我国浮法玻璃工业的电气控制和自动化

我国浮法玻璃工业的电气控制和自动化

刘琪，王艳鹏

凯盛晶华玻璃有限公司 山东省德州市 253000

摘要：冷端是浮法玻璃生产线的切装工段，也是其自动化装备水平的最高体现。随着我国浮法玻璃行业的技术进步和产业结构的升级调整，冷端单体设备装备水平和自动化程度不断提高。大型化、多规格、高品质的生产需求和推进“两化融合”提高装备智能化和生产过程自动化的国家工业发展策略，对冷端控制系统的自动化和智能化程度提出了更高的要求。本文以浮法生产线冷端控制系统智能化改造为研究对象，应用数字化技术、工业网络技术、模糊模式识别技术和先进的自动控制手段给出了全方位的改造方案。

关键词： 电气自动化；浮法玻璃；发展趋势

随着我国平板玻璃产能的快速增长及产业结构的加速调整，电气自动化在玻璃行业的发展中发挥着越来越重要的作用。电气自动化在玻璃行业的应用轨迹与工艺路线、设备制造、生产流程和组织方式密切相关，它对生产优质玻璃，节能减排，降低玻璃成本，提高企业竞争力等具有重要而长远的意义。

1. 浮法玻璃生产中电气自动化应用现状

浮法玻璃熔窑、锡槽以及退火窑三大热工生产设备中都有自动控制技术的应用，主要体现在采用计算机分布式控制系统对生产设备进行集中操作管理和分布控制。部分浮法玻璃企业引进了计算机联网监控系统，通过利用计算机网络技术 对玻璃工厂的信息化监控管理，将工厂的监控视 频系统与生产信息管理系统融合在一起，实现了对工厂生产的远程控制与管理。自动化控制技术的应用，可将玻璃生产中的“三大热工”的操作人员缩减为约回5人／班。个别大集团中多生产线模 式的玻璃厂，“三大热工”每班操作工仅8人，达到降低人工生产成本的目的。我国浮法玻璃生产的自动化控制设备及其配置水平，与发达国家相比还有一定差距。主要表现在：（1）生产控制策略不够全面系统。浮法玻 璃的生产工序衔接十分紧密，要想实现订单与原 材料直接挂钩的同时井确保产品质量，则不能再 强调热端和冷端的“前后主次”关系，而是应该 依据冷端的订单目录，合理安排热端的生产投人，降低产品库存，井有的放矢地安排生产计划。目前，很多企业由于对生产过程中一些参数 控制标准认识不够，导致控制的标准出现了偏 差，影响了产品的生产进度和生产质量。而这也是由于生产企业对浮法玻璃生产工艺缺乏全面且系统的考虑所导致的。（2）控制策略与算法亟待改进。由于其非线性和时变参数十分明显的特征，浮法玻璃生产三大热工设备（熔窑、锡槽、退火窑）的控制是一个十分复杂的研究课题。例如，即便是在窑炉 结构已经稳定的状态下，玻璃液的熔化质量与熔 窑的温度、燃烧状态、窑炉内的实时压力、火焰方向和液面的变化以及废气中余氧含量等有着完全非线性且十分紧密的联系。

二、集散控制系统的应用

1、集散控制系统。DCS是对生产过程进行集中管理和分散控制的计算机控制系统。DCS由集中管理、分散控制和通信网络三大部分组成。工程师站和操作员站进行集中管理．控制站实施控制，站间以通信网络为框架实现互联。DCS的组态主要是指应用软件组态，其主要内容包括图形软件组态、控制算法软件组态和实时数据库的生成。图形组态软件的生成方法目前有两种。一种是利用专用DCS图形组态生成软件。该软件可以生成一个下装到操作员站的文件，它保存每一幅画面的显示信息，包括背景画面信息、动态点信息和子图信息．另一种方法是在WINDOWS环境下借助工具软件来实现的．这样生成的画面美观大方，图形编制简单，容易实现动态画面．控制算法组态软件的生成方法目前也有两种。一种是模块宏方法，另外一种是将各控制算法编成各自独立的可以反复调用的功能模块，对应每一模块有一定的数据结构，该数据结构定义了该控制算法所需的各个参数。因此。只要确定了参数，也就确定了控制算法．实时数据是DCS最基本的资源。在生成实时数据库时，通常要分别生成控制站和操作员站上的记录文件．还有一个索引文件。

2、工业PC机(IPC)的兴起与应用。IPC能在短短的几年内迅速在工拉领域占据一席之地，无疑与个人计算机的高速发展分不开．计算机述度的大幅度提高．控制与显示能在同时完成，使得PC机应用于工业控制成为可能。回顾我国工控业的发展过程，在80年代中后期，随着STD工控机的开发应用，计算机在工业的许多领域被推广应用达到高潮．然而好境不长。进入90年代．STD机开始走下坡路，究其原因，一是STD机毕竟是半成品．由于用户对计算机缺乏了解，难阻直接使用，二是产品开发者被一对的繁荣所迷惑，不能正确对待产品出现的问题，结果眠看着市场一天天萎缩。此时个人计算机正高速发展，普及率越来越高．大部分用户或多或少的掌握了使用方法．这样当IPC出现在中国市场上时，因其使日渐方便．又能很好地解决显示、报警和打印等问题，因而受到用户的欢迎。但我们必须清醒地认识到．IPC机就其结构本身而言．属于DDC控制系统．危险集中．不适合构成中型以上的控制系统．由于其最大优点就是能集控制与显示为一体，因而以构成小型单机系统为理想。

3、现场总线系统(FCS)。现场总线系统是当今自动化领域技术发展的热点之一．被誉为自动化领域的计算机局域网．它的出现标志着工业控制技术领域又一新时代的开始。现场总线系统目前国际上尚无权威的定义，但是它的含义已经给各界有了一个比较明哳的认识。概括地说。现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也称为开放式、数字化、多点通信的低层控制网络。它可将下位变送器与控制系统相连接。甚至可将PID控制模块植入变送器或执行器中，将调节功能下放到现场仪表中．减少了I／O模块，节省了110装置和装置室的空间，减少大量电缆。此外，由于没有D／A和A／D的转换，提高了精度。

三、工业电气自动化在玻璃工厂应用的发展趋势

尽管我们在玻璃生产过程中应用了大量的自动化技术，并以此为特征，使得浮法玻璃技术取得了重大的技术进步，但我们仍应清醒地意识到在我们的行业中仍然存在以下问题：①能源结构不合理，二次能源利用还不够充分，能耗高。②高效、低耗、污染少的绿色清洁生产还有很漫长的路要走。③高质量产品的生产在淘汰落后工艺装备以及优化流程和工艺装备方面还受条件制约。同时，生产管理系统的作用还没有发挥出来，如何将浮法玻璃生产过程中相对独立的几个过程有效协调统一，综合运用运筹学、专家系统和流程仿真等技术实现对生产的物流跟踪、质量跟踪控制、能量消耗跟踪、设备预维护等方面还需做大量的工作。在生产管理中也应该能够采用计算机全流程模拟，实现以科学为基础的设计和制造。采用计算机仿真技术、多媒体技术和计算力学技术，对生产线进行流程离线仿真和在线集成模拟，从而实现生产组织优化、生产流程优化。除了上面提到的过程控制，生产管理控制以外，企业的信息化系统建设也同等重要。随着信息化社会的不断进步以信息化带动工业化成为共识。

冷端设备在玻璃的生产过程中起着至关重要的作用。提高玻璃的生产效率与品质，在很大程度上需要从生产线冷端设备方面进行升级与改良。在升级与改良的过程中，除了要对设备自身的缺陷进行改进外，还可以从产品的缺陷以及生产过程中存在的问题方面进行改进，提高设备改进的针对性与有效性，促进国产的冷端成套设备不断改进。

参考文献

【1】王健，姜爱国．工业电气自动化在浮法玻璃工厂的应用［J］．玻璃，2009， 36（12）：33－36．

【2】陶迁辉，韩尚峰，胡鸣东等．一种安全通用的“互联网＋电气自动化”工业互联网应用方法［J］．工业控制计算机，2020，33（02）．