一種全新的垂直攪拌器系統

陶洪洋+王磊+方璇

摘要浮法玻璃的均勻性是指浮法玻璃體的物理、化學性質的一致性，它是衡量浮法玻璃優質與否的重要指標。中國洛陽浮法玻璃的均勻性缺陷相對國外產品還比較嚴重，這種缺陷制約著我國優質浮法玻璃的生產和玻璃深加工的快速發展。在浮法玻璃生產中攪拌器被廣泛的應用于提高浮法玻璃的均勻性。在浮法玻璃生產線上，卡脖處的垂直攪拌器具有對玻璃液流橫向攪拌的作用。本論文旨在闡述垂直攪拌器相對于老式水平攪拌器的優點，同時對垂直攪拌器系統的安全系統進一步的提高。

關鍵詞垂直攪拌器；均勻性；S7-200；安全；穩定

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0014-01

攪拌器螺旋槳葉對玻璃液生產流的機械攪拌來消除或降低窯內自然均化不能克服的缺陷，保證進入成形區玻璃液的溫度均勻性和化學均勻性，從而生產出光學性能和表面質量優良的浮法玻璃。這不僅僅是現代熔窯操作的需要，也是優質高產的需要。但由于種種原因，國內攪拌器在使用中沒能發揮其優越性，普遍存在著運行周期短、設備維護費用高及嚴重影響生產等問題。針對以上問題，我公司近幾年研發設計出垂直攪拌器替代原先老式的水平攪拌器，采用西門子S7-200PLC、西門子觸摸屏和帶編碼器的西門子變頻器相結合的控制系統，從而玻璃液的均勻性更好，設備的穩定安全性能更高。

1垂直攪拌器系統相對傳統水平攪拌器的優越性

早期浮法玻璃廠采用的都是水平攪拌器，水平攪拌器在使用中有著明顯的不足，最明顯的體現就在于攪拌的玻璃液不夠均勻，直接影響到是否能生產處高品質的玻璃，其次老式的控制是最直接的變頻器直接帶動電機，使用一段時間（一般是18個月左右）后，維修率會逐漸的增加，因為一般此控制柜安裝在設備現場，高溫的作業環境也是對維修人員的考驗，同時直接影響生產。

鑒于老式水平攪拌器有著明顯的不足，本公司研發的垂直攪拌器系統應運而生。其由過程現場通訊總線Profibus DP、可編程邏輯控制器（PLC）、帶編碼器模板的變頻器、人機界面四部分組成，為了清楚表達其結構，按四部分敘述如下。

1）過程現場通訊總線Profibus DP：過程現場通訊總線Profibus DP具有高速低成本，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。垂直攪拌器系統由通訊總線Profibus DP連接各個主、從站構成，用于現場層的高速數據傳送。除周期性數據傳輸外，PROFIBUS-DP還提供所需的非周期性通信以進行組態．診斷和報警處理。此電氣網絡使用帶屏蔽層的雙絞線電纜。RS 485接口使用電壓差分信號，所以它比4-20ma電流接口更抗干擾。

2）可編程邏輯控制器（PLC）：垂直攪拌器系統選用的西門子s7-200 PLC，在網絡中作為整個系統的大腦，系統主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。S7-200PLC A/D、D/A轉換精度及轉換速度高；CPU運算速度快；輸入/輸出點多、響應快；通訊組網能力強；可靠性高，將CPU模塊，輸入/輸出IO模塊，通訊模塊高度集成一體，簡化結構，使用方便，和S7-300PLC相比在價格上有著絕對的優勢，可以同時充分滿足客戶的使用。

3）帶編碼器模板的變頻器：垂直攪拌器系統選用帶編碼器模板的MICROMASTER 440變頻器作為各攪拌電機的驅動器。此變頻器特點是更高的技術性能和更快的動態響應，且因使用編碼器模板，此調速系統使用了閉環編碼器反饋的控制方式，和常規的開環變壓/變頻控制（V/f）相比這種控制方式具有以下優點：零速時仍然具有額定轉矩的負載能力，速度控制的精度更高，速度控制和轉矩控制的動態性能得到改善。

4）人機界面垂直攪拌器系統使用的人機界面是SIMATIC KTP600面板，此面板大小適中、高亮度和高對比度的顯示屏，從而極大地優化了操作員控制和監視。其前端防護等級為IP65/NEMA4、高抗振性，非常適合垂直攪拌器所處的工業環境。此面板通過Profibus進行通訊，其被定義為本系統中工業網絡中的從站與PLC實時通訊。與常規使用按鈕和指示燈來進行調速操作和監視相比，使用此人機界面可以直觀的操控整個垂直攪拌器系統，更易于操作員操作和監視。

2全新的控制系統

目前我們公司研發設計的垂直攪拌器，采用一個西門子MICROMASTER 440變頻器傳動5個垂直攪拌螺旋槳，采用可靠廉價的西門子S7-200 PLC和KTP600觸摸屏控制變頻器的轉向速度和啟停，每個攪拌螺旋槳都配有獨立的水溫檢測和水流量檢測，在觸摸屏上可以設置一個水溫高報警點和水流量低報警點，當某個或多個實際的循環水溫度高于觸摸屏上設置的水溫報警點溫度或者水流量低于觸摸屏上設置的水流量報警點值時，觸摸屏上會立刻有報警顯示，同時電氣柜上紅色報警燈點亮，這就提高了整個系統的安全性。通過S7-200PLC的USS協議，可以把變頻器的工作實時電流，工作頻率等相關參數在觸摸屏上讀取，更加的便捷。西門子PLC本身具有極高的可靠性，程序調試完畢，一般在短期的三五年內不會有什么檢修問題。

3垂直攪拌器的未來展望

垂直角攪拌器取代老式的水平攪拌器是一個趨勢，未來的電機同步性可能要求更嚴，預測伺服驅動器將取代現在的變頻器，同時所有的報警監測點將通過PROFIBUS DP通訊，在中央控制室上位機上將顯示，未來的精度更高安全穩定性更加完善。

4結束語

隨著我國城市化的發展，對玻璃的需求，尤其是對優質浮法玻璃的需求越來越多，垂直攪拌器替代原先老式的水平攪拌器是一個趨勢，現代工控技術的發展方便了工藝要求，同時其可靠的安全穩定性，讓操作人員使用的更加的放心安心。

參考文獻

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