玻璃拉边机的触摸屏控制系统硬件组成简图如图4所示,主要由被控对象拉边机、测量装置、执行机构、输入/输出通道和带操作系统的触摸屏微机组成。
在大型的玻璃生产线上,浮法玻璃拉边机控制系统要求能够实现拉边机正常工作所需要的信号检测、动作执行、故障诊断与处理能力,并且具有友好的人机交互界面,能够实现本地和远程控制,满足单控和群控对控制系统的要求,并且至少能够保证两台(一对)拉边机之间协同工作。
玻璃拉边机的控制要求如下:
(1)机杆径向跳动不高于0.2mm:
(2)调速范围较大:
(3)水平进伸机构移动范围较大:
(4)两台拉边机支持对称定位操作:
(5)各种操作都能本地和远程数字显示。
2.1拉边机控制方案
使用同步电机(图5)成对控制拉边机,每对拉边机由一台变频器拖动控制,为了检测拉边机头轮的转速是否在规定范围内,在拉边杆的末端设有一个测速编码器,用于检测拉边杆的转速。
2.2厚度控制
玻璃拉薄的原理:首先,需要使得玻璃液产生速度差,产生速度差的方法是要求锡槽内的主传动和拉边机转速不一致,然后,按照标准要求给玻璃带横断面拉力,最后就可以获得所需要的玻璃拉薄效果。
压力和厚度是呈反比例的关系,压力越大,玻璃厚度越薄:反之,玻璃厚度越厚。调节压力的方法有:
(1)调整拉边机机头轮转速:
(2)增大或减小拉边机角度。
具体控制机理如图6所示。
玻璃承受的拉力Fc(V一W),当W减小,则拉力F相应提高,玻璃厚度减小,W和玻璃厚度呈现出正比例的关系:而当增大拉边机角度。时,玻璃厚度变薄。
在锡槽中的玻璃液,温度是不同的,中部温度远远高于边部温度,呈现出一种温度差,拉边机先作用于边部,接下来继续作用于中部,但是压力的数值会逐步减小。因此,在实际控制过程中,根据厚度检测系统检测到的玻璃实际厚度数据,经过运算得到应该改变的角度和转速数据,控制装置会自动调整拉边机的角度。和转速,使玻璃板中部与边部的厚薄差变小,从而达到控制玻璃厚度均匀,生产出符合厚度要求的玻璃的目的。
2.3工艺操作和控制优先级
在拉边机生产现场,为确保各项工序的顺利完成,采用了优先级切换的操作单元,同样,这种方法也运用于远程控制室中。在机体上,根据实际工作的需求,安装具有实时数据显示功能的操作按钮箱,同时对其设置一级优先级切换。在远程控制室中,采用功能强大的上位计算机和控制面板。数据传输采用电缆来实现,使得五个可调节运动的检测参数全部被传送至计算机中,控制面板可以调整各参数。
2.4电气控制系统方案
根据设备加工生产工艺的要求和其本身的特点,制定出如下符合要求的电气控制方案:在选择实现电机位置反馈的传感器时,根据实验结果,采用绝对值编码器:对所有拉边机实行网络化管理与控制:所有位置调整的驱动电机都带有电磁制动功能:设置完善的安全保护措施:选用PLC,其主要的功能是管理拉边机的运行。
2.5电气控制系统网络构成
玻璃拉边机远程控制可以实现设备现场实时数据的反馈监控和指令操作。如图7所示,电气控制系统大致可以分为两个层次:一层是多点传输协议网MPI,用于将设备生产现场控制每对拉边机的各台PLC跟远程控制室的上位计算机相连:另一层是ProfiBus一DP,它是开放式的工业现场总线,其核心作用是管理变频器的运行,主要依靠拉边机的PLC来完成这项操作,同时,还需要动态化监管绝对值编码器的情况,同时反馈给触摸屏上的软件控制应用程序,并接收程序所发出的决策指令。绝对值编码器有断电保护功能,能在下次上电时准确记录上次掉电时各编码器所在的数值状态。
