1前言

溫家寶總理在十屆全國人大三次會議的政府工作報告中，提出了大力發(fā)展具有一定競爭力的信息制造業(yè)的戰(zhàn)略方針。從現(xiàn)階段來看，加快企業(yè)信息化建設(shè)，用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是提升企業(yè)競爭力目標(biāo)的關(guān)鍵所在，也是企業(yè)面臨的緊迫問題。

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的新型無機(jī)非金屬材料，是現(xiàn)代材料家族中的重要一員。具有不燃、耐高溫、電絕緣、拉伸強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，已被越來越廣泛地應(yīng)用于交通、運(yùn)輸、建筑、環(huán)保、石油、化工、電子、電器、機(jī)械、航空、航天、國防軍工等產(chǎn)業(yè)部門，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用。

我國無堿玻璃纖維生產(chǎn)方式從小型的坩堝窯，發(fā)展到現(xiàn)在的萬噸級單元池窯甚至于更高噸位的4萬噸生產(chǎn)線，其中制約其發(fā)展的重要因素之一就是自動化控制技術(shù)的應(yīng)用。開發(fā)先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)不僅使生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)建立了有機(jī)聯(lián)系，而且避免了人工勞動中工作量大、數(shù)據(jù)多、難控制、易出差錯等現(xiàn)象，有效地控制了玻璃纖維復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，使各項(xiàng)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量取得較大提高。

2項(xiàng)目概況

泰山玻纖擁有國內(nèi)首條萬噸級池窯拉絲生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線工控系統(tǒng)從美國貝利公司引進(jìn)，技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，使用8年來應(yīng)用效果十分顯著；相比之下，國內(nèi)工控系統(tǒng)卻相對落后，大量的實(shí)時信息仍靠人工采集，信息系統(tǒng)時效差、不穩(wěn)定、準(zhǔn)確性低，造成工藝參數(shù)難控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、合格率低、能耗物耗高等缺陷。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，開發(fā)大噸位玻璃纖維池窯拉絲生產(chǎn)線，急需進(jìn)一步提高計算機(jī)控制系統(tǒng)性能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。為此，我們在原基礎(chǔ)上重點(diǎn)對配料工控系統(tǒng)、熔制工控系統(tǒng)、拉絲工控系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)，率先在我國玻纖工業(yè)上采用自行研制開發(fā)的較先進(jìn)的控制軟件和國產(chǎn)化ＤＣＳ相結(jié)合的池窯拉絲控制系統(tǒng)，在控制精度、控制效果、ＰＬＣ的通訊能力等各方面均有所突破，滿足了大噸位、高質(zhì)量無堿玻璃纖維紗生產(chǎn)工藝的要求。我們經(jīng)過充分考察論證，技術(shù)性能比較，認(rèn)為自行研制開發(fā)的玻璃纖維計算機(jī)工控系統(tǒng)更適合了企業(yè)自身生產(chǎn)實(shí)際；系統(tǒng)自2004年運(yùn)行以來，各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，為公司的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3幾個關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與設(shè)計

大型4萬噸無堿玻纖池窯拉絲生產(chǎn)線計算機(jī)控制系統(tǒng)涉及從配料到拉絲控制的全過程。整個系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)：

3.1配料工控系統(tǒng):在參考N-T公司的軟硬件基礎(chǔ)上，結(jié)合公司萬噸級池窯計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用成果，全面采用PLC加上位機(jī)的順序過程控制系統(tǒng)，保留下列功能：配方輸入、修改、貯存，自動稱量管理、稱量顯示、故障報警、表格打印等。為了加強(qiáng)配合料與熔制工藝過程的管理一致性，將配合料控制室與熔制室合二為一，采用同一型號的上位機(jī)，并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與DCS通訊，從而改善配合料與熔制的管理。

配料工控系統(tǒng):中心PLC控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控操作系統(tǒng)電子稱量系統(tǒng)動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。配料系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵是采用氣力控制、氣力輸送，完全實(shí)現(xiàn)了全自動控制，正常情況下無需人工干預(yù)，具有原料稱量準(zhǔn)確、效率高、低污染的特點(diǎn)。

3.2熔制工控系統(tǒng)：從投料、池窯熔化到漏板溫度的整個熱工過程采用DCS系統(tǒng)，選用國產(chǎn)MACSV1.5E控制系統(tǒng)。其中漏板自動升溫控制系統(tǒng)是自主開發(fā)首次在我國玻纖行業(yè)大規(guī)模使用。單元窯自動控制系統(tǒng)由下列環(huán)節(jié)組成：

3.2.1DCS具有與配合料PLC通訊功能：DCS能夠?qū)嵤┯^察配料情況、配料記錄、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在特殊情況下可介入配合料的控制；但同時配合料控制系統(tǒng)不能取得或干涉熔制工控系統(tǒng)的操作數(shù)據(jù)。

3.2.2窯溫、窯壓控制：包括窯溫重油串級控制，油氣比例雙交叉限幅控制。即：窯溫、燃油、助燃風(fēng)、霧化風(fēng)四個控制回路全部自動調(diào)節(jié)，并且能夠任意設(shè)定油/風(fēng)比、油/氣比達(dá)到最佳燃燒效果。采用超前反饋對窯爐燃燒氣氛進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了窯溫、窯壓和液面的最優(yōu)化控制。

3.2.3玻璃液面控制：采用美國TN公司的核子液面儀,其特點(diǎn)是精度高，技術(shù)成熟，維護(hù)量極小，技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)。液面檢測儀與左右投料機(jī)構(gòu)成串級控制，并結(jié)合玻璃液面調(diào)節(jié)滯后時間長的特點(diǎn)，采用了采樣PID算法進(jìn)行控制。

3.2.4CCTV：火焰燃燒采用鎮(zhèn)江設(shè)計院的內(nèi)窺式工業(yè)電視，用于監(jiān)視爐內(nèi)火焰燃燒與玻璃溶質(zhì)狀態(tài)。CCTV能在冷卻水、冷卻氣封和壓縮空氣氣壓低的情況下進(jìn)行自動退出、異常報警，以保證設(shè)備安全。

3.2.5H型通路溫度控制：原3#窯H型通路全部采用獨(dú)立控制小系統(tǒng)，4#窯則采用了大系統(tǒng)工藝布局，但電動機(jī)構(gòu)都受通路溫度、燃?xì)鈮毫Φ募s束，并需采用二級自動保護(hù)裝置。新開發(fā)控制系統(tǒng)采用空間溫度與燃?xì)獯壙刂葡到y(tǒng)，保證通路玻璃液溫度長期穩(wěn)定不變；其精確度為±1℃左右。

3.2.6燃油、燃?xì)馀c霧化系統(tǒng)：采用了Honeywell（霍尼威爾）執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及橫河川儀智能變送器三級聯(lián)動，具有測量、報警、穩(wěn)壓與流量控制等功能。

3.2.7DCS八臺操作站與一臺工程師站和四個現(xiàn)場控制柜組成局域控制網(wǎng)?？煞稚⒖刂?、分散危險；集中操作、集中觀察；同時操作站互為備用，任何一臺即可控制全局。

3.2.8余熱利用與廢氣處理：自行設(shè)計了余熱利用系統(tǒng)，并采用了北京恩菲科技的廢氣處理系統(tǒng)，系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)實(shí)行對接。

3.2.9電助熔：采用了英國F.I.C.公司的電助熔系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，并使單元窯生產(chǎn)能力提高30%左右。

本DCS系統(tǒng)具有對上述各回路的信息反饋控制、數(shù)據(jù)采集、流程顯示、報警、打印表格等功能，并具有與上位機(jī)或網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以為今后構(gòu)成第三層管理網(wǎng)絡(luò)留有開發(fā)空間和余地。該系統(tǒng)體現(xiàn)了高效、可靠、先進(jìn)、快捷等特點(diǎn)，并能有效控制復(fù)雜的生產(chǎn)過程，具有抗干擾性好、功能擴(kuò)充性強(qiáng)，工藝參數(shù)控制測量精確以及系統(tǒng)實(shí)時處理速度及時、便于操作，可與各種不同設(shè)備、相對獨(dú)立過程的建立關(guān)聯(lián)和動態(tài)調(diào)整等優(yōu)越性能。

3.3拉絲工控系統(tǒng)：每臺漏板均由DCS直接完成溫度控制。把漏板系統(tǒng)的二臺操作員站與漏板控制盤單獨(dú)放在漏板控制室以便管理；加強(qiáng)漏板控制系統(tǒng)的抗干擾能力；拉絲機(jī)變頻控制系統(tǒng)控制精度不變，簡化軟硬件以節(jié)約投資。

本系統(tǒng)把窯爐熔制好的玻璃液從漏板流出后經(jīng)拉絲機(jī)卷繞而成原絲的控制過程，同時也包括對原絲的后序烘干加工處理。在拉絲卷繞中包括對涂油器及拉絲機(jī)的控制，且涂油器及拉絲機(jī)聯(lián)鎖控制；系統(tǒng)具有微機(jī)自動與現(xiàn)場手動兩種選擇，但不論那種選擇，均有故障報警及提示。本系統(tǒng)不但有實(shí)時監(jiān)控功能，還具有數(shù)據(jù)采集、記錄、歷史等功能。確保在窯齡范圍內(nèi)能夠正常拉絲不出現(xiàn)大的設(shè)備事故。原料在經(jīng)窯爐熔化成玻璃液經(jīng)漏板流出后，在冷卻片和冷卻風(fēng)的強(qiáng)制冷卻作用下，經(jīng)涂油輥附著浸潤劑形成原絲，在此基礎(chǔ)下，拉絲機(jī)把原絲卷繞成絲餅，根據(jù)烘干工藝及原絲品種分別送入間歇爐、隧道爐、微波爐進(jìn)行烘干。其關(guān)鍵控制在于拉絲成型、浸潤劑附著以及烘干工藝的調(diào)整，它是以PLC為中心的控制系統(tǒng)。

4使用前后對比分析

在試用調(diào)試過程中，我們重點(diǎn)對配料工控系統(tǒng)、熔制工控系統(tǒng)、拉絲工控系統(tǒng)進(jìn)行了充分考察論證，經(jīng)過技術(shù)性能比較，認(rèn)為自行研制開發(fā)的計算機(jī)工控系統(tǒng)適合了企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。

4.1技術(shù)性能分析：（1）在工業(yè)環(huán)境中，關(guān)鍵指標(biāo)全部達(dá)到控制要求，其中窯壓控制在±2Pa以內(nèi)；（2）系統(tǒng)精度大大提高，控制精度：±0.5%以內(nèi)，檢測精度：±0.05%以內(nèi)，其中漏板溫度控制由原來的±1.5℃降低到現(xiàn)在±0.5℃范圍以內(nèi)；（3）抗干擾性能大大增強(qiáng)；（4）數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，信息傳遞速度快，且準(zhǔn)確可靠；調(diào)節(jié)速度快捷、方便；可編程、接口，便于事故的分析與處理；（5）系統(tǒng)開放性好，完全兼容TCP/IP，易于擴(kuò)展；（6）控制點(diǎn)數(shù)規(guī)模達(dá)到2000多點(diǎn)，具有功能更強(qiáng)、可靠性更高、維護(hù)工作量少、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

MACSV1.5E體性能優(yōu)于INFO90，并且節(jié)約了大量資金。MACSV1.5E在抗干擾性和控制精度上也明顯優(yōu)于INFO90，比如漏板控制部分，INFO90系統(tǒng)對漏板溫度控制能力只能達(dá)到±1.5°C，而MACSV1.5E對漏板溫度控制能力精確控制在±0.5°C以內(nèi)。這為拉絲工藝的穩(wěn)定性提供了可靠的保障。MACSV1.5E系統(tǒng)為全中文操作界面，操作更容易，組態(tài)更方便，算法更具體，編程更簡單，現(xiàn)場大量采用了智能變送器，體積更小，安裝更簡單，計算更精確，可在控制室內(nèi)對現(xiàn)場所有變送器進(jìn)行組態(tài)，修改參數(shù)，減少了維修人員大量的體力勞動。

4.2經(jīng)濟(jì)效益分析

大型4期無堿玻纖池窯拉絲生產(chǎn)線計算機(jī)控制系統(tǒng)自2004年7月投入運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行良好，性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2.1生產(chǎn)效率顯著提高。該系統(tǒng)具有自動化程度高、功能強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、維護(hù)工作量極少、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)自2004年7月1日至12月31日，累計生產(chǎn)無堿玻璃纖維及其制品20800噸，新增銷售收入19180萬元，新增利稅5650萬元，極大地提高了生產(chǎn)效率。如配合料工段，配一付料（619Kg）耗時原來的12分鐘降低到9分鐘，即每配一付料工作效率提高25%。

4.2.2生產(chǎn)成本大大降低。在生產(chǎn)過程中，該系統(tǒng)做到了控制準(zhǔn)確、有效，降低了事故停產(chǎn)率和事故檢修率，維護(hù)費(fèi)用大大減少，提高了加工生產(chǎn)能力，減少了能耗，綜合生產(chǎn)成本下降200元／噸以上。

4.2.3勞動力資源得到充分優(yōu)化。與原工控系統(tǒng)相比，勞動力成本大為降低，配合料工段比2線節(jié)省勞動力50%；熔制工段單元窯勞動力由原來每班3人降為2人，降幅達(dá)30%；拉絲工段單班人數(shù)由原來22人降為16人，降幅為14%。

5結(jié)論

綜上分析，隨著信息技術(shù)的普及應(yīng)用，越來越多的企業(yè)已經(jīng)把信息化作為一種提高生產(chǎn)和工作效率的直接手段。一個優(yōu)秀的信息化解決方案既要立足于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的可行性，更要立足于企業(yè)信息化應(yīng)用績效。也就是說，企業(yè)通過實(shí)施信息化項(xiàng)目，可以促使企業(yè)管理水平、生產(chǎn)力水平和競爭力水平有一些明顯的改進(jìn)和提高。