基于PLC的硅片清洗机电气控制系统设计题目说明及任务

基于 PLC 的硅片清洗机电气控制系统设计题目说明及任务太阳能光伏产业的迅速发展，使得我国太阳能硅片清洗设备的发展举世瞩目，并呈现稳定增长势头。伴随着硅片的大直径化 , 器件结构的超微小化、高集成化 , 对硅片的洁净程度、表面的化学态、 微粗糙度等表面状态的要求越来越高， 主流工艺已经在从 90nm向 65nm过渡。太阳能电池板铝边框冲孔模设计高集成化的器件要求硅片清洗必须减少给硅片表面带来的破坏和损伤 , 减少溶液本身或工艺过程中带来的玷污。 而太阳能清洗设备也正向着小型化、 非盒式化及一次完成化方向发展 , 以减少工艺过程中的玷污 , 满足 90nm乃至 65nm级器件工艺的要求。这无论对清洗工艺还是对清洗设备都是一个极大的挑战 , 传统的清洗方法已不能满足要求。江苏林洋新能源有限公司采用的是深圳捷佳创精密设备有限公司的硅片清洗设备， 本设备是一个全自动的处理设备，清洗过程由欧姆龙的 CPIL-M40DR-A系列 PLC控制，操作员通过10.4 英寸彩色触摸屏控制生产。随着自动清洗机的出现，操作人员不在需要手动清洗，可以不再直接接触到酸碱性液体，减少了被这些腐蚀性液体伤害到的可能性， 大大的提高了工作安全； 同时硅片清洗机又是集触摸屏于 PLC 控制为一体的清洗设备，使设备运行更灵活，更方便；在经济方面，清洗机的全自动处理，使原来的清洗周期更加缩短，提高了生产效率，从而增加了企业的经济效益一、 硅片清洗机的结构及主要工艺概述该硅片清洗机名称为 CSE-CS-NO55,型号为 CSE-SC09-N51,重量为 1000Kg，其结构图见图 1-1 所示。图 1-1 硅片清洗机的结构图硅片清洗机的操作台面如图 1-2 所示， 其操作高度为 850mm,适合于身高为 1.5m 到 1.8m的人员操作，且其两侧具有透明活动玻璃门，可以防止门外的不洁净空气进入门内影响硅片的洁净度，和防止门内的酸碱气体溢流出门外而影响周围的工作人员。且其各槽的材料都具有耐酸耐碱性，各主要参数见表 1 所示。图 1-2 台面布局图表 1 各槽位主要技术参数槽体工位 1# 工位 2# 工位 3# 工位 4# 工位 5# 工位 6# 介质有机槽 弱酸 3 弱酸 DIW DIW 酒精功能腐蚀、气鼓泡 腐蚀、超声加热腐蚀、加热超声喷淋、漂洗、快排漂洗、溢液、鼓泡 漂洗、超声温度RT 55± 2℃ 55± 2℃ RT RT RT 槽盖SUS316 SUS316 PTFE / / SUS316 材料SUS316 SUS316 石英 +NPP NPP NPP SUS316 二、 系统的动作过程及对自动控制的要求1、 动作过程及控制要求（ 1）整机PLC/OUCH SCREEN 带有安全保护装置 ，设备地步配有，防漏盘， 电控箱正压装置。在设备通电源后，所有排风系统立即运作，排风压力，风量可以根据实际情况手动调节而到达最佳效果。 排水 / 废液系统均为废液分别单独排放， 废水统一排放， 且各接头均为活性炭连接。（ 2） 1#有机槽要求注液方式为手动加入，排液方式为电控气动阀控制，单独管道排放，设有工艺计时功能，在 00： 00— 60:00min 内可调（以下各槽都有此功能下面不再作详述） ，当到达设定次数后声鸣报警，屏幕显示完成提示。触摸屏上设有选择是否显示药液作业次数功能，技术最大次数为 99 次，到达设定作业次数声光提示换液 ( 以下各槽都有此功能，下面不再作详述 ) 。（ 3） 2#弱碱槽要求注液方式为手动加入， 排液方式为电控气动阀控制， 单独管道排放， 利用投入式 PTFE加热器加热，当加热温度在 60 度可调，由专用控制器控制，当温度高于设定值便停止加热。此槽配有两个液位传感器，防止当液位过低加热和液位过高，保护超声系统和防止干烧。（ 4） 3#弱酸槽要求内槽为手动，外槽位自动供液，排液方式为 外槽排放由手动阀控制，内槽由气缸排放，气动阀自动控制，内外槽均利用投入式加热器加热，加热温度在 60 度内可调，由专用控制器控制，当温度高于设定值便停止加热，槽内配有两个液位控制器，防止液位过高和过低加热、无液体超声以及报警功能。（ 5） 4#、 5#清洗槽5#槽为自动供水，无液位传感器，当液位达到一定高度时会开始将满的水溢流到 4#槽，到达 4#槽溢流液位时，会溢流到机台的下方的水槽里然后通过排水道排出。（ 6） 6#酒精槽该槽为超声波清洗槽，当液位达到超低液位且 6#槽感应到槽中有料时，自动启动超声波发射器对槽中该物料进行超声波清洗。2、主要电气控制元件及设备主要电气控制元件及设备如表 2 所示 .表 2 主要电气控制元件及设备元件名称 数量 规格型号 元件及设备类型触摸屏 1 台 8 寸 DOP-A08MT 输入输出设备液位传感器 7 个 Jyd-714 输入温控器（超高报警） 3 个 OMRON ESCZ-Q2MT 输入及控制电磁气动阀 14 个 2v025 输出2＃碱槽超声装置 1 套 CS-NR 24v,1200W, 输出3＃酸槽超声装置 1 套 CS-NR 24v,800W 输出6＃超声槽 1 套 CS-NR 24v,800W 输出2＃碱槽电加热器 1 套 4KW, 二相 380V 50Hz 输出3＃酸槽内外加热器 1 套 1.5KW,4KW, 二相 380V 50Hz 输出蜂鸣器 1 个 XB2BSMC 输出温度控制器控制温度超温，使温度一直恒定在设定值上其误差为± 2 度，并于固态继电器相接，当检测值小于设定值时，固态继电器就工作接通加热就开始进行，温度控制器接线如图 2-2 所示， 1 号和 2 号的接线头的输出电压作为固态继电器的输入端， 3-5 号的接线头接三个温度探头测量槽内的温度， 6-7 号是接 PLC的输入端的， 当温度超高后会发出信号给 PLC，9-10 号接线头式接入温度控制器的工作电压的。图 2-2 温控器的接线图3、 触摸屏简介触摸屏是一个重要的输入设备，它不仅有输入功能，同时还有定时和计数功能。原设备的触摸屏主画面如图 2-3 所示。图 2-3 触摸屏主画面由于各槽触摸屏画面基本相同，以下就有 1#和 2#画面作一介绍。如图 2-4 所示为 1#和 2#画面，当2#槽不处于排液和低液位且槽中有料时，便可以手动按下加热和超声波启动按钮，同时按下计时按钮，然后将这些启动信号输入到 PLC，槽便开始工作了。当计时达到工艺设定值，便发出报警信号提示工作人员槽中的物料已清洗完毕，注意提走。图 2-41#和 2#槽触摸屏画面4、输入输出量简介该系统输入输出量及其类型如表 2 所示。表 2 控制系统的输入输出量1#有机槽序列 INPUT 备注 个数 序列 OUTPUT 个数 备注1 1 1#排放有机物 1 2 2 1#槽鼓泡 1 3 3 4 4 2#碱槽序列 INPUT 个数 序列 OUTPUT 个数1 超高液位 1 1 2#碱槽排放 1 2 超低液位 1 2 2#碱槽加热 1 3 温度超高 1 3 2#碱槽超声 1 4 1 4 3#酸槽序列 INPUT 个数 序列 OUTPUT 个数1 3#内槽高液位 1 1 3#内槽加热 1 2 3#内槽低液位 1 2 3#外槽加热 1 3 3#外槽高液位 1 3 3#外槽超声 1 4 3#外槽低液位 1 4 3#内槽 1#虹吸排放 1 5 3#内槽温度超高 1 5 3#内槽 2#虹吸排放1 6 3#外槽温度超高 1 6 3#外槽上水 1 7 1 7 3#外槽排放阀 1 8 8 4#5#溢 序列 INPUT 个数 序列 OUTPUT 个数流槽 1 NOVE 1 5#溢流槽注水 1 2 2 5#溢流槽溢流 1 3 3 5#溢流槽快排 1 3 3 4#溢流槽快排 1 3 3 5#溢流槽鼓泡 1 4 4 4#溢流槽喷淋 1 6#碱槽序列 INPUT 个数 序列 OUTPUT 个数1 超低液位 1 1 6#碱槽超声 1 2 1 2 6#碱槽排放 1 3 3 4 4 报警序列 INPUT 个数 序列 OUTPUT 个数1 1 红灯 1 2 2 黄灯 1 3 3 绿灯 1 4 4 蜂鸣 1 合计 INPUT 10 OUTPUT B、设计任务1、设计出系统控制电路原理图1）主电路2）控制电路3）根据主电路和控制电路，计算并选择合适的电气元器件，并列表。3、用 MCGS 设计流程图画面3、设计控制程序1）控制程序的流程图或功能图2）全部程序及说明4、写出设计说明书一份