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    玻璃棉生產線由窯爐、成纖、固化爐及冷線成型等系統構成。整個生產工藝過程較為復雜。同時，因使用液化氣和重油作為燃料，對安全的要求特別高，所以生產線對自動控制系統有很高的要求。基于和利時公司HOLLiAS LK系列可編程控制器（PLC）的玻璃纖維自動控制系統，采用冗余結構，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測、控制和管理需求，為玻璃制造行業提供了高性能、高可靠性、經濟的解決方案。

    工藝簡介

    玻璃纖維池窯拉絲是在坩堝法拉絲的基礎上發展起來的，多種原材料按不同比例混合均勻送入池窯熔化成玻璃液，玻璃液經過澄清，降溫后流入支路上的鉑銠合金漏板。漏板上布滿了100～4000個的小孔，玻璃被拉絲機從這些小孔中拉出，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，助燃風為空氣和純氧。電助熔作輔助加熱手段，可提高池窯產量。

    節能方面，使用純氧助燃，可減少廢氣帶走的熱量達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回收熱量。

    系統設計

    整個控制系統劃分為配料、池窯熔化和纖維成形三個分控站。控制對象有閥門、變頻器、電機等設備。監控中心兩臺操作員站計算機配置為冗余系統，通過冗余的環形工業光纖以太網絡與三個系統子站相連，通訊速率可以達到100Mbps。系統分控站與現場I/O分站通過冗余的PROFIBUS-DP現場總線網絡進行通訊連接，使系統成為一個有機的統一體。

    1.監控中心

    位于中央控制室內，由監控計算機、以太網交換機、打印機、不間斷電源（UPS）等設備組成，三臺監控計算機其中一臺作為工程師站，另外兩臺配置為冗余的操作員站，互為熱備。

    2.系統分控站

    系統分控站是整個系統的控制核心，完成全部的邏輯運算、數學運算、數據采集、設備控制、系統通訊等功能。系統采用冗余的結構配置，包括電源冗余、CPU冗余、通訊網絡冗余，其中任何一個環節出現故障都不會造成系統的停機，最大限度地滿足系統穩定、連續運行的需要。

    3.I/O子站

    借助和利時HOLLiAS LK大型PLC強大的PROFIBUS-DP現場總線網絡，現場I/O子站可以分布在不同的區域。I/O子站主要包括I/O控制機柜、通訊接口模塊、各種I/O模塊等。I/O子站不負責數據處理、邏輯運算等功能，只負責現場的數據采集、信號接口等，并將采集到的數據通過PROFIBUS-DP現場總線網絡傳送給各自的系統分控站，并負責接收來自系統分控站的設備指令，完成對設備的操作功能。

        

                                     圖1 系統網絡結構圖

    工藝流程控制

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

    1.配合料部分

    對物料進行稱重，精度可達0.1%。

    控制配料過程的順序及時序。

    2.熔化部分

    控制目標為穩定池窯的熱工參數。主要控制參數為：

    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

                           

    通過控制石油液化氣LPG的調節閥，將玻璃液保持在成形所需要的溫度上。

    控制拉絲機的運動，將玻璃纖維從漏板中拉出。

    4.其他控制

    邏輯控制：主要包括設備的啟停、報警聯鎖，各PID的切手動及輸出回零，池窯給料機小料倉料位等。

    模擬量控制：燃油加熱，助燃風放空流量，燃油的霧化風比值控制。

    統計：各拉絲機的滿筒、總筒數、滿筒率等，燃料消耗。

    5.控制指標

                            

    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

    系統特點

    1.順序控制與過程控制相結合

    水泥生產工藝設備復雜，既包括設備的啟停、報警聯鎖，池窯給料機小料倉料位等控制，又具有燃油加熱、助燃風放空流量、燃油的霧化風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，完全能滿足順序控制和過程控制的要求。相比DCS系統，具有更高的性價比。

    2.模擬量處理精度高

    玻璃纖維生產所用燃料是液化氣和重油，必須嚴格控制燃料和助燃風的混合比例，任何比例失調都會造成工藝狀況的不穩定，甚至會有爆炸的危險，所以系統對模擬量的輸入輸出，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16位，精度為0.2%，同時系統集成了優化的回路控制算法，完全滿足系統的控制需求。

    3.系統安全性高

    玻璃棉生產兼有連續生產和批次生產的特點：窯爐生產（玻璃液燒熔）是一個連續、不可間斷的過程，任何過程的中斷都有可能造成不可預測的后果和損失，所以系統對控制的可靠性要求很高。以LK大型PLC為主的控制系統具有防止誤操作、報警功能、邏輯聯鎖功能，保證了系統的安全可靠運行。