我國是世界最大的平板玻璃生產(chǎn)國,目前約占全球產(chǎn)量的40%。全國共有平板玻璃企業(yè)240多家,至2008年底全國共有153條浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn),浮法玻璃占平板玻璃總量的 84.56%。隨著(zhù)我國平板玻璃產(chǎn)能的快速增長(cháng),國內市場(chǎng)競爭加??;我國浮法生產(chǎn)技術(shù)和裝備水準的提高,對電氣自動(dòng)化設備控制精度、可靠性也提出了較高的要求。
隨著(zhù)我國玻璃工業(yè)走向國際化,對電氣自動(dòng)化產(chǎn)品和技術(shù)也提出了國際化的要求。一方面,國內浮法玻璃企業(yè)承接國外玻璃項目,國外用戶(hù)會(huì )對自動(dòng)化產(chǎn)品提出國際化的要求;另一方面,國外玻璃企業(yè)在我國投資設廠(chǎng),帶來(lái)了國際上先進(jìn)的電氣自動(dòng)化設備和技術(shù),為國內玻璃企業(yè)提高電氣自動(dòng)化設備和水準提供了示范樣板。
我國的浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)和電氣自動(dòng)化水準已經(jīng)有了較大的提高。從原料、熔制、成形、退火、冷端各工序的電氣自動(dòng)化現狀進(jìn)行分析。
原料配置目前高級玻璃的配料成套技術(shù)多採用國外的技術(shù),著(zhù)名的國外成套供應商有德國EME公司、ZIP公司和芬蘭RautePrecision公司,多用于高端的玻璃生產(chǎn)線(xiàn)。例如:洛玻的超薄玻璃線(xiàn)和浙江巨石的玻纖線(xiàn),採用了EME的技術(shù)和西門(mén)子的控制設備;南玻、臺玻、明達、福耀等多條浮法線(xiàn)採用了芬蘭RautePrecision公司的技術(shù)。這些技術(shù)和設備均符合歐洲、美洲、國際電工的認證標準,所以得以順利在全球推廣、銷(xiāo)售。這些技術(shù)在我國的使用,極大地提高了浮法玻璃的配比品質(zhì),提高了產(chǎn)品等級。當然,隨著(zhù)我國自主研發(fā)水平的進(jìn)步,原料輸送、儲存、稱(chēng)量、混合、控制和品質(zhì)監控的整體電氣自動(dòng)化技術(shù)和設備已經(jīng)接近世界水準。據瞭解,我國自主開(kāi)發(fā)的電子稱(chēng)重系統的動(dòng)態(tài)精度達到1/1000以上,靜態(tài)精度達到1/2000以上,已經(jīng)在國內外的一些浮法線(xiàn)上使用。
三大熱工設備(即熔窯、錫槽、退火工段)
控制系統現在多採用的控制系統有西門(mén)子的PCS7和PLC系統;EMERSON屬下原Fisher-Rosemount的DeltaV系統;ABB的Infi90、Freelance2000、Indus-triallT (AC800F); Honeywell的TDC3000、TPS;Foxboro的I/ASeries等;國產(chǎn)的DCS為Hollysys的HS1000、HS2000、MACS、MACS SmartPro (FCS)。隨著(zhù)現場(chǎng)匯流排技術(shù)的快速發(fā)展。我國匯流排標準委員會(huì )于2002年批準了Profibus-DP是我國的行業(yè)設計標準,2006年11月批準ProfiNet匯流排為我國匯流排標準。這為匯流排技術(shù)在我國的普及和推廣提供了技術(shù)依據和設計標準依據,必將極大地推動(dòng)我國控制系統在匯流排上的應用,也提高了系統的可靠性和資料互換性。同時(shí),也對我國其他電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的匯流排界面提供了匯流排標準,有利于產(chǎn)品的匯流排相互通訊,提高了電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的智慧性。目前國產(chǎn)的電氣自動(dòng)化產(chǎn)品很少具有匯流排通訊介面,應該加強這方面的技術(shù)進(jìn)步。同時(shí),有些自動(dòng)化公司基于自己的DCS系統,開(kāi)發(fā)了針對玻璃生產(chǎn)要求的控制系統軟體,做得較好的有西門(mén)子PCS7系統,專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)有集成于PCS7的玻璃控制、分析、診斷軟體,使得PCS7在全球的玻璃生產(chǎn)線(xiàn)上得以普及使用。
目前,就玻璃工藝工程數學(xué)模型與仿真優(yōu)化控制軟體而言,特別是玻璃熔窯的專(zhuān)家控制軟體,國內外專(zhuān)家都在積極研發(fā)。玻璃熔窯不僅是玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵部位,同時(shí)也是能耗最大的部分。通過(guò)專(zhuān)家控制軟體的應用,對提高窯爐的熔化率、提高玻璃質(zhì)量、延長(cháng)熔齡、降低能耗、減少二氧化硫的排放都有著(zhù)重要意義。實(shí)現最佳的燃燒控制是各生產(chǎn)廠(chǎng)家借助于先進(jìn)的DCS系統所追求的一個(gè)目標。它不僅有良好的經(jīng)濟效益,也有巨大的社會(huì )效益。在這方面國外的一些廠(chǎng)家起步早,做得較好。如捷克的GS公司、荷蘭的TNO玻璃集團、德國的UAS公司、STG公司等。它們在國外的浮法生產(chǎn)線(xiàn)上都有成功應用的實(shí)例。捷克的GS公司的ESIII專(zhuān)家控制已在洛玻集團的一條電子玻璃生產(chǎn)線(xiàn)取了成功的應用,控制效果顯著(zhù)。國內的廠(chǎng)家目前已認識到這方面產(chǎn)生的效益,多個(gè)廠(chǎng)家已開(kāi)始了這方面的應用探索。這是一個(gè)非常好的開(kāi)端,以后各玻璃生產(chǎn)廠(chǎng)家必將由現在的注重硬體裝備轉變?yōu)檐浻搀w并重。
電加熱在錫槽和退火窯上需要使用電加熱,也就需要使用電加熱控制器、干式變壓器及加熱元件等。目前,在高可靠性、高精度要求下,使用的電源調功器產(chǎn)品多為德國AEG電源系統公司的Thyro-P或Thyro-A產(chǎn)品。AEG調功器在我國眾多浮法玻璃線(xiàn)中得到了成功使用和驗證,以其良好的、獨特的控制特性及高可靠性、高精度,贏(yíng)得了廣泛贊譽(yù)。隨著(zhù)其獨資企業(yè)——皓尚(北京)電源系統有限公司的成立,將全權負責德國AEG電源系統公司調功器產(chǎn)品在我國的銷(xiāo)售、服務(wù)、技術(shù)支援、培訓、維修等業(yè)務(wù)。國產(chǎn)調功器產(chǎn)品有很多,但良莠不齊。值得一提的是,有些浮法玻璃廠(chǎng)商為了圖便宜,一味使用質(zhì)次架低的調功器產(chǎn)品,有時(shí)調功器的不可靠造成產(chǎn)品的品質(zhì)受到影響,可以說(shuō)是得不償失。目前國內調功器產(chǎn)品的缺點(diǎn)是易擊穿、精度低、可靠性差、沒(méi)有匯流排通訊等。干式變壓器總體來(lái)說(shuō),不太令人滿(mǎn)意,主要體現在精度低、磁通量較高、諧波多、體積大等。
全自動(dòng)拉邊機這種裝備目前已實(shí)現了國產(chǎn)化,國內已有兩三個(gè)廠(chǎng)家能夠量化生產(chǎn),其控制精度及設備的整機穩定性比初期已有很大的提高。如洛玻集團西科玻璃自控裝備有限公司生產(chǎn)的全自動(dòng)懸掛式全自動(dòng)拉邊機已裝備了多條國內高檔浮法玻璃及電子玻璃生產(chǎn)線(xiàn)并實(shí)現了出口。它採用機械部分在國內加工,控制系統多採用西門(mén)子的PLC和TP觸摸屏進(jìn)行全自動(dòng)控制,其整機自動(dòng)化程度和控制精度已完全替代了進(jìn)口產(chǎn)品。全自動(dòng)拉邊機的使用大大地提高了玻璃成型工段的生產(chǎn)效率,提高了玻璃的品質(zhì)和生產(chǎn)穩定性。這一點(diǎn)在大噸位浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)上表現得尤為明顯。
錫液攪拌裝置和扒渣機這種裝置主要是利用直線(xiàn)電機所產(chǎn)生的電磁力來(lái)推動(dòng)錫槽中的錫液按預先規定方向緩慢流動(dòng),均衡攪拌錫槽中的錫液溫度;從而使得錫槽里的高溫區域的錫液與低溫區域錫液的溫度保持均勻一致,減少了錫液中的溫度差,消除了玻璃的厚薄不均和翹曲現象;使得玻璃成型后的平整均勻,從而提高玻璃的成型品質(zhì)。扒渣機則在專(zhuān)用設計的擋灰設施作用下,將錫液表面的錫灰集中在出灰口而扒出。這兩種裝備的使用,大大減少了玻璃在成型時(shí)的缺陷,提高了成品率,它已經(jīng)成為現代浮法玻璃線(xiàn)的必配裝置。國內主要的直線(xiàn)電機和扒渣機供應商有洛玻集團洛陽(yáng)西科玻璃自控裝備有限公司和秦皇島玻璃工業(yè)研究設計院秦海窯業(yè)公司等。
工業(yè)監控和變送器目前高端浮法線(xiàn)錫槽內部的工況監控多採用國外的高精度內窺式攝像頭,如德國SVA公司的內窺式監控系統在國內多條浮法線(xiàn)上應用效果很好。它與全自動(dòng)拉邊機相互配合使用,能夠很好地監視拉邊機頭的壓邊及運轉情況,同樣也能很好地觀(guān)察槽內玻璃帶的狀況。國內也有一些公司生產(chǎn)內窺式攝像頭,但它們在浮法玻璃生產(chǎn)應用的可靠性方面有待于進(jìn)一步觀(guān)察。變送器包括壓力、流量、分析儀和溫度等,目前使用的壓力和流量變送器多採用國外的變送器,特別是微差壓的測量。例如:Rosemount、Yokowaga、Siemens等公司的產(chǎn)品;氧量分析儀國內、國外均有生產(chǎn),國內的一般也能滿(mǎn)足要求;溫度感測器多採用國內的熱電偶,精度和可靠性均可滿(mǎn)足要求。但是國內的變送器在通訊和智慧化方面仍需改進(jìn),以滿(mǎn)足將來(lái)匯流排和高精度的要求。
低壓電器現在大多數浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)使用的低壓電器為ABB、Siemens、Schneider等國外著(zhù)名公司的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品大部分已經(jīng)在國內組裝或生產(chǎn),價(jià)位適中。當然,國內的許多低壓電器產(chǎn)品品質(zhì)也已得到極大地改善和提高,相信會(huì )有機會(huì )得到大量的使用。電器柜國外需要CE或UL認證,所以出口的專(zhuān)案,一定要使用符號要求的產(chǎn)品,避免麻煩。目前,上海威圖柜和蘇州施耐德柜有CE認證,可以使用。
冷端設備冷端是整個(gè)浮法玻璃生產(chǎn)自動(dòng)化程度最高的工段。在現代浮法玻璃的生產(chǎn)中,要求冷端工段能實(shí)現線(xiàn)上玻璃缺陷自動(dòng)檢測、打標、優(yōu)化切割、跑偏跟蹤、速度提升、多規格的縱分、自動(dòng)轉向和自動(dòng)堆垛。碎玻璃系統實(shí)現供料、給料的全自動(dòng)連鎖控制,確保碎玻璃不落地。
自動(dòng)缺陷檢測系統在電腦控制下以圖像識別與處理技術(shù)對玻璃帶進(jìn)行連續的全自動(dòng)缺陷檢測,并對缺陷進(jìn)行分類(lèi)標識。該系統與自動(dòng)打標設備通訊,打標機可根據其對玻璃的判燈信號,在玻璃板表面噴上相應的玻璃等級標志。自動(dòng)缺陷檢測系統與切割控制系統連接,可實(shí)現切割控制系統對玻璃板的優(yōu)化切割控制,提高成品率。切割控制系統具有人機界面及上位控制系統,主要對測量、縱切、橫切、橫掰加速及掰邊等控制系統進(jìn)行協(xié)調控制與管理。切割壓力無(wú)極調節,很好地適應多種厚度玻璃的切割。在這一領(lǐng)域具有整套先進(jìn)技術(shù)和裝備的當屬德國格林策巴赫(Grenzebach)公司。目前國內多條新建高端浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)冷端整套引進(jìn)該公司的技術(shù)和設備,功能完善、自動(dòng)化程度很高,設備的穩定性可靠性也很高,大量地壓縮了冷端工段的生產(chǎn)人員,提高了產(chǎn)品品質(zhì)和總的成品率。當然不少廠(chǎng)家則選擇自動(dòng)缺陷檢測系統、打標機及橫切割機採用引進(jìn)設備,其余設備進(jìn)行國內配套,這有利于壓縮建設投資并保證相當的先進(jìn)性。
隨著(zhù)國內浮法玻璃工業(yè)的長(cháng)足發(fā)展,近年來(lái)國內的設備制造商在冷端設備的制造中進(jìn)步很快,從自動(dòng)缺陷檢測裝備到最末端的自動(dòng)堆垛設備都有較好的國產(chǎn)化設備,部分設備已實(shí)現了出口。但這些裝備分散在不同的廠(chǎng)家中,各加有各家的優(yōu)勢。就單機設備而言,如含原板寬度、斷板檢測及測長(cháng)髮訊裝置的玻璃線(xiàn)上切割設備,其切割精度和自動(dòng)控制已達到國際領(lǐng)先水準;立式、水準式大中板玻璃堆垛機的定位精度、堆垛規格、堆垛週期都能滿(mǎn)足多種厚度玻璃生產(chǎn)的要求。