一种全新的垂直搅拌器系统

陶洪洋+王磊+方璇

摘要浮法玻璃的均匀性是指浮法玻璃体的物理、化学性质的一致性，它是衡量浮法玻璃优质与否的重要指标。中国洛阳浮法玻璃的均匀性缺陷相对国外产品还比较严重，这种缺陷制约着我国优质浮法玻璃的生产和玻璃深加工的快速发展。在浮法玻璃生产中搅拌器被广泛的应用于提高浮法玻璃的均匀性。在浮法玻璃生产线上，卡脖处的垂直搅拌器具有对玻璃液流横向搅拌的作用。本论文旨在阐述垂直搅拌器相对于老式水平搅拌器的优点，同时对垂直搅拌器系统的安全系统进一步的提高。

关键词垂直搅拌器；均匀性；S7-200；安全；稳定

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0014-01

搅拌器螺旋桨叶对玻璃液生产流的机械搅拌来消除或降低窑内自然均化不能克服的缺陷，保证进入成形区玻璃液的温度均匀性和化学均匀性，从而生产出光学性能和表面质量优良的浮法玻璃。这不仅仅是现代熔窑操作的需要，也是优质高产的需要。但由于种种原因，国内搅拌器在使用中没能发挥其优越性，普遍存在着运行周期短、设备维护费用高及严重影响生产等问题。针对以上问题，我公司近几年研发设计出垂直搅拌器替代原先老式的水平搅拌器，采用西门子S7-200PLC、西门子触摸屏和带编码器的西门子变频器相结合的控制系统，从而玻璃液的均匀性更好，设备的稳定安全性能更高。

1垂直搅拌器系统相对传统水平搅拌器的优越性

早期浮法玻璃厂采用的都是水平搅拌器，水平搅拌器在使用中有着明显的不足，最明显的体现就在于搅拌的玻璃液不够均匀，直接影响到是否能生产处高品质的玻璃，其次老式的控制是最直接的变频器直接带动电机，使用一段时间（一般是18个月左右）后，维修率会逐渐的增加，因为一般此控制柜安装在设备现场，高温的作业环境也是对维修人员的考验，同时直接影响生产。

鉴于老式水平搅拌器有着明显的不足，本公司研发的垂直搅拌器系统应运而生。其由过程现场通讯总线Profibus DP、可编程逻辑控制器（PLC）、带编码器模板的变频器、人机界面四部分组成，为了清楚表达其结构，按四部分叙述如下。

1）过程现场通讯总线Profibus DP：过程现场通讯总线Profibus DP具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。垂直搅拌器系统由通讯总线Profibus DP连接各个主、从站构成，用于现场层的高速数据传送。除周期性数据传输外，PROFIBUS-DP还提供所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。此电气网络使用带屏蔽层的双绞线电缆。RS 485接口使用电压差分信号，所以它比4-20ma电流接口更抗干扰。

2）可编程逻辑控制器（PLC）：垂直搅拌器系统选用的西门子s7-200 PLC，在网络中作为整个系统的大脑，系统主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。S7-200PLC A/D、D/A转换精度及转换速度高；CPU运算速度快；输入/输出点多、响应快；通讯组网能力强；可靠性高，将CPU模块，输入/输出IO模块，通讯模块高度集成一体，简化结构，使用方便，和S7-300PLC相比在价格上有着绝对的优势，可以同时充分满足客户的使用。

3）带编码器模板的变频器：垂直搅拌器系统选用带编码器模板的MICROMASTER 440变频器作为各搅拌电机的驱动器。此变频器特点是更高的技术性能和更快的动态响应，且因使用编码器模板，此调速系统使用了闭环编码器反馈的控制方式，和常规的开环变压/变频控制（V/f）相比这种控制方式具有以下优点：零速时仍然具有额定转矩的负载能力，速度控制的精度更高，速度控制和转矩控制的动态性能得到改善。

4）人机界面垂直搅拌器系统使用的人机界面是SIMATIC KTP600面板，此面板大小适中、高亮度和高对比度的显示屏，从而极大地优化了操作员控制和监视。其前端防护等级为IP65/NEMA4、高抗振性，非常适合垂直搅拌器所处的工业环境。此面板通过Profibus进行通讯，其被定义为本系统中工业网络中的从站与PLC实时通讯。与常规使用按钮和指示灯来进行调速操作和监视相比，使用此人机界面可以直观的操控整个垂直搅拌器系统，更易于操作员操作和监视。

2全新的控制系统

目前我们公司研发设计的垂直搅拌器，采用一个西门子MICROMASTER 440变频器传动5个垂直搅拌螺旋桨，采用可靠廉价的西门子S7-200 PLC和KTP600触摸屏控制变频器的转向速度和启停，每个搅拌螺旋桨都配有独立的水温检测和水流量检测，在触摸屏上可以设置一个水温高报警点和水流量低报警点，当某个或多个实际的循环水温度高于触摸屏上设置的水温报警点温度或者水流量低于触摸屏上设置的水流量报警点值时，触摸屏上会立刻有报警显示，同时电气柜上红色报警灯点亮，这就提高了整个系统的安全性。通过S7-200PLC的USS协议，可以把变频器的工作实时电流，工作频率等相关参数在触摸屏上读取，更加的便捷。西门子PLC本身具有极高的可靠性，程序调试完毕，一般在短期的三五年内不会有什么检修问题。

3垂直搅拌器的未来展望

垂直角搅拌器取代老式的水平搅拌器是一个趋势，未来的电机同步性可能要求更严，预测伺服驱动器将取代现在的变频器，同时所有的报警监测点将通过PROFIBUS DP通讯，在中央控制室上位机上将显示，未来的精度更高安全稳定性更加完善。

4结束语

随着我国城市化的发展，对玻璃的需求，尤其是对优质浮法玻璃的需求越来越多，垂直搅拌器替代原先老式的水平搅拌器是一个趋势，现代工控技术的发展方便了工艺要求，同时其可靠的安全稳定性，让操作人员使用的更加的放心安心。

参考文献

[1]王承遇，陶瑛.玻璃表面处理技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]廖常初.西门子工业通信网络组态编程与故障诊断[M].北京，机械工业出版社，2009.

[3]刘志海，李超.浮法玻璃工艺手册[M].北京，化学工业出版社，2013.

[4]赵景波.西门子S7-200[M].北京：机械工业出版社，2010.

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