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    玻璃棉生產(chǎn)線由窯爐、成纖、固化爐及冷線成型等系統(tǒng)構(gòu)成。整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程較為復(fù)雜。同時(shí)，因使用液化氣和重油作為燃料，對(duì)安全的要求特別高，所以生產(chǎn)線對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)有很高的要求。基于和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列可編程控制器（PLC）的玻璃纖維自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用冗余結(jié)構(gòu)，能夠滿足安全性要求，其模擬量輸入輸出模塊和成熟的PID處理功能能夠充分滿足監(jiān)測(cè)、控制和管理需求，為玻璃制造行業(yè)提供了高性能、高可靠性、經(jīng)濟(jì)的解決方案。

    工藝簡(jiǎn)介

    玻璃纖維池窯拉絲是在坩堝法拉絲的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，多種原材料按不同比例混合均勻送入池窯熔化成玻璃液，玻璃液經(jīng)過(guò)澄清，降溫后流入支路上的鉑銠合金漏板。漏板上布滿了100～4000個(gè)的小孔，玻璃被拉絲機(jī)從這些小孔中拉出，即成玻璃纖維。

        

    玻璃原料的熔化工藝有多種，如坩堝熔化，池窯熔化、波歇爐熔化。國(guó)際主流工藝為池窯熔化。熔化部分的熱源，一般使用重油或天然氣，助燃風(fēng)為空氣和純氧。電助熔作輔助加熱手段，可提高池窯產(chǎn)量。

    節(jié)能方面，使用純氧助燃，可減少?gòu)U氣帶走的熱量達(dá)40%，另外，它也能大幅度的減少NOx的排放。目前多使用金屬換熱器和余熱鍋爐來(lái)回收熱量。

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    整個(gè)控制系統(tǒng)劃分為配料、池窯熔化和纖維成形三個(gè)分控站。控制對(duì)象有閥門、變頻器、電機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控中心兩臺(tái)操作員站計(jì)算機(jī)配置為冗余系統(tǒng)，通過(guò)冗余的環(huán)形工業(yè)光纖以太網(wǎng)絡(luò)與三個(gè)系統(tǒng)子站相連，通訊速率可以達(dá)到100Mbps。系統(tǒng)分控站與現(xiàn)場(chǎng)I/O分站通過(guò)冗余的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接，使系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體。

    1.監(jiān)控中心

    位于中央控制室內(nèi)，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)、打印機(jī)、不間斷電源（UPS）等設(shè)備組成，三臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)其中一臺(tái)作為工程師站，另外兩臺(tái)配置為冗余的操作員站，互為熱備。

    2.系統(tǒng)分控站

    系統(tǒng)分控站是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，完成全部的邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、系統(tǒng)通訊等功能。系統(tǒng)采用冗余的結(jié)構(gòu)配置，包括電源冗余、CPU冗余、通訊網(wǎng)絡(luò)冗余，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都不會(huì)造成系統(tǒng)的停機(jī)，最大限度地滿足系統(tǒng)穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行的需要。

    3.I/O子站

    借助和利時(shí)HOLLiAS LK大型PLC強(qiáng)大的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)I/O子站可以分布在不同的區(qū)域。I/O子站主要包括I/O控制機(jī)柜、通訊接口模塊、各種I/O模塊等。I/O子站不負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算等功能，只負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、信號(hào)接口等，并將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)傳送給各自的系統(tǒng)分控站，并負(fù)責(zé)接收來(lái)自系統(tǒng)分控站的設(shè)備指令，完成對(duì)設(shè)備的操作功能。

        

                                     圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    工藝流程控制

    池窯拉絲的自動(dòng)控制，從工藝角度看，分布在4個(gè)工段：配合料、池窯、通道、漏板。下面從這四個(gè)工段分別介紹。

    1.配合料部分

    對(duì)物料進(jìn)行稱重，精度可達(dá)0.1%。

    控制配料過(guò)程的順序及時(shí)序。

    2.熔化部分

    控制目標(biāo)為穩(wěn)定池窯的熱工參數(shù)。主要控制參數(shù)為：

    池窯火焰的空間壓力（窯壓）回路控制

    池窯火焰的空間溫度（窯溫）控制

    玻璃液位控制

    3.通路和漏板部分

                           

    通過(guò)控制石油液化氣LPG的調(diào)節(jié)閥，將玻璃液保持在成形所需要的溫度上。

    控制拉絲機(jī)的運(yùn)動(dòng)，將玻璃纖維從漏板中拉出。

    4.其他控制

    邏輯控制：主要包括設(shè)備的啟停、報(bào)警聯(lián)鎖，各PID的切手動(dòng)及輸出回零，池窯給料機(jī)小料倉(cāng)料位等。

    模擬量控制：燃油加熱，助燃風(fēng)放空流量，燃油的霧化風(fēng)比值控制。

    統(tǒng)計(jì)：各拉絲機(jī)的滿筒、總筒數(shù)、滿筒率等，燃料消耗。

    5.控制指標(biāo)

                            

    單元窯火焰空間溫度      ±3℃

    通路玻璃液溫度            ±1℃

    漏板溫度                     ±0.5℃

    玻璃液面                     ±0.3mm

    熔化部壓力                  ±2.0Pa

    系統(tǒng)特點(diǎn)

    1.順序控制與過(guò)程控制相結(jié)合

    水泥生產(chǎn)工藝設(shè)備復(fù)雜，既包括設(shè)備的啟停、報(bào)警聯(lián)鎖，池窯給料機(jī)小料倉(cāng)料位等控制，又具有燃油加熱、助燃風(fēng)放空流量、燃油的霧化風(fēng)比值控制等模擬量控制。LK大型PLC充分融合了PLC和DCS的特點(diǎn)，完全能滿足順序控制和過(guò)程控制的要求。相比DCS系統(tǒng)，具有更高的性價(jià)比。

    2.模擬量處理精度高

    玻璃纖維生產(chǎn)所用燃料是液化氣和重油，必須嚴(yán)格控制燃料和助燃風(fēng)的混合比例，任何比例失調(diào)都會(huì)造成工藝狀況的不穩(wěn)定，甚至?xí)斜ǖ奈ｋU(xiǎn)，所以系統(tǒng)對(duì)模擬量的輸入輸出，自控回路的精度都要求很高。LK大型PLC模擬量輸入輸出可達(dá)16位，精度為0.2%，同時(shí)系統(tǒng)集成了優(yōu)化的回路控制算法，完全滿足系統(tǒng)的控制需求。

    3.系統(tǒng)安全性高

    玻璃棉生產(chǎn)兼有連續(xù)生產(chǎn)和批次生產(chǎn)的特點(diǎn)：窯爐生產(chǎn)（玻璃液燒熔）是一個(gè)連續(xù)、不可間斷的過(guò)程，任何過(guò)程的中斷都有可能造成不可預(yù)測(cè)的后果和損失，所以系統(tǒng)對(duì)控制的可靠性要求很高。以LK大型PLC為主的控制系統(tǒng)具有防止誤操作、報(bào)警功能、邏輯聯(lián)鎖功能，保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。