(hù)規格的部分，將單晶硅棒分成切片設備可以處理的長(cháng)度。臺達機電產(chǎn)品在單晶硅生產(chǎn)及其加工設備領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。本文以單晶硅棒切割機的工作原理和結構特點(diǎn)為基礎并結合臺達機電產(chǎn)品，對切斷機的控制系統的設計和實(shí)施進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

  2晶體切斷機介紹

  該設備為晶體切斷專(zhuān)用設備，適用于單晶硅棒和多晶硅棒坯料去頭尾、切段等工作。其主要工藝流程為：調整鋸條張力，夾緊棒料，設定切割參數，啟動(dòng)鋸條，手輪推進(jìn)，自動(dòng)推進(jìn)，切割完畢。其中在自動(dòng)切割狀態(tài)下，由于晶體硅棒表皮較硬材料特性，需采用慢入慢出的切割工藝。速度曲線(xiàn)如圖1。
 
                
                              圖1 速度曲線(xiàn)圖

  3 控制構架

根據上述控制工藝，系統控制主要電氣元件如表1
 
               
  系統控制如圖2。
 
             
                             圖2 系統控制圖

  4 程序說(shuō)明

  該方案中程序主要分為以下幾部分：手動(dòng)及手輪操控，自動(dòng)操控，回原點(diǎn)功能，張力控制，故障報警等。下面就幾個(gè)主要功能進(jìn)行說(shuō)明。

  4.1在點(diǎn)動(dòng)畫(huà)面功能
 
              
                                圖3 點(diǎn)動(dòng)畫(huà)面功能界面圖

  點(diǎn)“主軸轉速設定”，用戶(hù)可設定主軸轉速，設定范圍0～900r/min；“漲緊力顯示”，用戶(hù)可根據此數值確定張緊力數值，以便用戶(hù)調整帶鋸條；點(diǎn)擊“進(jìn)”“退”，切斷軸運動(dòng)，點(diǎn)“前”“后”，進(jìn)料軸運動(dòng)，其運動(dòng)速度由“進(jìn)給速度”設定；“增量方式”以“增量距離”設定值進(jìn)給，當選中“增量方式”時(shí)，各軸的“進(jìn)”“退”“前”“后”，各軸以進(jìn)給速度，按照“增量距離”設定的距離運動(dòng)；“主軸旋轉”點(diǎn)“啟”則主軸旋轉，“停”則主軸停止。

  4.2在手動(dòng)切斷畫(huà)面功能
 
                
                               圖4 手動(dòng)切斷畫(huà)面功能界面

  用戶(hù)將晶棒安裝好，將機床各個(gè)軸移動(dòng)到切斷起點(diǎn)；在“切斷距離設定”中設定切斷距離，切斷速度在“手動(dòng)參數”中設定；點(diǎn)擊“手動(dòng)切斷”，主軸按照“主軸轉速設定”中的值旋轉，當主軸轉速達到設定時(shí)，切斷軸由當前點(diǎn)開(kāi)始切斷，進(jìn)料軸不移動(dòng)；點(diǎn)“暫停”，切斷軸進(jìn)給保持，但主軸不停；中途中想終止“手動(dòng)切斷”時(shí)，請先點(diǎn)擊“暫停”，然后點(diǎn)“鋸條退出”有效，點(diǎn)“鋸條退出”，切斷軸后退，鋸條退出時(shí)主軸不停；當切斷完成時(shí)請點(diǎn)擊“復位”，但主軸旋轉不停；停止主軸旋轉必須點(diǎn)主軸“停”鍵。

  4.3手輪畫(huà)面功能
 
                
                         圖5 手輪畫(huà)面功能界面

  點(diǎn)“進(jìn)料軸”和“切斷軸”進(jìn)行軸選擇，用戶(hù)想移動(dòng)那軸，即選擇那軸；在手輪單位中，用戶(hù)可選擇手輪每刻度的單位，單位選擇的越大移動(dòng)速度越快。

  4.4自動(dòng)切斷畫(huà)面
 
                
                            圖6 自動(dòng)切斷畫(huà)面

  首先在 “自動(dòng)參數設定”中設定好自動(dòng)加工的其它參數，即可執行自動(dòng)切斷加工。點(diǎn)“開(kāi)始”，開(kāi)始執行自動(dòng)切斷程序；“暫停”：在自動(dòng)切斷過(guò)程中，中斷加工，用以觀(guān)察加工情況，再次點(diǎn)擊“暫停”繼續執行加工程序；“停止”：終斷加工程序，但主軸不停，必須按“主軸停止”主軸方可停止；“單步”：自動(dòng)加工時(shí)選擇單步，即分步執行加工程序，加工程序每步執行完成后暫停，再點(diǎn)擊“開(kāi)始”執行下一步加工程序；“鋸條退出”：與手動(dòng)中的“鋸條退出”功能相同，即點(diǎn)擊“暫停”，再點(diǎn)擊“鋸條退出”鋸條退出；“主軸停止”：主軸停止旋轉。

  4.5部分PLC 程序
  
                  
          
                  
                                     圖7 部分程序圖

  5 結束語(yǔ)

  隨著(zhù)國家對清潔能源的大力推廣，光伏產(chǎn)業(yè)必將迅猛發(fā)展，同時(shí)必將帶動(dòng)單晶硅的生產(chǎn)機加工設備的發(fā)展。臺達機電將會(huì )依托完整的產(chǎn)品線(xiàn)，提供更加完善的整體控制方案，為該行業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。使用臺達機電控制方案的單晶硅切斷機已經(jīng)投入使用，該系統控制精度高、操作簡(jiǎn)單，提高了其工作效率，得到了工作人員的好評。

  作者簡(jiǎn)介：

  劉紅峰，生于1980年12月，畢業(yè)于河北科技大學(xué)，電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)?，F任中達電通股份有限公司北京分公司應用工程師。主要工作是熟識各產(chǎn)品及其應用，為客戶(hù)提供產(chǎn)品的技術(shù)支持及整體解決方案。