伴随着太阳能行业的高速发展，清洗技术的不断提升，太阳能行业对硅片清洗设备的要求也越来越高。为了更好的满足工艺要求，设备的自动化已成为太阳能硅片清洗设备的发展趋势。相比传统的手动清洗设备，此种基于PLC控制的全自动太阳能制绒清洗设备的优势在于自动化程度高，生产效率高、设备性能稳定、安全可靠，最大程度的保证了产品的一致性和成品率。

1设备构成

　　全自动太阳能制绒清洗设备由机架、槽体、机械手、排风装置、人机界面和电控柜等几部分组成。操作员通过触摸屏控制设备，所有的工艺动作均由PLC控制机械手在上下料位及各个槽体之间的运行来实现，满足太阳能制绒的工艺要求。

　　全自动太阳能制绒清洗设备的工作原理主要是利用低浓度的碱（NaOH或KOH）和醇（IPA）混合溶液在硅片表面发生各向异性腐蚀，产生密集的金字塔角锥体结构，有效地增强硅片表面对入射光的吸收，从而提高光生电流密度。其反应方程式为：
　　Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2
　　设备的槽体种类分为制绒槽、水洗槽、快排冲洗槽、酸洗槽等。其槽体分布、工艺流程如图1所示，作用见表1。

　用户手动将装有硅片的提篮放在上料台，由上料电机传送至上料位，机械手抓取提篮按设定程序将提篮转移到各工艺槽中进行腐蚀或清洗，相关工艺槽具有加热、超声、排液、温度检测、液位检测等功能，完成处理过程后，机械手将提篮转移至下料位，再由下料电机传送至下料台，手动取出提篮。此种自动化的工艺流程能更好地满足太阳能硅片的批量生产，且产品一致性高。

3硬件选型与设备控制

　　3.1PLC硬件选型
　　PLC作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业设备的各个领域，是生产过程自动化必不可少的智能控制设施。
　　全自动制绒清洗设备的电气系统主要由欧姆龙CP系列SYSMACCP1H可编程控制器的CP1H-X40DT型CPU单元、CPM1A扩展I/O及CJ1W位控模块进行控制。SYSMACCP1H可编程控制器是用于实现高速处理、高功能的程序包型PLC，可实现程序容量20K步、0.1μs的高速处理，可处理400余种指令。
　　3.2PLC硬件控制
　　设备硬件控制主要由PLC的内置输入功能、内置输出功能和原点功能来实现。内置输入功能：设备的所有检测信号均连接至PLC的输入端，作为设备各功能的运行条件。检测信号主要包括用于机械手定位的横向、纵向位置传感器信号，机械手开合夹检测信号，上下料台的料篮检测信号，上下料门的开关检测，各个槽体的自动盖开关检测、超温检测、降温排放检测、液位检测等。内置输出功能：主要包括脉冲输出和通用输出功能。设备的运动控制由PLC的脉冲输出功能实现，由CPU单元的4个高速脉冲口和位控模块控制设备的3个机械手的平移、提升伺服电机，实现机械手在各个槽体之间的料篮传输；机械手开夹、合夹，各个槽体的超声、加热、循环、自动盖汽缸、注入排放阀体、喷淋鼓泡功能以及上下料电机、上下料门汽缸等等则由PLC的通用输出功能实现。原点功能：主要用于机械手的原点搜索和原点返回，使机械手的定位更加精准，设备重复性得以保证。
　　3.3PLC软件编程与运动控制
　　梯形图作为PLC用的最多的图形编程语言，它与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点。该设备的软件采用梯形图方式进行编程。设备上下料位、13个槽体分3个机械手管辖，1#机械手管辖上料位-5#槽、2#机械手管辖5#槽-9#槽、3#机械手管辖9#槽-下料位。3个机械手运动控制原理基本相同，本文就1#机械手所辖上料-2槽位取料、放料过程的PLC控制进行分析。

　　以PLC为核心的全自动制绒清洗设备运行良好，自动化程度高，性能稳定，适用于批量生产，可确保清洗质量的一致性。