一种药液添加系统及方法与流程

本发明涉及太阳能光伏行业电池片生产领域，尤其涉及一种药液添加系统及方法。

背景技术：

在太阳能光伏行业，将硅片加工成电池片的工艺中，需要用到多种化学处理设备，如槽式制绒设备、链式制绒设备、湿法刻蚀设备、抛光设备等等，这些设备都是以化学腐蚀的方式对硅片进行不同的工艺处理，在批量生产的过程中需要定量且精确地补充药液的消耗来保持药液的浓度及活性，所以一套稳定且精确的药液添加系统对工艺处理流程至关重要。但是现在的药液添加系统存在着精度不够高，添加方式不够灵活，系统出现故障时无法准确判断故障点等诸多问题，使得电池片的生产工艺不稳定，产品良率下降。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种药液添加系统及方法，能有效保证产品的生产工艺稳定可靠，提高产品良率。

本发明采用的技术方案是，设计一种药液添加系统，其包括一个储液罐、一个传感器、一个人机交互模块及一个控制器。该储液罐存储一产品加工时所使用的药液。该储液罐包括出液阀。该出液阀用于控制该储液罐内的药液流入一个反应槽内。该传感器用于感测该储液罐内药液的液位。该人机交互模块用于将用户输入的数据传递给该控制器。该人机交互模块还用于基于用户操作选择添加方式及/或添加模式。该添加方式包括手动添加及/或自动添加，该添加模式包括定量添加及/或动态添加。该控制器用于根据该传感器所感测的数据计算该储液罐内药液的体积，从而计算出该储液罐的出液量。该控制器还用于根据该人机交互模块设置的数据向该反应槽内添加药液。该控制器还用于存储该产品的生产批次。

进一步的，当选择手动添加时，该人机交互模块基于用户操作设置一药液添加量，用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内，当该控制器检测到该储液罐的出液量达到该药液添加量时，自动关闭该出液阀。

进一步的，当选择自动添加时，需继续选择该添加模式；当选择定量添加时，该人机交互模块基于用户操作设置固定间隔批次及固定添加量，该控制器根据该固定间隔批次及该固定添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。

进一步的，若选择动态添加，该人机交互模块基于用户操作设置动态批次区间、动态间隔批次及动态添加量，该控制器根据该动态批次区间、该动态间隔批次及该动态添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。

进一步的，该控制器还用于记录并存储药液添加过程中的数据，统计出各时间段内的药液消耗量。该人机交互界面还用于显示该控制器所得的数据。

进一步的，该控制器还用于检测该储液罐是否能正常出液。

进一步的，该储液罐还包括进液阀，该进液阀用于控制一外围供液系统的药液流入该储液罐内。该控制器还用于根据该传感器所感测的数据计算出该储液罐的进液量。该控制器还用于检测该储液罐是否能正常进液。

进一步的，该控制器还用于当该储液罐不能正常进液时，最大限度地保证该反应槽内药液的正常供给。

进一步的，该控制器还用于检测该传感器是否损坏。

本发明还提出一种药液添加方法，其包括如下步骤：提供一储液罐、一传感器及一控制器，该储液罐存储一产品加工时所使用的药液，且包括出液阀，该传感器感测该储液罐内药液的液位，该控制器根据该传感器所感测的数据计算该储液罐的出液量，还存储产品的生产批次；一人机交互模块基于用户操作选择添加方式，该添加方式包括手动添加及/或自动添加；若选择手动添加，则用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入一个反应槽内；若选择自动添加，则需继续在该人机交互界面上选择添加模式，该添加模式包括定量添加及/或动态添加；该控制器根据所选择的添加模式自动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内。

进一步的，该步骤“若选择手动添加，则用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入一个反应槽内”的步骤还包括如下步骤：该人机交互模块基于用户操作设置一药液添加量；用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内，当该控制器检测到该储液罐的出液量达到该药液添加量时，自动关闭该出液阀。

进一步的，该步骤“该控制器根据所选择的添加模式自动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内”还包括如下步骤：若选择定量添加，则该人机交互模块基于用户操作设置固定间隔批次及固定添加量；该控制器根据该固定间隔批次及该固定添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。

进一步的，该步骤“该控制器根据所选择的添加模式自动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内”还包括如下步骤：若选择动态添加，则该人机交互模块基于用户操作设置动态批次区间、动态间隔批次及动态添加量；该控制器根据该动态批次区间、该动态间隔批次及该动态添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。

进一步的，该药液添加方法还包括如下步骤：该控制器记录并存储药液添加过程中的数据，统计出各时间段内的药液消耗量；及该人工交互界面显示该控制器所得的数据。

进一步的，该药液添加方法还包括如下步骤：该控制器检测该储液罐是否能正常出液。

进一步的，该储液罐还包括进液阀，该进液阀用于控制一外围供液系统的药液流入该储液罐内；该控制器还用于根据该传感器所感测的数据计算出该储液罐的进液量；该药液添加方法还包括如下步骤：该控制器检测该储液罐是否能正常进液。

进一步的，该药液添加方法还包括如下步骤：该控制器当检测到该储液罐不能正常进液时，最大限度地保证该反应槽内药液的正常供给。

进一步的，该药液添加方法还包括如下步骤：该控制器检测该传感器是否损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：高精度、灵活且智能，能有效保证产品的生产工艺稳定可靠，提升产品良率，降低产品返工率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的药液添加系统的功能模块图；

图2为本发明第二实施例提供的药液添加方法的流程图；

图3为图2的步骤s3的子流程图；

图4为图2的步骤s4的子流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明提出的药液添加系统100包括一个储液罐10、一个传感器20、一个人机交互模块30、一个控制器40及一个报警器50。

该储液罐10用于存储一产品（比如硅片等）加工时所使用的药液。该储液罐10包括一个进液阀11及一个出液阀12。该进液阀11用于控制一个外围供液系统200的药液流入该储液罐10内。该出液阀12用于控制该储液罐10内的药液流入一个反应槽300内。

该传感器20用于感测该储液罐10内药液的液位。在本实施例中，该传感器20为线性传感器。

该人机交互模块30用于将用户输入的数据传递给该控制器40，还能显示该控制器40所得到的数据。具体的，用户通过该人机交互模块30选择“添加方式”（即手动添加及/或自动添加）、“添加模式”（即定量添加及/或动态添加）等，还能设置间隔批次及各批次的药液添加量。若用户选择“手动添加”，则需要用户手动开启该出液阀11进行药液添加。该人机交互模块30基于用户操作设置一药液添加量，等药液添加完毕后，该控制器40自动关闭该出液阀12。若用户选择“自动添加”，则该人机交互模块30直接将数据传递给该控制器40，由该控制器40控制该出液阀12的开启及关闭，以添加药液。当用户选择“自动添加”时，还需进一步选择“添加模式”。若用户选择“定量添加”，则需设置固定间隔批次及固定添加量（比如固定间隔批次为5，固定添加量为1升，则表示每间隔5个批次，就向该反应槽内添加1升的药液）。若用户选择“动态添加”，则需要设置动态批次区间、动态间隔批次及动态添加量（比如动态批次区间为100、200、300……，动态间隔批次为5、4、3……,动态添加量为1升、1.5升、2升……则表示前100批次内每间隔5批次添加1升药液，100－200批次内每间隔4批次添加1.5升药液，200－300批次内每间隔3批次添加2升药液等）。在本实施例中，一批产品代表3篮或4篮硅片，每一篮有100片硅片。

该控制器40用于根据该传感器20所感测的数据计算该储液罐10内的药液的体积，并存储产品的生产批次，根据该人机交互模块30设置的数据向该反应槽300内添加药液。

具体的，该储液罐10内药液的体积的计算方法为：先计算出该储液罐10的底面积，然后实时读取该传感器20的数值，结合该传感器20的测量量程以换算出该储液罐10内药液的液位，最后根据该储液罐10的形状及面积计算公式计算出该储液罐10内药液的体积。

当用户选择手动添加时，用户在该人机交互模块30设置一药液添加量，并人工手动开启该出液阀12，该储液罐10内的药液流入该反应槽300内，直至该储液罐10的出液量达到该药液添加量时，该控制器40关闭该出液阀12。具体的，该控制器40实时读取该出液阀12刚开启时该传感器20的数值，计算出该储液罐10内药液的初始体积；用该初始体积减去该用户设置的药液添加量，得到一个预计体积；当该储液罐10内的剩余药液的体积等于该预计体积时，控制该出液阀12关闭，完成药液添加。

当用户选择自动添加且选择定量添加时，用户在该人机交互模块30设置固定间隔批次及固定添加量（比如固定间隔批次为5，固定添加量为1升，则表示每间隔5个批次，就向该反应槽内添加1升的药液），该控制器40根据该固定间隔批次及该固定添加量自动开启该出液阀12进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀12。在本实施例中，一批产品代表3篮或4篮硅片，每一篮有100片硅片。

当用户选择“自动添加”且选择“动态添加”时，该人机交互模块30基于用户操作设置动态批次区间、动态间隔批次及动态添加量（比如动态批次区间为100、200、300……，动态间隔批次为5、4、3……,动态添加量为1升、1.5升、2升……则表示前100批次内每间隔5批次添加1升药液，100－200批次内每间隔4批次添加1.5升药液，200－300批次内每间隔3批次添加2升药液等），该控制器40根据该动态间隔批次及该动态添加量自动开启该出液阀12进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀12。可以理解，随着生产批次逐渐增加，该反应槽300内的药液的活性及浓度会慢慢降低，如果一直按照固定的间隔批次和固定添加量对反应槽进行药液添加，则工艺效果会慢慢变差，因此采用动态添加的方式能延长该反应槽300内药液的寿命，并且保证工艺效果。在本实施例中，一批产品代表3篮或4篮硅片，每一篮有100片硅片。

该控制器40还能检测该储液罐10是否能正常出液。具体的，当该反应槽300需要添加药液时，该控制器40在该出液阀12开启后，每间隔一预定时间通过该传感器20检测该储液罐10内药液的液位，并将相邻两个预定时间间隔的液位进行比较，以判断该储液罐10内药液的液位是否持续下降。若该储液罐10内药液的液位没有持续下降，则判断该储液罐10不能正常出液并启动该报警器50进行出液报警，其故障原因包括：该出液阀12损坏或出液管道堵塞等。

该控制器40还能检测该储液罐10是否能正常进液。具体的，该控制器40实时检测该储液罐10内药液的液位，当该储液罐10内药液的液位过低，需要该外围供液系统200进行供液时，该控制器40会开启该进液阀11，每间隔一预定时间通过该传感器20检测该储液罐10内药液的液位，并将相邻两个预定时间间隔的液位进行比较，以判断该储液罐10内药液的液位是否持续升高。若该储液罐10内药液的液位没有持续升高，则判断该储液罐10不能正常进液并启动该报警器50进行进液报警，其故障原因包括：该进液阀11损坏、或进液管道堵塞或外围供液系统200出现故障等。

在本实施例中，该报警器50嵌入在该人机交互模块30内，且以该人机交互模块30上呈现文字提示信息的形式进行报警。可以理解，该报警器50也可以为发光二极管或蜂鸣器或语音播报。该进液报警与该出液报警为不同形式的报警信号，比如两个不同的声音或者两个不同的灯光或者一个声音警报，另一个灯光警报等。

可以理解，若该储液罐10不能正常进液，则会导致该储液罐10不能及时给该反应槽300补充药液，从而对产品的生产工艺产生影响。因此通过检测该储液罐110是否能正常进液，能保证生产工艺稳定可靠，提高产品良率。

该控制器40还用于当该储液罐10不能正常进液而导致该报警器50出现进液报警时，最大限度地保证该反应槽300内药液的正常供给。具体的，若该储液罐10不能正常进液时，该控制器40检测该反应槽300是否有药液添加的请求。若此时该反应槽300有药液添加的请求，该控制器40先判断该储液罐10内剩余的药液是否能满足该反应槽300此次的药液补充。若能满足，则忽略该进液报警，继续开启该出液阀12，使得该储液罐10向该反应槽300添加药液。若不满足，则该储液罐10继续等待该外围供液系统200的药液补充。这样能保证在出现进液报警后，该储液罐10还能持续向该反应槽300进行至少一次药液添加动作，从而留给工作人员更多的故障处理时间。

该控制器40还用于记录并存储药液添加过程中的数据，统计出各时间段内的药液消耗量。该控制器40还能将该药液添加过程中的数据及/或各时间段（比如每小时、每天、每月及每年）内的药液消耗量以报表的形式显示在该人机交互模块30上，便于工作人员进行查找。该控制器40还将该药液添加过程中的数据及/或各时间段内的药液消耗量以多种文档格式导出，便于进行数据分析。

该控制器40还能检测该传感器20是否损坏。具体的，该控制器40实时读取该传感器20的数值，根据该传感器20的安装位置提前定义好其在整个行程范围内运动时会达到的最大值和最小值（此值经过实际测试得到），然后放宽一定范围后作为一预定行程，若该控制器40读取到的数值超出该预定行程，则判断该传感器20损坏。

如图2所示，本发明第二实施例提供一种药液添加方法，其包括如下步骤：

s1：提供一储液罐、一传感器及一控制器，该储液罐存储一产品加工时所使用的药液，且该储液罐包括出液阀及进液阀。该出液阀用于控制该储液罐内的药液流入一个反应槽内。该进液阀用于控制一外围供液系统的药液流入该储液罐内。该传感器感测该储液罐内药液的液位。该控制器根据该传感器所感测的数据计算该储液罐的出液量及进液量。该控制器还存储该产品的生产批次。

s2：一人机交互模块基于用户操作选择添加方式，该添加方式包括手动添加及/或自动添加。

s3：若选择手动添加，则用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内，转入步骤s5。

具体的，如图3所示，该步骤s3还包括如下子步骤：

s31：该人机交互模块基于用户操作设置一药液添加量。

s32：用户手动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内。

s33：当该控制器检测到该储液罐的出液量达到该药液添加量时，自动关闭该出液阀。其中，该步骤s33还包括如下子步骤：实时读取该出液阀刚开启时该传感器的数值，计算出该储液罐内药液的初始体积；用该初始体积减去该用户设置的药液添加量，得到一个预计体积；当该储液罐内的剩余药液的体积等于该预计体积时，关闭该出液阀，完成药液添加。

s4：若选择自动添加，则用户需继续在该人机交互界面上选择添加模式，该添加模式包括定量添加及/或动态添加，然后该控制器根据所选择的添加模式自动开启该出液阀，使得该储液罐内的药液流入该反应槽内，转入步骤s5。

具体的，如图4所示，该步骤s4还包括如下子步骤：

s41：该人机交互界面基于用户操作选择添加模式。

s42：若选择定量添加，则该人机交互模块基于用户操作设置固定间隔批次及固定添加量（比如固定间隔批次为5，固定添加量为1升，则表示每间隔5个批次，就向该反应槽内添加1升的药液），该控制器根据该固定间隔批次及该固定添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。在本实施例中，一批产品代表3篮或4篮硅片，每一篮有100片硅片。

s43：若选择动态添加，则该人机交互模块基于用户操作设置动态批次区间、动态间隔批次及动态添加量（比如动态批次区间为100、200、300……，动态间隔批次为5、4、3……,动态添加量为1升、1.5升、2升……则表示前100批次内每间隔5批次添加1升药液，100－200批次内每间隔4批次添加1.5升药液，200－300批次内每间隔3批次添加2升药液等），该控制器根据该动态批次区间、该动态间隔批次及该动态添加量自动开启该出液阀进行药液添加，当添加完毕后自动关闭该出液阀。在本实施例中，一批产品代表3篮或4篮硅片，每一篮有100片硅片。

s5：该控制器记录并存储在对该反应槽进行药液添加过程中的数据，统计出各时间段（比如每小时、每天、每月及每年）内的药液消耗量。该步骤s5还包括如下子步骤：将该药液添加过程中的数据及/或各时间段（比如每小时、每天、每月及每年）内的药液消耗量以报表的形式显示在该人机交互模块上，便于工作人员进行查找；及/或将该药液添加过程中的数据及/或各时间段的药液消耗量以多种文档格式导出，便于进行数据分析。

s6：该人工交互界面显示该控制器所得的数据。

该药液添加方法还包括步骤：检测该储液罐是否能正常出液。具体的，该步骤还包括如下子步骤：当该反应槽需要添加药液时，在该出液阀开启后，每间隔一预定时间通过该传感器检测该储液罐内药液的液位，并将相邻两个预定时间间隔的液位进行比较，以判断该储液罐内药液的液位是否持续下降。若该储液罐内药液的液位没有处于持续下降中，则判断该储液罐不能正常出液并启动一报警系统进行出液报警，其故障原因包括：该出液阀损坏或出液管道堵塞等。

该药液添加方法还包括步骤：检测该储液罐是否能正常进液。具体的，该步骤还包括如下子步骤：实时检测该储液罐内药液的液位，当该储液罐内药液的液位过低，需要一外围供液系统进行供液时，开启该进液阀，每间隔一预定时间通过该传感器检测该储液罐内药液的液位，并将相邻两个预定时间间隔的液位进行比较，以判断该储液罐内药液的液位是否持续升高。若该储液罐内药液的液位没有持续升高，则判断该储液罐不能正常进液并启动一报警系统进行进液报警，其故障原因包括该进液阀损坏、进液管道堵塞或该外围供液系统出现故障等。若该储液罐不能正常进液，则会导致该储液罐不能及时给该反应槽补充药液，从而对产品的生产工艺产生影响。因此通过检测该储液罐是否能正常进液，能保证产品的生产工艺稳定可靠，提高产品良率。

该药液添加方法还包括步骤：当该储液罐不能正常进液而导致出现进液报警时，最大限度地保证该反应槽内药液的正常供给。具体的，该步骤还包括如下子步骤：当该储液罐不能正常进液时，检测该反应槽是否有药液添加的请求；若此时该反应槽有药液添加的请求，则先判断该储液罐内剩余的药液是否能满足该反应槽此次的药液补充；若能满足，则继续开启该出液阀，使得该储液罐向该反应槽添加药液；若不满足，则该储液罐继续等待该外围供液系统的药液补充。这样保证在出现进液报警后，该储液罐还能持续向该反应槽进行至少一次药液添加动作，从而留给工作人员更多的故障处理时间。

该药液添加方法还包括步骤：检测该传感器是否损坏。具体的，该步骤还包括如下子步骤：在该储液罐出液及进液的过程中，实时读取该传感器的数值，根据该传感器的安装位置提前定义好其在整个行程范围内运动时会达到的最大值和最小值（此值经过实际测试得到），然后放宽一定范围后作为一预定行程，若读取到的数值超出该预定行程，则判断该传感器损坏。

与现有技术相比，本发明的药液添加系统及方法，高精度、灵活且智能，能有效保证产品的生产工艺的稳定可靠，提升产品良率，降低产品返工率。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。