一種全新的垂直攪拌器系統(tǒng)

陶洪洋+王磊+方璇

摘要浮法玻璃的均勻性是指浮法玻璃體的物理、化學(xué)性質(zhì)的一致性，它是衡量浮法玻璃優(yōu)質(zhì)與否的重要指標(biāo)。中國(guó)洛陽(yáng)浮法玻璃的均勻性缺陷相對(duì)國(guó)外產(chǎn)品還比較嚴(yán)重，這種缺陷制約著我國(guó)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃的生產(chǎn)和玻璃深加工的快速發(fā)展。在浮法玻璃生產(chǎn)中攪拌器被廣泛的應(yīng)用于提高浮法玻璃的均勻性。在浮法玻璃生產(chǎn)線上，卡脖處的垂直攪拌器具有對(duì)玻璃液流橫向攪拌的作用。本論文旨在闡述垂直攪拌器相對(duì)于老式水平攪拌器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)垂直攪拌器系統(tǒng)的安全系統(tǒng)進(jìn)一步的提高。

關(guān)鍵詞垂直攪拌器；均勻性；S7-200；安全；穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）12-0014-01

攪拌器螺旋槳葉對(duì)玻璃液生產(chǎn)流的機(jī)械攪拌來(lái)消除或降低窯內(nèi)自然均化不能克服的缺陷，保證進(jìn)入成形區(qū)玻璃液的溫度均勻性和化學(xué)均勻性，從而生產(chǎn)出光學(xué)性能和表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的浮法玻璃。這不僅僅是現(xiàn)代熔窯操作的需要，也是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的需要。但由于種種原因，國(guó)內(nèi)攪拌器在使用中沒(méi)能發(fā)揮其優(yōu)越性，普遍存在著運(yùn)行周期短、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高及嚴(yán)重影響生產(chǎn)等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，我公司近幾年研發(fā)設(shè)計(jì)出垂直攪拌器替代原先老式的水平攪拌器，采用西門子S7-200PLC、西門子觸摸屏和帶編碼器的西門子變頻器相結(jié)合的控制系統(tǒng)，從而玻璃液的均勻性更好，設(shè)備的穩(wěn)定安全性能更高。

1垂直攪拌器系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)水平攪拌器的優(yōu)越性

早期浮法玻璃廠采用的都是水平攪拌器，水平攪拌器在使用中有著明顯的不足，最明顯的體現(xiàn)就在于攪拌的玻璃液不夠均勻，直接影響到是否能生產(chǎn)處高品質(zhì)的玻璃，其次老式的控制是最直接的變頻器直接帶動(dòng)電機(jī)，使用一段時(shí)間（一般是18個(gè)月左右）后，維修率會(huì)逐漸的增加，因?yàn)橐话愦丝刂乒癜惭b在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，高溫的作業(yè)環(huán)境也是對(duì)維修人員的考驗(yàn)，同時(shí)直接影響生產(chǎn)。

鑒于老式水平攪拌器有著明顯的不足，本公司研發(fā)的垂直攪拌器系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其由過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP、可編程邏輯控制器（PLC）、帶編碼器模板的變頻器、人機(jī)界面四部分組成，為了清楚表達(dá)其結(jié)構(gòu)，按四部分?jǐn)⑹鋈缦隆?/p>

1）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP：過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP具有高速低成本，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。垂直攪拌器系統(tǒng)由通訊總線Profibus DP連接各個(gè)主、從站構(gòu)成，用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。除周期性數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)．診斷和報(bào)警處理。此電氣網(wǎng)絡(luò)使用帶屏蔽層的雙絞線電纜。RS 485接口使用電壓差分信號(hào)，所以它比4-20ma電流接口更抗干擾。

2）可編程邏輯控制器（PLC）：垂直攪拌器系統(tǒng)選用的西門子s7-200 PLC，在網(wǎng)絡(luò)中作為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，系統(tǒng)主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。S7-200PLC A/D、D/A轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換速度高；CPU運(yùn)算速度快；輸入/輸出點(diǎn)多、響應(yīng)快；通訊組網(wǎng)能力強(qiáng)；可靠性高，將CPU模塊，輸入/輸出IO模塊，通訊模塊高度集成一體，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使用方便，和S7-300PLC相比在價(jià)格上有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，可以同時(shí)充分滿足客戶的使用。

3）帶編碼器模板的變頻器：垂直攪拌器系統(tǒng)選用帶編碼器模板的MICROMASTER 440變頻器作為各攪拌電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。此變頻器特點(diǎn)是更高的技術(shù)性能和更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，且因使用編碼器模板，此調(diào)速系統(tǒng)使用了閉環(huán)編碼器反饋的控制方式，和常規(guī)的開(kāi)環(huán)變壓/變頻控制（V/f）相比這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力，速度控制的精度更高，速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善。

4）人機(jī)界面垂直攪拌器系統(tǒng)使用的人機(jī)界面是SIMATIC KTP600面板，此面板大小適中、高亮度和高對(duì)比度的顯示屏，從而極大地優(yōu)化了操作員控制和監(jiān)視。其前端防護(hù)等級(jí)為IP65/NEMA4、高抗振性，非常適合垂直攪拌器所處的工業(yè)環(huán)境。此面板通過(guò)Profibus進(jìn)行通訊，其被定義為本系統(tǒng)中工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的從站與PLC實(shí)時(shí)通訊。與常規(guī)使用按鈕和指示燈來(lái)進(jìn)行調(diào)速操作和監(jiān)視相比，使用此人機(jī)界面可以直觀的操控整個(gè)垂直攪拌器系統(tǒng)，更易于操作員操作和監(jiān)視。

2全新的控制系統(tǒng)

目前我們公司研發(fā)設(shè)計(jì)的垂直攪拌器，采用一個(gè)西門子MICROMASTER 440變頻器傳動(dòng)5個(gè)垂直攪拌螺旋槳，采用可靠廉價(jià)的西門子S7-200 PLC和KTP600觸摸屏控制變頻器的轉(zhuǎn)向速度和啟停，每個(gè)攪拌螺旋槳都配有獨(dú)立的水溫檢測(cè)和水流量檢測(cè)，在觸摸屏上可以設(shè)置一個(gè)水溫高報(bào)警點(diǎn)和水流量低報(bào)警點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)或多個(gè)實(shí)際的循環(huán)水溫度高于觸摸屏上設(shè)置的水溫報(bào)警點(diǎn)溫度或者水流量低于觸摸屏上設(shè)置的水流量報(bào)警點(diǎn)值時(shí)，觸摸屏上會(huì)立刻有報(bào)警顯示，同時(shí)電氣柜上紅色報(bào)警燈點(diǎn)亮，這就提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。通過(guò)S7-200PLC的USS協(xié)議，可以把變頻器的工作實(shí)時(shí)電流，工作頻率等相關(guān)參數(shù)在觸摸屏上讀取，更加的便捷。西門子PLC本身具有極高的可靠性，程序調(diào)試完畢，一般在短期的三五年內(nèi)不會(huì)有什么檢修問(wèn)題。

3垂直攪拌器的未來(lái)展望

垂直角攪拌器取代老式的水平攪拌器是一個(gè)趨勢(shì)，未來(lái)的電機(jī)同步性可能要求更嚴(yán)，預(yù)測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)器將取代現(xiàn)在的變頻器，同時(shí)所有的報(bào)警監(jiān)測(cè)點(diǎn)將通過(guò)PROFIBUS DP通訊，在中央控制室上位機(jī)上將顯示，未來(lái)的精度更高安全穩(wěn)定性更加完善。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展，對(duì)玻璃的需求，尤其是對(duì)優(yōu)質(zhì)浮法玻璃的需求越來(lái)越多，垂直攪拌器替代原先老式的水平攪拌器是一個(gè)趨勢(shì)，現(xiàn)代工控技術(shù)的發(fā)展方便了工藝要求，同時(shí)其可靠的安全穩(wěn)定性，讓操作人員使用的更加的放心安心。

參考文獻(xiàn)

[1]王承遇，陶瑛.玻璃表面處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]廖常初.西門子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)組態(tài)編程與故障診斷[M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]劉志海，李超.浮法玻璃工藝手冊(cè)[M].北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[4]趙景波.西門子S7-200[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

endprint