我國平板玻璃電氣自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析

    我國是世界較大的平板玻璃生產(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，浮法玻璃占平板玻璃總量的 84.56%。隨著我國平板玻璃產(chǎn)能的快速增長，國內(nèi)市場競爭加��；我國浮法生產(chǎn)技術(shù)和裝備水準(zhǔn)的提高，對電氣自動(dòng)化設(shè)備控制精度、可靠性也提出了較高的要求。 

    隨著我國玻璃工業(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(nèi)浮法玻璃企業(yè)承接國外玻璃項(xiàng)目，國外用戶會(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(shè)廠，帶來了國際上先進(jìn)的電氣自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)，為國內(nèi)玻璃企業(yè)提高電氣自動(dòng)化設(shè)備和水準(zhǔn)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(zhǔn)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(xiàn)狀進(jìn)行分析。 

    原料配置目前高級(jí)玻璃的配料成套技術(shù)多採用國外的技術(shù)，著名的國外成套供應(yīng)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。例如：洛玻的超薄玻璃線和浙江巨石的玻纖線，採用了EME的技術(shù)和西門子的控制設(shè)備；南玻、臺(tái)玻、明達(dá)、福耀等多條浮法線採用了芬蘭RautePrecision公司的技術(shù)。這些技術(shù)和設(shè)備均符合歐洲、美洲、國際電工的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，所以得以順利在全球推廣、銷售。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(jí)。當(dāng)然，隨著我國自主研發(fā)水平的進(jìn)步，原料輸送、儲(chǔ)存、稱量、混合、控制和品質(zhì)監(jiān)控的整體電氣自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)接近世界水準(zhǔn)。據(jù)瞭解，我國自主開發(fā)的電子稱重系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度達(dá)到1/1000以上，靜態(tài)精度達(dá)到1/2000以上，已經(jīng)在國內(nèi)外的一些浮法線上使用。 

    三大熱工設(shè)備（即熔窯、錫槽、退火工段） 

    控制系統(tǒng)現(xiàn)在多採用的控制系統(tǒng)有西門子的PCS7和PLC系統(tǒng)；EMERSON屬下原Fisher-Rosemount的DeltaV系統(tǒng)；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)。隨著現(xiàn)場匯流排技術(shù)的快速發(fā)展。我國匯流排標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)于2002年批準(zhǔn)了Profibus-DP是我國的行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2006年11月批準(zhǔn)ProfiNet匯流排為我國匯流排標(biāo)準(zhǔn)。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(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，必將極大地推動(dòng)我國控制系統(tǒng)在匯流排上的應(yīng)用，也提高了系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)該加強(qiáng)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(tǒng)，開發(fā)了針對玻璃生產(chǎn)要求的控制系統(tǒng)軟體，做得較好的有西門子PCS7系統(tǒng)，專門開發(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)線上得以普及使用。  

    目前，就玻璃工藝工程數(shù)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家控制軟體，國內(nèi)外專家都在積極研發(fā)。玻璃熔窯不僅是玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵部位，同時(shí)也是能耗較大的部分。通過專家控制軟體的應(yīng)用，對提高窯爐的熔化率、提高玻璃質(zhì)量、延長熔齡、降低能耗、減少二氧化硫的排放都有著重要意義。實(shí)現(xiàn)較佳的燃燒控制是各生產(chǎn)廠家借助于先進(jìn)的DCS系統(tǒng)所追求的一個(gè)目標(biāo)。它不僅有良好的經(jīng)濟(jì)效益，也有巨大的社會(huì)效益。在這方面國外的一些廠家起步早，做得較好。如捷克的GS公司、荷蘭的TNO玻璃集團(tuán)、德國的UAS公司、STG公司等。它們在國外的浮法生產(chǎn)線上都有成功應(yīng)用的實(shí)例。捷克的GS公司的ESIII專家控制已在洛玻集團(tuán)的一條電子玻璃生產(chǎn)線取了成功的應(yīng)用，控制效果顯著。國內(nèi)的廠家目前已認(rèn)識(shí)到這方面產(chǎn)生的效益，多個(gè)廠家已開始了這方面的應(yīng)用探索。這是一個(gè)非常好的開端，以后各玻璃生產(chǎn)廠家必將由現(xiàn)在的注重硬體裝備轉(zhuǎn)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(diào)功器產(chǎn)品多為德國AEG電源系統(tǒng)公司的Thyro-P或Thyro-A產(chǎn)品。AEG調(diào)功器在我國眾多浮法玻璃線中得到了成功使用和驗(yàn)證，以其良好的、獨(dú)特的控制特性及高可靠性、高精度，贏得了廣泛贊譽(yù)。隨著其獨(dú)資企業(yè)——皓尚（北京）電源系統(tǒng)有限公司的成立，將全權(quán)負(fù)責(zé)德國AEG電源系統(tǒng)公司調(diào)功器產(chǎn)品在我國的銷售、服務(wù)、技術(shù)支援、培訓(xùn)、維修等業(yè)務(wù)。國產(chǎn)調(diào)功器產(chǎn)品有很多，但良莠不齊。值得一提的是，有些浮法玻璃廠商為了圖便宜，一味使用質(zhì)次架低的調(diào)功器產(chǎn)品，有時(shí)調(diào)功器的不可靠造成產(chǎn)品的品質(zhì)受到影響，可以說是得不償失。目前國內(nèi)調(diào)功器產(chǎn)品的缺點(diǎn)是易擊穿、精度低、可靠性差、沒有匯流排通訊等。干式變壓器總體來說，不太令人滿意，主要體現(xiàn)在精度低、磁通量較高、諧波多、體積大等。 

    全自動(dòng)拉邊機(jī)這種裝備目前已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，國內(nèi)已有兩三個(gè)廠家能夠量化生產(chǎn)，其控制精度及設(shè)備的整機(jī)穩(wěn)定性比初期已有很大的提高。如洛玻集團(tuán)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(jī)已裝備了多條國內(nèi)高檔浮法玻璃及電子玻璃生產(chǎn)線并實(shí)現(xiàn)了出口。它採用機(jī)械部分在國內(nèi)加工，控制系統(tǒng)多採用西門子的PLC和TP觸摸屏進(jìn)行全自動(dòng)控制，其整機(jī)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(jī)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(wěn)定性。這一點(diǎn)在大噸位浮法玻璃生產(chǎn)線上表現(xiàn)得尤為明顯。 

    錫液攪拌裝置和扒渣機(jī)這種裝置主要是利用直線電機(jī)所產(chǎn)生的電磁力來推動(dòng)錫槽中的錫液按預(yù)先規(guī)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(qū)域的錫液與低溫區(qū)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(xiàn)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(jī)則在專用設(shè)計(jì)的擋灰設(shè)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(xiàn)代浮法玻璃線的必配裝置。國內(nèi)主要的直線電機(jī)和扒渣機(jī)供應(yīng)商有洛玻集團(tuán)洛陽西科玻璃自控裝備有限公司和秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)院秦海窯業(yè)公司等。 

    工業(yè)監(jiān)控和變送器目前高端浮法線錫槽內(nèi)部的工況監(jiān)控多採用國外的高精度內(nèi)窺式攝像頭，如德國SVA公司的內(nèi)窺式監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)多條浮法線上應(yīng)用效果很好。它與全自動(dòng)拉邊機(jī)相互配合使用，能夠很好地監(jiān)視拉邊機(jī)頭的壓邊及運(yùn)轉(zhuǎn)情況，同樣也能很好地觀察槽內(nèi)玻璃帶的狀況。國內(nèi)也有一些公司生產(chǎn)內(nèi)窺式攝像頭，但它們在浮法玻璃生產(chǎn)應(yīng)用的可靠性方面有待于進(jìn)一步觀察。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(nèi)、國外均有生產(chǎn)，國內(nèi)的一般也能滿足要求；溫度感測器多採用國內(nèi)的熱電偶，精度和可靠性均可滿足要求。但是國內(nèi)的變送器在通訊和智慧化方面仍需改進(jìn)，以滿足將來匯流排和高精度的要求。 

    低壓電器現(xiàn)在大多數(shù)浮法玻璃生產(chǎn)線使用的低壓電器為ABB、Siemens、Schneider等國外著名公司的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品大部分已經(jīng)在國內(nèi)組裝或生產(chǎn)，價(jià)位適中。當(dāng)然，國內(nèi)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(jī)會(huì)得到大量的使用。電器柜國外需要CE或UL認(rèn)證，所以出口的專案，一定要使用符號(hào)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(rèn)證，可以使用。 

    冷端設(shè)備冷端是整個(gè)浮法玻璃生產(chǎn)自動(dòng)化程度較高的工段。在現(xiàn)代浮法玻璃的生產(chǎn)中，要求冷端工段能實(shí)現(xiàn)線上玻璃缺陷自動(dòng)檢測、打標(biāo)、優(yōu)化切割、跑偏跟蹤、速度提升、多規(guī)格的縱分、自動(dòng)轉(zhuǎn)向和自動(dòng)堆垛。碎玻璃系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(tǒng)在電腦控制下以圖像識(shí)別與處理技術(shù)對玻璃帶進(jìn)行連續(xù)的全自動(dòng)缺陷檢測，并對缺陷進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)。該系統(tǒng)與自動(dòng)打標(biāo)設(shè)備通訊，打標(biāo)機(jī)可根據(jù)其對玻璃的判燈信號(hào)，在玻璃板表面噴上相應(yīng)的玻璃等級(jí)標(biāo)志。自動(dòng)缺陷檢測系統(tǒng)與切割控制系統(tǒng)連接，可實(shí)現(xiàn)切割控制系統(tǒng)對玻璃板的優(yōu)化切割控制，提高成品率。切割控制系統(tǒng)具有人機(jī)界面及上位控制系統(tǒng)，主要對測量、縱切、橫切、橫掰加速及掰邊等控制系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制與管理。切割壓力無極調(diào)節(jié)，很好地適應(yīng)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(dāng)屬德國格林策巴赫（Grenzebach）公司。目前國內(nèi)多條新建高端浮法玻璃生產(chǎn)線冷端整套引進(jìn)該公司的技術(shù)和設(shè)備，功能完善、自動(dòng)化程度很高，設(shè)備的穩(wěn)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(dāng)然不少廠家則選擇自動(dòng)缺陷檢測系統(tǒng)、打標(biāo)機(jī)及橫切割機(jī)採用引進(jìn)設(shè)備，其余設(shè)備進(jìn)行國內(nèi)配套，這有利于壓縮建設(shè)投資并保證相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性。 

    隨著國內(nèi)浮法玻璃工業(yè)的長足發(fā)展，近年來國內(nèi)的設(shè)備制造商在冷端設(shè)備的制造中進(jìn)步很快，從自動(dòng)缺陷檢測裝備到較末端的自動(dòng)堆垛設(shè)備都有較好的國產(chǎn)化設(shè)備，部分設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了出口。但這些裝備分散在不同的廠家中，各加有各家的優(yōu)勢。就單機(jī)設(shè)備而言，如含原板寬度、斷板檢測及測長髮訊裝置的玻璃線上切割設(shè)備，其切割精度和自動(dòng)控制已達(dá)到國際領(lǐng)先水準(zhǔn)；立式、水準(zhǔn)式大中板玻璃堆垛機(jī)的定位精度、堆垛規(guī)格、堆垛週期都能滿足多種厚度玻璃生產(chǎn)的要求。