摘要：介紹了新型玻璃原料配料控制系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制性能及其在玻璃工業(yè)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：新型玻璃配料控制系統(tǒng)西門(mén)子PLC, 配料稱(chēng)重模塊,開(kāi)發(fā)應(yīng)用

1 前 言
     目前國(guó)內(nèi)多數(shù)玻璃工廠(chǎng)使用的配料控制系統(tǒng)是2O世紀(jì)8O年代開(kāi)發(fā)的。主要由計(jì)算機(jī)、配料控制器、PLC、給料控制裝置等組成。配料控制器控制每臺(tái)秤的補(bǔ)料、排料，PLC控制配料時(shí)序，計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)配料過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和管理。這種系統(tǒng)的配料控制器、PLC、計(jì)算機(jī)之間存在大量的數(shù)據(jù)交換。

2 傳統(tǒng)配料控制系統(tǒng)的主要不足
(1)系統(tǒng)硬件線(xiàn)路復(fù)雜
    傳統(tǒng)配料控制系統(tǒng)中配料控制器與PLC、配料控制器與給料控制裝置、PLC與給料控制裝置之間有大量的I／O接口，每臺(tái)秤的配料控制器與計(jì)算機(jī)都有通訊網(wǎng)線(xiàn)。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定了其硬件線(xiàn)路的較為復(fù)雜性。 ．
(2)計(jì)算機(jī)與配料控制器的通訊可靠性差
    由于計(jì)算機(jī)沒(méi)有專(zhuān)用的與配料控制器通訊的軟件，計(jì)算機(jī)與配料控制器的通訊軟件是各配料系統(tǒng)
供應(yīng)商自己用“VB”或“VC”等語(yǔ)言編程進(jìn)行通訊的，考慮難免不周，控制過(guò)程會(huì)出現(xiàn)通訊不暢、實(shí)時(shí)采用數(shù)據(jù)不正確等問(wèn)題。
(3)系統(tǒng)可靠性不高
    由于浮法玻璃配料是長(zhǎng)期連續(xù)工作的，系統(tǒng)硬件線(xiàn)路的復(fù)雜及計(jì)算機(jī)與配料控制器的通訊可靠性差決定了其系統(tǒng)可靠性不高、故障排查難、維修不方便。

3 新型配料控制系統(tǒng)的構(gòu)成
(1)新型配料控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理
    隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)，越來(lái)越多地應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。PLC已從傳統(tǒng)的順序控制發(fā)展為對(duì)各種工業(yè)需求的控制，其中就有專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于配料的配料控制模塊，實(shí)現(xiàn)配料控制。支持PLC的計(jì)算機(jī)控制軟件也越來(lái)越多，世界上主要的計(jì)算機(jī)控制軟件都能支持主流的PLC，使
計(jì)算機(jī)與PLC的數(shù)據(jù)交換變得簡(jiǎn)單、可靠。
    西門(mén)子公司的PLC是世界上最優(yōu)秀的PLC之一，其SIWAREX稱(chēng)重模塊就是應(yīng)用于S7—300、S7— 400 PLC的配料模塊。
新型配料控制系統(tǒng)是以PLC稱(chēng)重模塊代替配料控制器，使整個(gè)配料過(guò)程在PLC的全程控制下進(jìn)行。
    新型配料控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、PLC、給料控制裝置等組成，其控制結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
    每臺(tái)秤的傳感器信號(hào)直接進(jìn)入對(duì)應(yīng)的稱(chēng)重模塊，計(jì)算機(jī)與PLC之間通過(guò)PROFIBUS通訊協(xié)議通訊，PLC根據(jù)配料時(shí)序直接控制每臺(tái)秤每種料的補(bǔ)料、排料。
    觸摸屏作為計(jì)算機(jī)控制的后備控制器。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，觸摸屏承擔(dān)配料系統(tǒng)的管理及各種配料參數(shù)修改功能，使系統(tǒng)能繼續(xù)正常配料，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。觸摸屏與PLC通過(guò)MPI協(xié)議通訊。

(2)新型配料控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用優(yōu)質(zhì)的工控機(jī)或服務(wù)器，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠工作。
PLC采用西門(mén)子S7—300、S7—400 PLC。從功能上講S7—300、S7—400都能實(shí)現(xiàn)控制，考慮到S7—400要比S7—300貴很多，從考慮系統(tǒng)成本的角度，一般用S7—300。當(dāng)CPU要冗余時(shí)，采用S7— 400和ET200的組合。觸摸屏采用能與西門(mén)子S7系列PLC通訊的產(chǎn)品，如DIGITAL或GE等公司的產(chǎn)品。
電磁振動(dòng)給料機(jī)采用電磁振動(dòng)給料機(jī)控制裝置控制，螺旋給料機(jī)采用變頻器控制。
(3)新型配料控制系統(tǒng)的軟件

     計(jì)算機(jī)軟件采用支持PROFIBUS協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件，確保計(jì)算機(jī)與PLC之間的通訊順暢、可靠。計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件可用美國(guó)GE公司的CIMPLICITY或西門(mén)子公司的WinCC等。
      計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件除了設(shè)有配料控制主畫(huà)面外，還設(shè)有秤點(diǎn)管理、配料參數(shù)管理、配方管理、配料時(shí)序管理、參數(shù)校對(duì)、報(bào)表管理及故障報(bào)警等控制畫(huà)面，操作直觀、簡(jiǎn)單。
計(jì)算機(jī)報(bào)表管理采用SQL Server和EXCEL，確保配料數(shù)據(jù)不可更改和便于統(tǒng)計(jì)管理。
     PLC軟件采用西門(mén)子STEP 7編程，PLC控制軟件包括稱(chēng)重模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、秤補(bǔ)料排料控制、配料時(shí)序控制、混合時(shí)序控制、各種故障檢測(cè)報(bào)警等。

      觸摸屏軟件通過(guò)其專(zhuān)用軟件編程。觸摸屏具有配料過(guò)程所必須的操作界面及相應(yīng)的控制功能。
西門(mén)子為SIWAREX稱(chēng)重模塊提供專(zhuān)門(mén)的校秤軟件SIWATOOL。計(jì)算機(jī)與SIWAREX稱(chēng)重模塊采用RS232通訊，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的SIWATOOL軟件實(shí)現(xiàn)校稱(chēng)。SIWATOOL校秤軟件使原本復(fù)雜的校稱(chēng)過(guò)程變得簡(jiǎn)單、直觀。

4 新型配料控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
(1)系統(tǒng)可靠性高
系統(tǒng)硬件配置先進(jìn)，計(jì)算機(jī)與PLC通訊順暢，決定了系統(tǒng)的高可靠性。
(2)配料精度高
      由于稱(chēng)重模塊測(cè)量精度高，同時(shí)PLC程序可根據(jù)秤的特殊要求進(jìn)行編程，使其具有很高的配料精度。系統(tǒng)靜態(tài)精度為1／1 500(10～100 kg小秤的靜態(tài)精度為1／800)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度為1／800(10～100 kg小秤的動(dòng)態(tài)精度為1／400)。特殊小秤的稱(chēng)量精度可達(dá)到2g，能滿(mǎn)足玻璃工廠(chǎng)包括特種玻璃在內(nèi)的各種配料的特殊要求。
(3)系統(tǒng)維護(hù)容易
      硬件線(xiàn)路簡(jiǎn)潔、中間環(huán)節(jié)少、硬件質(zhì)量好使系統(tǒng)幾乎做到免維護(hù)。系統(tǒng)有各種故障的自診斷功能，故障點(diǎn)一目了然，方便迅速排除故障。西門(mén)子公司PLC的插拔式輸入輸出端子能方便更換PLC模塊。
(4)實(shí)現(xiàn)排料速度控制
根據(jù)工藝要求自動(dòng)輸出4～2O mA控制信號(hào)，調(diào)節(jié)排料給料機(jī)的速度。
(5)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活
最多可控制24臺(tái)秤，滿(mǎn)足所有玻璃生產(chǎn)要求。1臺(tái)秤也可稱(chēng)多種原料，降低了系統(tǒng)成本。

5 新型玻璃配料控制系統(tǒng)的應(yīng)用

(1)總體應(yīng)用

      新型玻璃配料控制系統(tǒng)自2001年開(kāi)發(fā)成功并應(yīng)用于通遼玻璃廠(chǎng)浮法二線(xiàn)后，先后在9條浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)、2條壓花玻璃生產(chǎn)線(xiàn)共11條國(guó)內(nèi)外玻璃生產(chǎn)線(xiàn)中應(yīng)用。系統(tǒng)可靠性、控制精度等各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足要求，得到了用戶(hù)的一致好評(píng)。其中南京圣韓浮法玻璃有限公司是在玻璃生產(chǎn)線(xiàn)正常生產(chǎn)的情況下用本新型玻璃配料控制系統(tǒng)取替原有配料控制系統(tǒng)，而且新的配料控制系統(tǒng)同時(shí)控制普通浮法玻璃、低鐵壓花玻璃2條料性完全不同的配料裝置。
(2)配料系統(tǒng)控制多條玻璃生產(chǎn)線(xiàn)配料
      隨著我國(guó)玻璃工業(yè)的發(fā)展，有的玻璃企業(yè)由于種種原因需要用1套配料系統(tǒng)給多條玻璃生產(chǎn)線(xiàn)供料。如南京圣韓浮法玻璃有限公司，由于廠(chǎng)區(qū)場(chǎng)地的限制，1套配料系統(tǒng)要同時(shí)給浮法生產(chǎn)線(xiàn)和壓花生產(chǎn)線(xiàn)提供原料，而且很多秤2條線(xiàn)都要使用，但各自的配方不同。新型玻璃配料控制系統(tǒng)能把不同配料方式的配方、秤點(diǎn)、配料參數(shù)、工藝時(shí)序都保存在PLC內(nèi)，當(dāng)切換到另一種配料方式時(shí)，只要計(jì)算機(jī)切換到該配料畫(huà)面，各種配料參數(shù)在PLC內(nèi)能自動(dòng)切換。避免了傳統(tǒng)配料系統(tǒng)要不斷改變配方而造成的操作人員工作量增加、配方可能輸錯(cuò)等缺點(diǎn)，大大提高了配料的可靠性。
(3)新舊配料控制系統(tǒng)在線(xiàn)切換
       玻璃工廠(chǎng)的連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間一般為5～8年。在這期間內(nèi)，原料配料系統(tǒng)要不斷地向玻璃熔窯輸送合格原料。當(dāng)舊的配料控制系統(tǒng)不能滿(mǎn)足正常生產(chǎn)要求時(shí)，由新配料控制系統(tǒng)在線(xiàn)替代而且不影響玻璃生產(chǎn)線(xiàn)正常生產(chǎn)已成為一種需要。新舊配料控制系統(tǒng)在線(xiàn)切換的關(guān)鍵是切換時(shí)間。必須在幾小時(shí)內(nèi)完成系統(tǒng)切換，而且新系統(tǒng)能立即可靠工作，這樣的切換才是成功的。
      新型玻璃配料控制系統(tǒng)可以在8 h內(nèi)完成新舊配料控制系統(tǒng)切換。該系統(tǒng)已在河南振華玻璃廠(chǎng)浮法二線(xiàn)、南京圣韓浮法玻璃有限公司成功應(yīng)用。能夠在這么短的時(shí)間內(nèi)完成切換主要是因?yàn)樵摽刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠，且有標(biāo)準(zhǔn)的校秤軟件使校秤工作大大簡(jiǎn)化。
(4)特殊秤的控制
      在生產(chǎn)鉆石玻璃等特征玻璃時(shí)，某些特殊原料在每副料上最少時(shí)只需加1 g，即使是與其它原料混合后也只要配100 g。這就需要高精度的配料系統(tǒng)和特殊的控制軟件。
      新型玻璃配料控制系統(tǒng)由于其測(cè)量精度高，控制精度高，而且秤的控制軟件由PLC直接編程，可以根據(jù)根據(jù)原料特性編制對(duì)應(yīng)的控制策略，實(shí)現(xiàn)高精度控制。新型玻璃配料控制系統(tǒng)的實(shí)際精度可達(dá)到2 g，能滿(mǎn)足各種玻璃配料的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)
      通過(guò)5年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用，新型配料控制系統(tǒng)的控制技術(shù)已達(dá)到國(guó)外同行的先進(jìn)水平，而整個(gè)控制系統(tǒng)的價(jià)格要大大低于國(guó)外同類(lèi)系統(tǒng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
       新型玻璃配料控制系統(tǒng)是我們?yōu)椴Ａa(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)的，事實(shí)上該控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于建材、化工、食品等行業(yè)的配料生產(chǎn)線(xiàn)上。
Development and Application of Control System of