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電氣自動化產品在中國平板玻璃工業的應用及趨勢
王 建 軍
（安奕極（北京）電源系統有限公司 北京 100176）
張 宇 干
（原中國洛陽浮法玻璃集團公司技術中心 洛陽 471009）
摘要：通過對中國平板玻璃生產線中現有電氣自動化產品的應用現狀及玻璃市場情況的分析，預測將來化過程中電氣自動化產品在中國平板玻璃工業的應用趨勢。
關鍵詞：電氣自動化 中國玻璃工業化應用趨勢
1：引言
中國是世界zui大的平板玻璃的生產國，目前，約占產量的40%。全國共有平板玻璃企業240多家，至2005年底全國共有143條浮法玻璃生產線，浮法玻璃占平板玻璃總量的84.56%. 隨著我國平板玻璃產能的快速增長，國內市場競爭加劇；隨著我國浮法生產技術和裝備水平的提高，對電氣自動化設備和控制精度、可靠性也提出了較高的要求。
隨著中國玻璃工業的化，對電氣自動化產品和技術也提出了化的要求和趨勢。一方面，國內浮法玻璃企業面臨著承接國外玻璃項目，國外用戶會對自動化產品提出化的標準的要求；另一方面，國外玻璃企業在中國投資設廠，帶來了上*的電氣自動化設備和技術。為國內玻璃企業提高電氣自動化設備和水平提供了示范樣板。
本文通過對目前國內浮法玻璃生產線的電氣自動化產品應用分析，在化趨勢的背景下，探討電氣自動化產品在未來的應用趨勢和建議。
2：中國平板玻璃生產線電氣自動化現狀及化趨勢
2.1 中國平板玻璃生產線電氣自動化現狀
中國的浮法玻璃技術的生產線技術和電氣自動化已經有了較大的提高。從原料、熔制、成形、退火、冷端各工序的電氣自動化現狀進行分析。
A. 原料配置：目前玻璃的配料成套技術多采用國外的技術，的國外成套供應商有德國EME公司、ZIP公司和芬蘭Raute Precision 公司。多用于的玻璃線，例如：洛玻的超薄玻璃線和浙江巨石的玻纖線，采用了EME的技術和西門子的控制設備；南玻、臺玻、明達、福耀等多條浮法線采用了芬蘭Raute Precision 公司的技術及自己稱重設備。這些技術和設備均符合歐洲、美洲、電工的認證標準，所以得以順利在推廣、銷售。這些技術在中國的使用，極大地提高了浮法玻璃的配比質量，提高了產品等級。當然，隨著中國自主研發水平的進步，原料輸送、儲存、稱量、混合、控制和質量監控的整體電氣自動化技術和設備已經接近世界水平。據了解，自主開發的電子稱重系統的動態精度達到1/1000以上，靜態精度達到1/2000以上。已經在國內外的一些浮法線上得到了使用。
B. 熔窯、錫槽、退火工段：即三大熱工設備。
（1）控制系統方面：現在多采用的控制系統有西門子的PCS7 和PLC系統; EMERSON 屬下原Fisher-Rosemount的DeltaV 系統; ABB的Infi90、Freelance2000、Industrial IT （AC800F） ; Honeywell 的TDC3000、TPS；Foxboro的I/A Series等；國產的DCS為Hollysys 的HS1000、HS2000、MACS、MACS SmartPro （FCS）. 隨著現場總線技術的快速發展，尤其是中國總線標準委員會于2002年批準了Profibus-DP 是中國的行業設計標準，于2006年11月批準ProfiNet 總線為中國總線標準，這為總線技術在中國的普及和推廣提供了技術依據和設計標準依據，必將極大地推動中國控制系統在總線上的應用，也提高了系統的可靠性和數據互換性。同時，也對中國其他電氣自動化產品的總線接口提供了總線標準，有利于產品的總線相互通訊，提高了電氣自動化產品的智能性，目前國產的電氣自動化產品很少具有總線通訊接口，應該加強這方面的技術進步。同時，有些自動化公司基于自己的DCS系統，開發了針對玻璃生產要求的控制系統軟件，做得好的有西門子PCS7系統，專門開發有集成于PCS7的玻璃控制、分析、診斷軟件，使得PCS7 在的玻璃生產線上得以普及使用。
目前，就玻璃工藝工程數學模型與仿真優化控制軟件而言，特別是玻璃熔窯的專家控制軟件，國內外的控制專家都在積極研發。玻璃熔窯不僅玻璃生產的關鍵部位，同時也是能耗zui大的部分。通過專家控制軟件的應用，對提高窯爐的熔化率、提高玻璃質量、延長熔令、降低能耗、減少二氧化硫的排放都有著重要意義。實現*的燃燒控制是各生產廠家借助于*的DCS系統、在熱端控制中追求的一個目標，它不僅有良好的經濟效益，也有巨大的社會效益。在這方面國外的些廠家起步早，做的較好。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線上都有成功應用的實例。捷克的GS公司的ESⅢ專家控制已在洛玻集團的一條電子玻璃生產線取了成功的應用，控制*。國內的廠家目前已認識到這方面產生的效益，多個廠家已始了這方面的應用探索。這是一個非常好的開端。以后各玻璃生產廠家必將由現在的注重硬件裝備轉變為軟硬件并重。
（2）電加熱方面：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、干式變壓器及加熱原件等。目前，在高可靠性、高精度要求下，使用的電源調功器產品多為德國AEG電源系統公司的Thyro-P或 Thyro-A產品。AEG調功器在中國眾多浮法玻璃線中得到了成功使用和驗證，以其良好的、*的控制特性及高可靠性、高精度，贏得了廣泛贊譽。隨著獨資企業---皓尚（北京）電源系統有限公司于2006年6月12日在中國的成立，它全權負責德國AEG電源系統公司調功器產品在中國的銷售、服務、、培訓、維修等業務，必將對公司在中國的業務快速增長，打下良好的基礎。國產調功器產品有很多，良莠不齊，較好是四川英杰公司的調功器，其他的調功器產品技術和可靠性有待提高。值得一提的是，有些浮法玻璃廠商為了圖便宜，一味使用質次價低的調功器產品，有時調功器的不可靠造成產品的質量受到影響，可以說是得不償失。一定要選性價比高的產品! 目前國內調功器產品的缺點是易擊穿、精度低、可靠性差、沒有總線通訊等。干式變壓器總體來說，不太令人滿意，主要體現在精度低、磁通量較高、諧波多、體積大等。
（3）全自動拉邊機。這種裝備目前已實現了國產化,國內已有兩三個廠家能夠量化生產，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的全自動懸掛式全自動拉邊機已裝備了多條國內浮法玻璃及電子玻璃生產線并實現了出口。它采用機械部分國內加工，控制系統多采用西門子的PLC和TP觸摸屏進行全自動控制，其整機自動化程度和控制精度已能*替代了進口產品。全自動拉邊機的使用大大地提高了玻璃成型工段的生產效率，提高了玻璃的質量和生產穩定性。這一點在大噸位浮法玻璃生產線上表現的尤為明顯。
（4）錫液攪拌裝置和扒渣機。
這種裝置主要是利用直線電機所產生的電磁力來推動錫槽中的錫液按預先沿規定方向緩慢流動,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的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度均勻,從而提高玻璃的成型質量。扒渣機則在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的缺陷，提高了成品率，它已經成為現代浮法玻璃線的必配裝置。國內主要的直線電機和扒渣機供應商有洛玻集團洛陽西科玻璃自控裝備有限公司和秦皇島玻璃工業研究設計院秦海窯業公司等。
（5）工業監控和變送器。目前浮法線錫槽內部的工況監控多采用國外的高精度內窺式攝像頭，如德國SVA公司的內窺式監視系統在國內多條浮法線上應用效果很好。它與全自動拉邊機相互配合使用，能夠很好的監視拉邊機頭的壓邊及運轉情況，同樣也能很好地觀察槽內玻璃帶的狀況。國內也有一些公司生產內窺式攝像頭，但它們在浮法玻璃生產應用的可靠性方面有待于進一步觀察。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采用國外的變送器，特別是微差壓的測量。例如：Rosemount 、Yokowaga、Siemens 等公司的產品；氧量分析儀采用國內、國外的均有，國內的一般也能滿足要求；溫度傳感器多采用國內的熱電偶，精度和可靠性均可滿足要求。但是國內的變送器在通訊和智能化方面仍需改進，以滿足將來總線和高精度的要求。
（6）低壓電器。現在大多數浮法玻璃生產線使用的低壓電器為ABB、Siemens、Schneider等國外公司的產品，這些產品大部分已經在國內組裝或生產，價位適中。當然，國內的許多低壓電器產品質量也已極大地改善和提高了很多，相信會有機會得到大量的使用。電器柜國外需要CE或UL認證，所以出口的項目，一定要使用符合要求的產品，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。
C．冷端電氣自動化設備。
冷端是整個浮法玻璃生產自動化程度zui高的工段。在現代浮法玻璃的生產中，要求冷端工段能實現在線玻璃缺陷自動檢測、打標、優化切割、跑偏跟蹤，速度提升，多規格的縱分、自動轉向和自動堆垛。碎玻璃系統實現供料、給料全自動聯鎖控制，確保碎玻璃不落地。
自動缺陷檢測系統在計算機控制下以圖象識別與處理技術對玻璃帶進行連續的全自動缺陷檢測，并對缺陷進行分類標識。與自動打標設備通訊，打標機可根據對玻璃的判等信號在玻璃板表面噴上相應的玻璃等級標志。自動缺陷檢測系統與切割控制系統連接，可實現切割控制系統對玻璃板的優化切割控制，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行協調控制與管理。切割壓力無極調節，很好地適應多種厚度玻璃的切割。在這一領域具有整套*技術和裝備的當屬德國格林策巴赫（Grenzebach）公司。目前國內多條新建浮法玻璃生產線冷端整套引進該公司的技術和設備，功能完善、自動化程度很高，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人員，提高了產品質量和總的成品率。當燃不少廠家則選擇自動缺陷檢測系統、打標機及橫切割機采用引進設備，其余設備進行國內配套，這有利于壓縮建設投資并保證相當的*性。
隨著國內浮法玻璃工業的長足發展，近年來國內的設備制造商在冷端設備的制造中進步很快，從自動缺陷檢測裝備到zui末端的自動堆垛設備都有較好的國產化設備出現。部分設備已實現了出口。但這些裝備分散在不同的廠家中，各家有各家的優勢。就單機設備而言，如含原板寬度和斷板檢測及測長發訊裝置的玻璃在線切割設備，其切割精度和自動控制已達到水平；立式、水平式大中板玻璃堆垛機的定位精度、堆垛規格、堆垛周期都能滿足多種厚度玻璃生產的要求。
2.2：中國平板玻璃生產線電氣自動化的化趨勢
2.2.1中國浮法玻璃生產線電氣自動化產品的出口
隨著中國浮法玻璃生產技術和成套裝備的出口，電氣自動化產品也已走向世界。1990年至2005年，出口成套技術和裝備已投產的浮法玻璃生產線共有8條，其中印度尼西亞、孟加拉各2條，越南、印度、伊朗、朝鮮各1條。目前在建的有6條玻璃線，zui大的玻璃生產規模為900T/D，生產線的建設均按照工程總承包的方式進行。
以及將投產的洛玻集團公司出口阿爾及利亞的600T/D浮法玻璃線為例說明電氣自動化產品。熱端（熔窯、錫槽、退化）的控制系統采用了*的西門子公司PCS7系統，但系統的組態、編程、配置成套等均有洛玻集團公司自己完成。在這之前已經成功投產的洛玻集團公司龍海超薄電子玻璃生產線，熱端也是采用的西門子公司PCS7系統，所有系統的設計和組態調試工作均有洛玻自己完成，體現了洛玻對控制系統技術應用，已經達到了國內的水平。阿爾及利亞的600T/D浮法玻璃線的配料系統采用了德國EME公司的配料系統；錫槽的調功器采用了德國AEG電源公司的Thyro-P數字總線調功器，而干式變壓器采用了上海的國產產品；退火爐采用了比利時BGE公司的成套產品；冷端采用了德國格林策巴赫（Grenzebach）的成套產品；拉邊機和直線電機均為國產產品，但控制元器件采用了西門子公司的S7-300 PLC和TP觸摸屏；低壓電器元件采用ABB和施耐德公司的產品，MCC柜有國內成套。
從洛玻集團公司出口阿爾及利亞的600T/D浮法玻璃線的電氣自動化產品可以看出，浮法玻璃技術來自中國洛陽浮法，但電氣自動化產品大部分采用了公司的產品，部分采用了國產產品，非常明顯地體現了電氣自動化產品化的影響和化趨勢。
2.2.2 國外浮法玻璃生產線電氣自動化產品的進入
中國巨大的玻璃市場需求，吸引了浮法玻璃制造商的在中國建廠生產，截至目前，已有14條已投產的國外浮法玻璃生產線。這些浮法玻璃制造商分別有英國的皮爾金頓、法國圣戈班、日本旭硝子、日本板硝子等公司。
國外浮法玻璃生產線的進入，為國內的電氣自動化產品的質量的提高和應用水平的提升，樹立了成功范例。成為國內技術提升的風向標，極大地推動了國內電氣自動化產品融入化的步伐。
同時國外的電氣供應商和自動化系統集成商紛紛在國內設廠或辦事處，大力開拓中國的玻璃市場，也帶動了中國電氣自動化產品的化。例如：AEG電源公司在中國北京設立了工廠和辦事處、TNO在中國北京設立了辦事處、Raute Precision在上海設立了公司；更有西門子、Emerson等大型自動化公司在中國設立工廠和公司。這樣就形成了國內市場化和市場國內化的格局，隨著市場的化，中國電氣自動化產品的化成為必然方向。
總之，隨著中國玻璃工業的快速發展和化技術的引入和應用，我國電氣自動化產品的質量和應用技術水平都得到了極大的提高。這有助于我國玻璃工業能夠盡快地開拓市場，拓展發展的空間，提高我國玻璃工業的度。中國玻璃工業電氣自動化產品的化趨勢的發展，越來越明顯。
3. 對中國電氣自動化產品走向化的建議
隨著中國電氣自動化步入化市場步伐的加快，建議在以下方面進行完善和發展。
1）加快中國電氣自動化產品國內標準與標準的相互認可。如果實現了國內產品質量標準和（歐盟、美國、電工、加拿大等）產品質量標準的相互認可，將極大地方便中國電氣自動化產品的化。如果相互認可標準有困難，也可以鼓勵認證組織在中國設立認證公司或檢測室，一旦產品通過認證，在國內便可取得認證資格。
2）加快中國電氣自動化產品標準的認證步伐。國內許多電氣自動化公司對產品標準認證的重視程度不夠，應該加強和鼓勵，推動認證工作的快速進行。
3）中國電氣自動化產品應帶有現場總線通訊的接口。總線產品具有的很多技術優勢已經在生產、管理的自動化方面得到了極大的認可和普及推廣，例如：總線產品是數字化產品，它不但可以傳送控制信號，而且可也傳送診斷信息、維護信息等，這將極大地方便生產的自動化和信息管理和維護的智能化，提高生產可靠性和穩定性，減少了許多認為因素故障的發生。在這方面，我國的控制系統做得不錯，走在了其他產品的前面。很多國外自動化公司的變送器產品具有總線通訊功能，如果國內的控制系統要與現場的變送器進行數據交換，控制系統必須具備總線通訊的功能。但是，其他產品卻有待于提高，例如：調功器、變送器、低壓電器、變頻器、電機等。
4）提高產品的質量，樹立品牌意識。研發創新是企業發展和產品質量提高的源泉，國外產品的研發經費約占銷售總額的10%-15%,有的甚至更高，所以充足的研發資金支持，保證了產品研發的連續和深入進行，使得它們在質量和可靠性、技術性等方面優于國內產品。在這方面，國內企業現在已經深深地認識到了這一點，正在得到改善和提高。要想在化市場立足，就必須樹立品牌的意識，要在質量和研發創新上下功夫，同時也要盡早開展化的商業運作，包括生產、銷售、財務、服務、物流等方面的化。
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