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1、全国性建材科技期刊玻璃2 0 0 4 年第4 期总第1 7 5 期 水平钢化玻璃生产线的P L C 全自动控制 杜振惠 ( 山西省工业设备安装公司侯马市0 4 3 0 0 3 ) 摘要介绍了一套平板玻璃水平钢化生产线全程P L C 控制系统，阐明了该系统的优越性，给出了系统框图及 P L c 程序流程。 关键词钢化玻璃P L C 变频调速器人机界面 1 引言 平板玻璃的物理钢化是将玻璃加热到指定温度 后，采用冷却介质快速冷却的过程，其工艺过程如 图1 所示，前处理后的普通平板玻璃经上片辊道输 送进加热炉，在炉中由加热辊道带动其往复摆动， 均匀加热至工艺温度后送入风栅辊道用强风淬冷， 再经定时冷
2、却后，送至卸片辊道，即完成一个周期 的生产过程。 风栅 图1水平钢化玻璃生产线工艺示意图 目前，国产水平钢化玻璃生产线的电气控制系 统经过多年发展已日趋成熟，从传统的单回路过程 控制仪表、定时器、继电器逻辑控制，过渡到工控 机、P L C ( 可编程控制器) 控制或二者结合的混合 控制。P L C 以其可靠性高、价格低、编程简单、 安装维护方便等特点，深受业界人士欢迎，被广泛 应用于冶金、机械、纺织、化工、建材等恶劣环境 的工业现场。我们经过长期的摸索和实践，提出了 一套全P L C 控制系统并成功应用于平板玻璃钢化 2 8 生产线。 2 系统特点及硬件构成 系统采用P L C 为中心控制器，
3、完成对温度、 速度等参数的计算和输出、系统运动的时间顺序逻 辑控制、以及状态、报警显示等任务。多路温控模 块采集现场2 4 路温度( 可扩展到9 6 路) ，并通过 P L C 对各路温度进行P I D 输出控制。在加热辊道 和风冷辊道上各安装一个旋转编码器，以检测玻璃 在炉体内和风栅辊道上的运动位置，确保玻璃在整 条生产线上的运动定位准确；系统的操作控制、实 时数据的采集和动作过程的监视、各种参数的显示 和设定，由挂接在P L C 上的人机界面来实现。系 统硬件结构如图2 所示，主要由下列组件构成： 图2系统硬件结构图 ( 1 ) F B - 4 0 M C 为永宏P L C 基本单元，执行
4、系 统及用户程序，是系统的核心，F B _ 2 4 E Y T 用于扩 万方数据 www.PLC 全国性建材科技期刊玻璃2 0 0 4 年第4 期总第1 7 5 期 展其输出点； ( 2 ) F B - D T B R 为永宏P L C 的通信适配器，在 本系统中的主要作用是在计算机一P L C 通信系统 中交换信息( 通过计算机下载程序、调试及监控 P L C ；人机界面H M I 与P L C 交换信息) ，并在多 P L C 主从通信中构成n ：n 网络时作为网络适配器 以及用于实现P L C 与多台变频调速器的连网。 ( 3 ) F B 一4 A K 2 4 为永宏P L C 专用温控
5、模块，可 直接采集多达2 4 路温度数据，经P L C 基本单元 F B 一4 0 M C 实现2 4 路( 可扩展到9 6 路) P I D 温度 控制； ( 4 ) 人机界面( H M I ) 为日本D i g i t a lG P 5 7 7 R 1 0 英寸S T N 彩色触控屏，它通过F K D T B R 的 P o r t 0 同P L C 进行数据交换，实现系统温度、运动 速度等参数的显示和设定，并取代以往电控柜操作 面板上数量众多的开关、按钮、指示灯及柜内大量 的中间继电器和导线，所有操作都可在触控屏中的 操作单元上完成，其应用在本系统中的优点尤为突 出，实现了人机信息交换的
6、人性化。 ( 5 ) V F p M 为台达变频调速器，性能优越、 价格便宜，具备M o D B U S 功能。永宏P L C 支持 M O D B U S R T U 通信协议，利用F B D T B R 的 P o r t l 与三台V F n M 变频器通信，实现对上片台、 加热炉、风冷3 台电机的运动控制。 3P L C 程序设计 采用W i n P r o l a d d e r 6 o 进行P L C 梯形图编程， 主要程序流程如图3 所示，下面就程序的几个主要 特点作简要介绍： ( 1 ) 系统上电开始加热时，可根据情况采取阶 梯式升温或一步直接升温。所谓阶梯式升温，即先 以2
7、0 0 为温控目标，等全部加热区的温度都达到 2 0 0 后再自动将温控目标上调到3 0 0 ，以此类 推，直到达到钢化玻璃生产工艺温度( 7 0 0 左 右) 。一般在加热炉为冷态( 如炉温在2 0 0 以下) 时，采用此升温方式。反之，在加热炉长时间保持 热态( 如炉温在2 0 0 以上) ，为提高生产效率， 可采取一步直接升温，即直接将温度目标调到工艺 温度。 图3P L C 程序流程图 ( 2 ) 在P L C 和H M I 程序中设计有“工艺选 择”功能，即只要按下代表玻璃厚度种类的按键， 如“4m m ”键、“6m m ”键、“1 2m m ”键等，系 统就会自动调出对应的各区设定
8、温度、加热时间、 冷却时间等工艺参数。 ( 3 ) 通过永宏P L C 特有的M O D B U S 功能指 令，可准确无误地按每台变频器预先设置好的通信 地址，方便地将H M I 预设的控制三台电机变频器 的运行参数传达给每台变频器，实现对变频器的通 信控制。 ( 4 ) 系统具有变频器( 电机) 故障报警、超温 ( 下转第3 1 页) 2 9 万方数据 www.PLC 全国性建材科技期刊玻璃2 0 0 4 年第4 期总第1 7 5 期 轻则导致玻璃的光学变形角发生变化，重则导致玻 璃中微气泡出现；锡槽成形区前、后的冷却水 包冷却效果的波动，在超薄或超厚玻璃生产期间， 一方面会引起锡槽的成形
9、区温度波动，进而造成玻 璃厚度和厚薄差发生变化，另一方面，会引起锡槽 出口温度和锡液回流发生变化，造成薄玻璃的沾 锡、划伤、下表面小炸口、厚玻璃压裂等缺陷； 特别在超薄玻璃生产期间，锡槽拉边机和直线电机 的冷却效果出现波动，则会引起玻璃带在成形阶段 的横向温差加大，造成退火阶段难以解决的边部翘 曲，严重影响玻璃的质量等级。 因此、循环冷却水恒温控制，是浮法生产辅助 设备系统运行稳定和工作区域温度制度稳定的基 础，是保证超薄或超厚浮法玻璃生产精细化控制的 前提。 3 循环冷却水系统恒温控制 我们对现有的循环水冷却系统进行局部改造 ( 见图2 ) ，加装一套冷水池水温控制系统，使得冷 水池中的水温
10、具有可控性，进而使进入浮法线的冷 却循环水达到温度相对恒定的工艺要求，保证参与 工艺控制的水冷型辅助设备具有相对稳定的冷却效 果。 如图2 示，在出自热水池并经热水泵加压的 热水进冷却塔前，增加一路旁通，在旁通管道上安 装电磁阀；在冷水出口管装一只温度计，用来测量 冷水池出口温度，此温度既为生产用水温度，也为 调节水温的参考值。在冷水池内装一只热电阻温 度计，根据冷水池出口水温情况，在调节仪表上设 定一水温调节值，通过测量冷水池内的水温温度与 设定值自动进行比较产生一个偏差值，此差值即为 调节量，经过调节仪表内部P I D ( 比例、积分、微 分) 运算，输出4 2 0m A 的标准信号给伺服
11、放大 器，驱动执行器带动调节阀来调节直接流进冷水池 内的热水，以达到调节冷水池的出口温度。该系统 的关键主要在于：通过热水旁通管路上电磁阀的开 启，达到冷水池水温的相对恒定控制。 图2 循环冷却水恒温控制原理图 4 效果与结论 通过我们进行完善改进的循环水恒温控制系 统，在国内某厚玻璃生产线和超薄玻璃生产线使用 后，效果非常好，不仅保证了厚玻璃生产线在生产 1 5 2 5m m 时工艺控制稳定，而且解决了超薄玻 璃容易出现的厚度波动、厚薄差变化、翘曲波动等 缺陷，为企业赢得了较好的经济效益和社会效益。 由于该系统具有设计简单、改装方便、成本较低等 特点，在国内浮法玻璃生产线( 特别在工艺要求较
12、 为严密的生产超薄或超厚浮法玻璃的生产线上) ， 具有很好的推广应用价值。 ( 上接第2 9 页) 报警、断线断偶报警、通信出错报 警等提示功能。 4结语 该系统已成功应用于多条平板玻璃水平钢化生 产线，运行良好，性能稳定，满足了平板玻璃水平 钢化生产的要求，深受用户好评。该系统可广泛推 广应用于中空玻璃、夹层玻璃、制镜玻璃等深加工 玻璃自动生产线。 3 1 万方数据 www.PLC 水平钢化玻璃生产线的PLC全自动控制水平钢化玻璃生产线的PLC全自动控制 作者：杜振惠， DU Zhen-hui 作者单位：山西省工业设备安装公司,侯马市,043003 刊名： 玻璃 英文刊名：GLASS 年，卷(期)：2004,31(4) 被引用次数：1次 引证文献(1条)引证文献(1条) 1.王静美.伍先民 基于模糊免疫PID的钢化炉温度控制系统设计期刊论文-玻璃 2009(6) 本文链接：http:/ www.PLC