应用案例——西门子PCS7在玻璃制造行业的应用
发布时间:2023-07-31
来源: TOPHICON 中拓合控
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本期案例
       光伏玻璃是近年高速发展的新能源行业的重要板块,高速增长的产能对闭环自动化控制的需求十分强烈。中拓合控在SIEMENS PCS 7平台上基于其核心工序(熔化和退火)实现了“一键启停”的生产模式,大幅降低了操作强度,稳定了生产品质。
项目需求
       产线需要长期运行,系统可用性需求高,确保不间断运行10年。
       对熔化换向实现全自动控制,实现换向过程压力稳定、动作流畅、手自动无扰切换。

       通过对退火工序中风机和电加热的控制,确保退火窑内的温度场稳定。

项目升级痛点
      原系统画面不直观
       原系统故障率高
       原系统无法实现自动换火,操作负荷高
SIEMENS PCS 7上实现的功能

1、火焰强度软测量

 

      原系统中熔化工序的火焰强度情况无法直观测量和显示,中拓合控结合机理建模、数据建模的方法,通过工序现场积累的操作数据样本,用数学回归方法、神经网络算法得到火焰喷射的经验模型。其中,辅助变量选择为窑顶温度、窑底温度、蓄热室温度、燃油流量,结合熔化工艺特点、火焰机理模型和样本数据特征使模拟火焰强度得以成功呈现。由于软测量对象具有时变性和非线性,以及模型的不完整性等特点,模型有必要进行在线校正,中拓合控采用短期和长期学习相结合的校正方法,使得火焰强度可以根据实际工况和负荷动态变化,火焰外观和强度直观可见,操作工可以更好的预判窑炉温度场的变化趋势,必要时进行人工提前干预,保证窑炉温度场均匀可控。

2、熔化全过程燃烧规则库

      使用模糊控制规则库可以有效地处理多变量、非线性和不确定性问题。窑炉熔化工序就是一个典型的多变量耦合大滞后的应用对象。中拓合控结合本项目窑炉工艺特点,采用了4*8矩阵规则库,由所述输入变量隶属值得到与所述规则库中的每个规则对应的比例数值。根据窑炉温度场的分布以及温度变化的历史样本,采用专家规则库的方式,对窑炉八个燃烧口的喷射量和燃料量进行比例调节,实现最好的温度场分布。

3、自动换火

      窑内的左右换向由一个顺序控制(SFC)进行控制,最主要的就是换向时各个设备的相互配合以及开关顺序的控制。中拓合控通过不断优化对于工况和燃烧时间匹配,调节阀开度的记忆和锁定,对助燃风调节阀的开度进行不同阶段的补偿,从而在换火过程中保持窑内压力的稳定。同时,当需要人工干预时,需要考虑各种复杂的进入/退出场景,通过和用户的反复沟通和程序修改,最终完美实现了手自动无扰切换。

系统意义
         火焰强度直观,使工艺监控和调整更便利
        一键启停和全自动换火使工艺质量更稳定
        通过燃烧规则库的应用使燃料更节省
        减轻员工工作强度,提高工作效率
        减少事故发生率